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02焚烧系统-垃圾焚烧发电技术分享
垃圾焚烧系统
一、垃圾焚烧基本理论
一、垃圾燃烧的相关术语
（一）热酌减率
热灼减率是指炉渣经灼热减少的质量占原炉渣质量的百分数，它是衡量垃圾是否完全燃烧的指标。热灼减率反映了垃圾的焚烧效果，减少炉渣热灼减率，可降低垃圾焚烧的机械未燃烧损失，提高燃烧的热效率，减少垃圾残渣量，炉渣热灼减率可以通过焚烧炉燃烧调整来控制。GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》规定炉渣热灼减率小于或等于5％。原生垃圾由灰分A+可燃分B+水分W组成，燃烧后的炉渣中依然含有部分可燃分，热灼减率的测定方法是先将炉渣经110℃干燥2h，其中还含有未燃烧的物质，然后将炉渣经600℃±25℃、3h灼热后冷却至室温，B'是残渣中未燃分。垃圾减量率和炉渣热酌减率计算方法如图1所示。
（二）过剩空气系数λ
实际空气量与理论空气量之比称为过剩空气系数。
垃圾焚烧炉的过剩空气系数一般为1.2~1.4。过剩空气系数大小与垃圾热值、燃烧方式和燃烧设备的运行情况有密切关系。为满足燃烧需要，对于不同的焚烧炉和不同品质的垃圾需要采用不同的过剩空气系数。
过剩空气系数过大或过小对燃烧都不利，过剩空气系数过小使锅炉产生不完全燃烧，产生过量的CO和碳粒，使锅炉效率降低，CO排放超标，飞灰中可燃物增加。过剩空气系数过大，不但使炉膛温度降低，着火延迟，风机电耗和排烟损失增加，氮氧化物、二氧化硫的生成量增加，严重的会使氮氧化物、二氧化硫的排放超标。1kg垃圾燃烧需要的空气量和过剩空气系数的关系如图2所示。
（三）垃圾气化
垃圾气化是有氧参与的热解过程，将垃圾氧化转化成可燃气体的热化学过程。生活垃圾气化就是利用气化剂，将生活垃圾中的碳氧化生成可燃气体的过程。
气化剂可以是氧也可以是水，在理想的气化过程中，C只被氧化成CO，但实际中，总会有部分C被氧化成CO2，剩余的C以固态形式出现，如炭黑和焦炭。
（四）垃圾热解
垃圾热解指垃圾在无氧状态下将垃圾转化成焦油、焦炭和低分子气体，CO和CO2产生的数量较多。垃圾的种类和热解的温度及反应时间都会影响热解产物数量和特性。
二、影响垃圾燃烧速度的因素
燃烧速度反映的是焚烧炉单位时间烧掉垃圾的数量。由于燃烧是复杂的物理化学过程，燃烧速度的快慢取决于可燃物与氧的化学反应速度以及氧和可燃物的接触混合速度。
（一）化学反应速度
氧与可燃物的反应速度称化学反应速度，化学反应速度与燃烧室的温度、垃圾热值等有关。对于垃圾焚烧炉的实际燃烧，影响化学反应速度的主要因素是燃烧室的温度。炉温越高，化学反应速度越快。
（二）物理混合速度
氧和可燃物的接触混合速度称物理混合速度，燃烧速度也取决气流向碳粒表面输送氧气的快慢，即物理混合速度的快慢。而物理混合速度取决于空气气流扰动情况、扩散速度、垃圾的翻滚状态等，物理混合速度与以上因素成正比关系。化学反应速度、物理混合速度是相互关联的，对燃烧速度均起制约作用。例如，高温条件下应有较高的化学反应速度，但若物理混合速度低，氧气浓度下降，可燃物得不到充足的氧气供应，燃烧速度也必然下降。因此，只有在化学条件和物理条件都比较适应的情况下，才能获得较快的燃烧速度。
