解讀：高溫熱解分級燃燒垃圾焚燒爐設計原理

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一、城市垃圾的特征及燃燒特性分析

    城市生活垃圾是由多種廢物組成的混合物，成份非常復雜、水分高、熱值較低，在1400～3500kcal/kg左右，具有透氣性強、脫水速度快，燃燒速度快，灰份低等特點。

二、燃燒設計原理

    任何有機物都是由簡單的無機小分子構成的。有機物分解成簡單無機分子的條件就是打開分子之間的結合力，使其為與氧氣反應創造前提條件。國際上處理二噁英的標準是使煙氣在800℃的高溫下，熱解時間不低于2秒鐘，我們所設計標準是在900℃的高溫環境下，煙氣熱解時間不低于2秒鐘。

三、關于燃燒部分的設計說明

在實際現場運行中，所收集的垃圾水分含量和物料種類不可控，一般需要烘干等前置處理，造成設備復雜，結構繁瑣，故障率高，增加運行成本，之所以采用高溫氣化分級燃燒方式，一方面解決了二噁英的合成，另一方面解決了物料含水量及熱值不確定等不可控因素。本設備在設計過程中免去了前期的烘干過程，所搜集的所有物料直接進入氣化室（包括建筑垃圾、金屬廢料），無需分揀。

1、盡可能的提高燃燒室的溫度，燃燒室采用絕熱設計，用來保持氣化室和燃燒室的溫度且溫度可控。

2、燃燒方式：生活垃圾的燃燒由于透氣性強，燃燒速度快，一是容易造成燃燒室的氧含量大，NOx產生量大；二是易形成積碳，容易堵塞爐排及換熱管束。

為此我們在爐拱下部布置高溫風管（高溫風來源于爐膛內部的盤管），利用高溫空氣從上而下吹燃燃料，減少NOx的產生。本高溫風為主給風量。

利用垃圾開始焚燒時產生的熱量來預熱空氣至300-500℃，把熱空氣加壓后，通過爐拱下部布置高溫風管，從爐排上慢慢燃燒的火焰上部，逆行吹至燃料，使其進行預熱后并迅速燃燒。垃圾在氣化室內自上而下燃燒裂解。解決氧含量大與積碳問題。

3、水冷爐排（專利號：ZL 201721554709.1）傾斜角39度，爐排下采用均布風系統，分多個獨立風室，每個風室由二個獨立的對向風機布風，風量大小由變頻控制。用來精確控制氣化室含氧量。

4、水冷爐排下方配置往復排，用于燃燒氣化在水冷排上送來的未氣化盡的燃料，調節往復排的速度可以控制物料的燃盡度及灰渣的下行速度。由于高溫氣化區在整個氣化室的前部，前部的水冷爐排因內部有強制水循環冷卻，不會遭受損壞。隨著物料的下行，氣化室溫度降低，中低溫區正好處于往復爐排上部，往復爐排的材質選擇范圍大，不必采用貴重特殊材料即可。

5、氣化室的高含碳量的高溫煙氣進入一燃室，氣化室的高溫煙氣和部分過剩氧氣進入一燃室，進行充分混合二次燃燒。產生高溫850-1100℃，用于做功。（一燃室也可引進部分尾氣，讓尾氣中的氮氧分子在高溫中充分分解，使NOx排放更低。）

6、一燃室、二燃室及三燃室采用絕熱材料進行保溫，不增加水冷壁管吸熱，以保證一、二、三燃室的高溫環境。根據煙氣流速計算出，一燃室至三燃室的煙氣流程長度，以保證煙氣在高溫環境中相對停留時間≥2S，以減少二噁英排放。

四、垃圾與給料系統的設計

    垃圾經抓斗放入垃圾儲倉后，用液壓推料系統推進料倉，再由液壓推料系統將料推入燃燒室。推料開口為190mm，可以將直徑350mm左右的團狀垃圾擠壓后推入燃燒室。如塊大推不進去，可由檢查孔人工打碎或由檢查孔從料倉內取出。料倉的高度由料位儀控制，料倉內設噴水管，防止回燃。給料系統由獨立的給料機控制。

五、推渣系統的設計

    推渣采用液壓推渣系統，主要作用是控制底料的移動速度及灰渣的多少。

六、關于熱解區的設計

    熱解區采用高溫耐火與蓄熱材料預制制作，主要作用是增大煙道內的蓄熱量，提升低溫煙氣的溫度，為有機分子充分熱解與氧氣反應創造必要條件。

七、關于煙氣CO還原法脫硝技術

不降低燃燒室的溫度，在煙氣的出口處增加脫硝裝置，產生的還原性氣體在高溫下與NO反應將其還原成無害氣體（煙氣中95%以上的NXOX氣體為NO）。

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