摘要介绍几种垃圾焚烧技术的比较，阐述处理垃圾t/d循环流化床锅炉本体结构和主要系统的研制心得，得出t/d生活垃圾焚烧锅炉采用流化床式焚烧形式是较好的选择。

0引言

垃圾是伴随着人类的生活而产生的，随着社会经济建设的发展，居民生活水平的提高，食品和能源结构的变化，垃圾的产量和质量也发生相应的变化。近几年我国各城市已被垃圾包围，垃圾的处理已成了我国城市化的一个障碍。如何经济、有效地进行垃圾处理，是广大环保工作者和环保行业面临的一个亟待解决的问题。目前国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、堆肥和焚烧等。这3种主要垃圾处理方式的比例，因地理环境、垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区别。比较填埋、焚烧、堆肥这几种办法，由于焚烧已经把垃圾作为一种能源，焚烧以后产生的热能或者发电，或者供热，这样就可以把资源充分利用起来了;同时焚烧的结果还能减量，将有90%的减量。焚烧能较好达到“减量化、安定化、资源化”的要求。因此焚烧是个很好的减量方法，世界发达国家也把焚烧作为垃圾处理的主要手段之一。

1、垃圾焚烧炉炉型比较

生活垃圾焚烧炉炉型的选择涉及技术、经济、环保等方面。就目前国内外较成熟的主要3类垃圾焚烧技术进行介绍。

(1)垃圾层燃焚烧技术

如采用滚动炉排、水平往复推饲炉排和倾斜往复炉排(包括顺推和逆推倾斜往复炉排)等。层燃焚烧方式的主要特点是垃圾无需严格的预处理。滚动炉排和往复炉排的拨火作用强，比较适用于低热值、高灰分的城市垃圾的焚烧。但垃圾层燃焚烧系统设备投资较大，系统复杂，操作及维修管理费用高，目前关键设备还主要是依赖进口。

(2)流化床式焚烧技术。

流化床燃烧技术其特点是垃圾的悬浮燃烧，空气与垃圾充分接触，是专门针对低热值燃料而开发的，流化床焚烧低热值的垃圾有较高的效率，燃烧效率可高达95%以上，而且对燃料成分变化不敏感;由于流化床独特的燃烧方式，其气体有害物的排放量少于其它焚烧方式。流化床式焚烧系统设备投资费用低，是国内较为成熟的一种垃圾处理方式。但是流化床燃烧需要颗粒大小较均匀的燃料，同时也要求燃料给料均匀，故一般难以焚烧大块垃圾，因此流化床式焚烧系统对垃圾有预处理的要求。

(3)旋转窑式焚烧炉技术。

其特点是将垃圾投入连续、缓慢转动的筒体内焚烧直到燃烬，故能够实现垃圾与空气的良好接触和均匀充分的燃烧。旋转筒式焚烧炉采用高温焚烧，西方国家多将该类焚烧炉用于有毒、有害工业垃圾的处理。

由于中国的城市生活垃圾具有热值低、水份高、变化多等特点，加上目前的经济发展水平也不发达，因此对垃圾焚烧有作不同的要求。通过对现有的几种典型垃圾焚烧方式的比较，可以看出流化床焚烧方式具有投资省、燃烧稳定、排放低、适应低热值燃料等特点，非常适合我国国情。

2、t/d循环流化床垃圾焚烧锅炉的结构设计

t/d生活垃圾焚烧锅炉采用流化床式焚烧形式是较好的选择。该燃烧方式，由于垃圾中含有氯，燃烧过程垃圾中的氯基本上以氯化氢的形式存在，在尾部受热面管壁温度超过℃时，氯化氢的腐蚀非常剧烈，因此，方案设计中把高温过热器放置在外置床中，从而避免了氯化氢的高温腐蚀。同时，通过向炉内添加石灰石，可显著降低烟气中HC1和SO2的排放。采用低温、分级供风的燃烧能够显著抑制NOx的生成，因此，带有外置床的循环流化床燃烧方式，更能适应垃圾焚烧技术本身的要求，更能满足日益严格的环保要求。

2.1焚烧炉型式

锅炉型式：中温、中压参数，单汽包自然循环、高温绝热旋风分离、带热解室的循环流化床锅炉。

2.2主要参数及性能指标(燃用设计燃料)

垃圾处理量：t/d;额定蒸发量：23t/h;额定蒸汽出口压力：3.82MPa(g);额定蒸汽出口温度：℃;锅炉给水温度：℃。

2.3燃料

该焚烧炉的重燃料为垃圾，辅助燃料为煤，垃圾焚烧炉正常运行时，不加辅助燃料。如果垃圾的热值偏差较大或者垃圾的量不足时，可以投加辅助燃料，煤的入炉粒度要求：粒度范围0~10mm，50%切割粒径d50=1.5mm。