（三）挥发分的含量
垃圾中挥发分含量会影响着火速度，挥发分越高，对燃烧越有利，挥发分含量与燃烧速率的关系如图3所示。
三、垃圾燃烧的条件
保证垃圾完全燃烧，首先要实现垃圾快速、稳定着火，理论上应该使燃烧室的燃烧工况达到两个条件：
1、放热量和散热量达到平衡。
2、放热速度大于散热速度。
如果不具备这两个条件，即使在高温状态下也不能保证垃圾稳定着火，垃圾的燃烧过程将因火焰熄灭而中断，并不断向缓慢氧化的过程发展。
在运行中，实现垃圾完全燃烧意义重大，既可以提高能源转化效率，提高整个垃圾电厂的运行经济性，还可以减少有害气体的产生量，减少排放，减轻二次烟气处理的负担和成本。
二、垃圾直接燃烧技术类别
目前，生活垃圾直接焚烧广泛应用以下五大燃烧技术类别，即层状燃烧技术、流化燃烧技术、回转窑燃烧技术、热解燃烧技术、气化燃烧技术。其中，层状燃烧技术和流化燃烧技术得到了广泛的应用。
一、层状燃烧技术
（一）层状燃烧定义
层状燃烧是垃圾在炉排上呈层状分布的燃烧方式，炉排上的垃圾在炉排运动和自身重力作用下，沿炉排表面翻转、移动，但不离开炉排表面，高温空气以较低的速度自下而上通过垃圾层为燃烧提供氧气。二次风从燃烧室喉部喷入，来加强气流的扰动，保证完全燃烧。一次风通过炉排进入垃圾层，当达到一定温度时，垃圾析出挥发分变成焦炭，挥发分等可燃气体与空气混合燃烧形成火焰，随燃烧反应的不断强化，焦炭和挥发分得到完全燃烧。
（二）层状燃烧过程
从垃圾进入焚烧炉开始，至垃圾完全烧尽为止，垃圾的燃烧可分为干燥阶段、燃烧阶段、燃尽阶段3个阶段。
1、干燥阶段
干燥阶段也是着火前准备阶段，从垃圾入炉至达到着火温度这一阶段称干燥阶段。入炉垃圾通常含40％~60％的水分，因此，不除去这些水分，垃圾就不能燃烧。垃圾的干燥过程在干燥炉排上完成，干燥炉排的作用就是让垃圾得到干燥。这一阶段需要的时间比较长。在这一阶段内，要完成水分蒸发，挥发分析出并与空气混合。显然，这一阶段是吸热过程，热量来源是燃烧室内火焰辐射、高温烟气回流和一次风的热量。影响干燥阶段时间长短的因素除垃圾品质外，主要是炉内热烟气热量的强弱，烟气流量、温度，氧气浓度，挥发分含量及垃圾翻动情况等。
2、燃烧阶段
垃圾中的有机质在一定温度和条件下，受热分解后产生的可燃性气体被称为挥发分，挥发分是CH4、O、C、H2、N、S、Cl、一氧化碳和水蒸气的混合物。可燃性气体中除了一氧化碳和氢气外，主要是碳氢化合物，还有少量的酚和其他成分。垃圾的热分解是垃圾的燃烧过程的一个重要的初始阶段，对着火有极大的影响，影响热分解的主要因素包括活化能、温度及升温速率等。
燃烧阶段是强烈的放热过程，温度升高较快，化学反应强烈，当达到着火温度后，挥发分首先着火燃烧，放出热量，使焚烧炉温度升高，挥发分的燃烧主要在二燃室内完成，挥发分一旦起火，燃烧的速度非常快。焦炭被加热到较高温度后开始燃烧，这时碳粒表面往往会出现缺氧状态。
强化燃烧阶段的关键是加强混合，使气流强烈扰动，以便向碳粒表面提供氧气，同时将碳粒表面的二氧化碳扩散出去。
3、燃尽阶段
燃尽阶段主要是将燃烧阶段未燃尽的碳烧完。燃尽阶段的剩余碳的量不多，但要完全燃尽却很困难，主要是存在着诸多不利于完全燃烧的因素，如少量的固定碳被灰包围着、氧气浓度已较低、燃尽段炉排上方的气流的扰动和温度强度不高。如果垃圾的挥发分低、灰分高、块大，碳完全燃尽将更困难。