2.4锅炉总体布置

2.4.1锅炉概况

锅炉采用中温、中压参数、单汽包自然循环、分散下降管、平衡通风、绝热旋风分离器、一级喷水减温器调节蒸汽温度的结构。锅炉固定方式采用支吊结合。垃圾首先进入位于炉膛前部的热解室中，与从外置床中返回的循环灰混合热解，然后与循环灰一起进入炉膛进行燃烧。

锅炉采用两级配风，一次风从炉膛底部布风板进入炉膛，二次风从炉膛左右侧墙进入炉膛。

旋风分离器位于炉膛的前部，旋风分离器分离下来的循环灰首先进入布置了高温过热器的外置床，然后进入热解室与垃圾混合，最后返回炉膛。

对流受热面、低温过热器、省煤器和空气预热器依次布置在尾部竖井烟道之中。

2.4.2锅炉的汽水系统

锅炉给水进入省煤器进口集箱，然后经过水平布置的一级顺列光管省煤器，进入省煤器的出口集箱，最后由引出管接至汽包。在启动阶段，省煤器再循环系统可以将炉水从汽包直接引至省煤器进口集箱，从而保护省煤器。

锅炉釆用自然循环，汽包内的锅水由下降管分配到炉膛膜式水冷壁下集箱和尾部包墙膜式水冷壁下集箱，经炉膛膜式水冷壁和包墙膜式水冷壁加热后成为汽水混合物，随后经水冷壁上集箱、汽水引出管引入汽包进行汽水分离。被分离出来的水进入汽包水空间，进行再循环。分离出来的饱和蒸汽从汽包顶部的蒸汽连接管引至低温过热蒸器进口集箱，然后依次经过低温过热器、喷水减温器、高温过热器，最后，将合格的过热蒸汽引向汽轮机。

2.4.3锅炉烟风系统

锅炉采用平衡通风，炉膛出口处烟气压力为-Pa，通过引风机挡板的开度进行调节。空气采用两级送风，一次风由一次风机提供，由布风板下的一次风箱进入炉膛。二次风由;次风机提供，由炉膛下部的二次风喷口进入炉膛。

垃圾在炉膛内燃烧后产生的高温烟气和没有被分离器分离的飞灰流经尾部竖井内的对流受热面，然后经过除酸装置、除尘系统、引风机，进入烟囱，排向大气。

2.5锅炉主要系统的设计

2.5.1燃烧过程组织

本锅炉采用循环流化床燃烧方式炉膛内的垃圾和空气在流态化状态下掺混燃烧，并与炉膛水冷壁受热面进行热交换，离开炉膛并夹带大暈物料颗粒的烟气经过高温旋风分离器之后，绝大部分固体物料被旋风分离器分离下来，依次经过外置床、热解室返回炉膛，烟气则进入尾部的烟道。循环流化床燃烧系统由炉膛，旋风分离器和返料器等核心部分组成。

2.5.2热解室

热解室位于炉膛的前下部，由炉膛前墙水冷壁管弯制而成，随着炉膛水冷壁整体向下膨胀。垃圾热解后与循环灰一起通过炉膛前墙返料口进入炉膛。

2.5.3炉膛

炉膛上部横断面为微正方形，炉膛下部的后墙向中间收缩，形成上大下小的结构。炉膛下部的前墙水冷壁弯制成水冷布风板，布风板成倾斜布置，水冷布风板上布置有风帽，风帽采用耐磨高温合金精密铸造。在热解室下部的两侧墙分别设有炉门，供清理维修用。

2.5.4气固分离器与返料

本锅炉采用旋风分离器作为烟气与物料的分离器，它具有分离效率髙和强化燃烧的优点。

旋风分离器将被烟气夹带离开炉膛的固体物料分离下来，依次经过外置床、热解室返回炉膛，烟气则流向尾部对流受热面。

旋风分离器的筒体内壁面及入口通道内壁面均敷设商温耐磨材料，壁面必须光滑，保证旋风分离器既有较高的分离性能，又有较长的使用寿命。

2.5.5锅炉配风

燃烧系统采用两级配风，一次风经空气预热器进入水冷风室，经过布风板上的风帽进入炉膛的燃烧室。二次风经空气预热器进入二次风箱。从二次风箱引出支管，二次风经过这些支管进入炉膛。一、二次风风量比为0.7：0.3，运行中可以通过调节一、二次风风量的配比来控制炉膛温度。

从一次风风道引出四支风管，接到两个进煤管的特定部位，在进煤口的下部形成气垫使煤能够顺利的进入炉膛。风量占锅炉运行风量的2%。

返料器用的流化风由髙压流化风机提供，约占锅炉总运行风量的7%。

2.5.6锅炉排渣

垃圾燃烧后的灰渣以底渣的形式从炉膛底部排出，飞灰从尾部排出。垃圾的种类、成份等会影响底渣和飞灰所占的份额。本设计按底渣占总灰量的50%，飞灰占总灰量的50%及粒度00.1mm来设计。

底渣从布风板上的一个放渣口排出炉膛，出渣量以维持合适的料层压差为准。

2.5.7锅炉的点火启动

锅炉设置有1台床下风道点火燃烧器，点火燃烧器由点火油枪、高能点火器及火焰检测装置组成。点火油枪为机械雾化，燃料为0#轻柴油，油枪的出力为kg/h，油压2.8MPa，油枪所需助燃风为一次风。床下风道点火燃烧器布置在炉膛水冷风室前墙的一次风道内，同时高能点火器及火焰检测装置也布置在一次风道内，以保证锅炉的安全启动。空气和油燃烧后形成的热烟气，从炉底均匀送入，其热量损失小，能将床温均匀加热，在一次风道靠近油枪处布置有防爆门^为便于了解油枪的点火情况，风室的另一侧设有观火孔。

锅炉冷态启动顺序如下：首先在流化床内加装启动床料，并且使床料保持在充分流化状态，启动高能点火器，点燃油枪，在点火风道中将空气加热，热风通过水冷布风板进入流化床，加热启动床料，床料在流化状态下将温度升至℃，维持稳定后开始投垃圾。可先断续少量给垃圾，当床料温度达到℃左右时，维持床温不变，不断加大垃圾给量，调节风垃圾比，使锅炉的负荷达到额定值，这样完成锅炉的启动。

2.5.8锅炉给料

一定形状的垃圾经垃圾给料机进入布置在热解室前墙的给料管，借助自身重力，从热解室前墙进入热解室，与循环灰混合热解后，在布风板上部进入炉膛。给料管内为正压，垃圾给料机必须有很好的密封性和耐温性，可以考虑采用水冷进口形式。

2.5.9过程监控

燃烧系统调控的基本原则是：按照床层温度来调整辅助燃料煤的加入量，如果床温低于℃，要求投煤，调煤的原则是加煤前先加风，减煤后再减风。按负荷、垃圾、煤和氧量调一、二次风总风量;一次风保证物料流化和维持一定的物料循环量，调整引风机开度控制炉膛出口的负压值。

除常规锅炉的自动和联锁保护装置外，根据循环流化床锅炉的特点，增加以下：①料层压差一将布风板下一次风室压力和密相区顶部压力接入压差计，作为燃烧控制和排渣的一项参数。②悬浮段压差一将密相区顶部压力和炉膛出口烟压接入压差计，作为锅炉循环物料量监控的一项参数。③密相区内安装带有防磨套管的热电偶来监视料层温度。

2.5.10锅炉的防磨

循环流化床锅炉燃烧系统的循环回路内由于灰浓度较高，受热面的防磨要慎重处理#为了保证锅炉长期工作可靠，优化防磨设计，整个炉膛水冷壁全部用耐磨浇注料浇筑，厚度为70mm(距离水冷壁中心线);但在尾部每一级受热面的第一排管子上部采用加防磨罩的防磨措施。

2.5.11炉墙、护板和密封

炉膛部分以及尾部包墙部分采用敷管炉墙，并配有外护板。旋风分离器和尾部烟道、料腿、返料器采用浇筑炉墙，内墙是耐火材料，外墙是保温材料，不锈钢Y型钉焊在外护板上，以防止浇注料的脱落。

炉顶水冷管的穿墙部位，高温过热器、低温过热器和省煤器的穿墙部位，旋风分离器和炉膛、返料器、分离器出口水烟道的接口部位，炉膛与返料器连接部位都采用特殊的密封和膨胀结构，使整台锅炉具有较好的密封性。

2.5.12锅炉的吹灰

锅炉尾部对流受热面需装设吹灰器，在过热器处可装长伸缩式蒸汽吹灰器，在省煤器处安装有固定式吹灰器。

3、锅炉运行后的经济效益和环境效益

该台循环流化床垃圾焚烧锅炉于年正式运行以来，出力全部达到设计要求。能让每吨垃圾发电52~62.5kWh，每天燃烧t垃圾，能把t的垃圾烧成42t的渣滓，而这42t的渣滓又可制成道路用砖，不可回收成分减少到1%3%。真正实现了对城市生活垃圾的无害化、资源化、减量化处理，因而具有极高的经济效益和环保效益。

4、结束语

笔者所在公司长期致力于垃圾焚烧锅炉研究，深入研究垃圾处理技术。为促进我国垃圾发电的产业化过程，提高人民群众的生活环境质量做出了一定的贡献。开发、设计、制造的这台处理能力为t/d的循环流化床垃圾焚烧锅炉，具有出力足，热效率高，经济效益好，社会效益显著，保护生态环境等优点，属于环保节能型产品，能满足国家对环境的各种要求，能适合用户的经济承担能力，又适合中国的垃圾特点，值得大力推广。