层状燃烧在理论上划分为以上3个阶段，在垃圾实际燃烧过程中，3个阶段是同时进行的，无明显的界限划分。炉排炉燃烧过程如图4所示，垃圾在炉排上不同燃烧阶段特征如表1所示。
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阶 段 |
干燥点火 | 燃烧 | 燃烧与燃烬 | ||
| 预热 | 水分蒸发 | 升温着火 | 挥发分析出燃烧 | 固定碳燃烧 | |
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现 象 |
从常温加热到水蒸发平衡温度 | 水分吸热蒸发，进入气相 | 水分蒸发，加热到着火温度 | 气相成分析出，伴有快速失重过程 | 固态物质反应放热，灰渣生成 |
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作 用 |
提供垃圾水分蒸发的条件 |
驱除水分，为垃圾稳定燃烧创造条件 |
为垃圾着火提供条件，快速燃烧反应开始 |
垃圾焚烧重要阶段之一。热分解部分垃圾，为继续燃烧提供热量 |
垃圾焚烧重要阶段之一。热量释放，灰渣生成 |
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表 征 参 数 |
ΔT=TE-TC K; ΔT升温，K TE平衡温度，K； TC环境温度，K |
W∝（TE,P,S,t……） W垃圾含水量，%； P蒸发环境压力，MPa； S蒸发结构参数， t时间，s |
ΔT=TI-TE ΔT升温，K； TI着火温度,K
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ΔV=V0-V（%） ΔV析出的挥发分； V0初始挥发分含量； V即时挥发分含量 |
T∝T(mg,Qg,t...) m∝m(mg,Qg,t...) |
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伴 随 效 应 |
1、吸热 ΔQ=mCPΔT m垃圾堆密度，kg； CP垃圾比热，kJ/kg； 2、垃圾堆密度改变 |
1、失重 ΔW=mW(TE,P,S,t...) ΔW失重，kg； 2、吸热 ΔQ2=qmW(kJ) ΔQ2 水分蒸发吸热量； q水分汽化潜热，kJ/kg |
1、吸热升温 ΔQ3=mgCPΔT mg垃圾干堆积密度； 2、开始由吸热转为放热 3、质量变化加剧 4、挥发分开始析出，有火焰 |
1、质变 Δm=mΔV(kg) 2、热量释放 ΔQ4=q(Vi)Δm(kJ) q(Vi)第I组分析出时的放热系数 |
1、质变 Δm=KCS（kg) KC燃烧比速度，kg/m2; S燃烧反应当量表面积，m2; 2、热量释放 ΔQ5=QgΔm（kJ） Qg干基高位发热量 |
（三）层状燃烧技术的代表炉型
层状燃烧的炉型包括滚动炉排炉、往复炉排炉、链条炉等炉型，其中在垃圾发电行业广泛使用的是往复炉排炉。往复炉排炉又分为逆推炉排和顺推炉排两种炉型。
1、往复炉排炉的工作原理
往复炉排炉是通过炉排移动，推动垃圾从上层向下层移动，炉排的运动对垃圾起到切割、翻转和搅拌的作用，实现垃圾的预热干燥、起火和完全燃烧。炉排面由独立的炉排片连接而成，炉排片上下重叠，炉排片通过驱动机构实现交替运动，从而使垃圾得到充分的搅拌、翻滚及与一次风的充分混合，达到完全燃烧的目的，炉排由特殊合金钢制成，耐磨、耐高温、耐腐蚀，炉排片的工作温度不超过450℃。
垃圾在炉排上着火，热量不仅来自焚烧炉的辐射和烟气的对流，还来自垃圾层的内部。炉排上己着火的垃圾通过炉排的往复运动，使垃圾翻转和搅动。连续的翻转和搅动也使垃圾层松动、透气性加强，有利于垃圾和空气的充分混合，利于垃圾的干燥、着火、燃烧和燃尽。
一次风从炉排下方通过炉排之间的空隙或炉排上的一次风喷嘴进入，一次风在给垃圾提供预热、燃烧氧气的同时，也对炉排片起到了冷却和清洁一次风喷嘴的作用。二次风从前、后拱喉口处给风，二次风在提供完全燃烧所需空气的同时，也对烟气起到搅拌和扰动的作用，使炉内空气动力场均匀，挥发分的燃烧更完全，使二燃室温度均匀分布，且可调整烟气温度，为选择性非催化还原法（SNCR）脱销系统提供最佳反应温度。一部分的二次风可以用净化后的循环烟气替代，这将有利于实现低氮燃烧，减少NOx、SO2等气体的产生量。
一次风提供60％~70％的燃烧空气，二次风可以提供30％~40％的燃烧空气，炉排炉由于二次风的采用，过剩空气系数相对较高，具体的风量应根据燃烧工况进行调整。层状燃烧技术发展较为成熟，很多生活垃圾焚烧炉都采用这种燃烧技术，层状燃烧的核心是炉排的形式、炉排运动模式和炉排上一次风喷嘴的布置方式。
2、垃圾在炉排上的燃烧演变过程
（1）垃圾在干燥炉排上的燃烧演变过程。
1）垃圾在炉排上移动时，垃圾将被破碎。
2）垃圾被850~950℃的燃烧烟气干燥。
3）预热到70~300℃之间的一次风通过炉排下部吹入，垃圾得到干燥。
4）垃圾开始起火，首先是易燃物，如纸类先起火。
5）所需的助燃风量（燃烧空气）是可以调整的，炉排速度可以在较大的范围内调节，两者都是远程控制。这种特点结合空气预热措施，在整个预热过程达到较大的精确控制。
（2）垃圾在燃烧炉排上的燃烧演变过程。
1）垃圾首先在干燥炉排上点燃，然后通过炉排驱动运动到燃烧炉排。垃圾从落差段落下过程中可以破碎垃圾块，增大空气与垃圾接触，有利于增强垃圾的燃烧。
2）由于炉排的交错运动，垃圾被很好地破碎和剪散以促进垃圾的燃烧。
3）垃圾主要成分的燃烧将在燃烧炉排上完成。
（3）垃圾在燃尽炉排上的燃烧演变过程。未被完全燃烧的垃圾在燃尽炉排上完全燃烧。垃圾在炉排炉上燃烧演变过程如图5所示。
3、层状燃烧优点
（1)对入炉垃圾的质量要求不高。
（2）对垃圾热值适应范围广。
（3）环保排放指标好。
（4）单炉处理量大。
（5）运行操作简单。
（6）设备维护量小。
（7）设备运行稳定可靠，运行周期长。
（8）运行成本较低。
（9）炉排布置方式灵活多样。
（10）飞灰产率低。
二、流化燃烧技术
（一）流化燃烧相关术语
1、燃烧室
炉膛空间被一块板从下部某一高度处一分为二，上面的空间称为燃烧室。
2、配风室
炉膛空间被一块板从下部某一高度处一分为一，下面的空间称为配风室。
3、布风板
分隔燃烧室和一间的板称为布风板。布风板的主要作用是支承物料、合理分配一次风。
（1）风帽。布风板上有很多小孔，每个小孔上都装有风帽。
（2）床料。在布风板上面均匀放置一定厚度的固体小颗粒，称作床料。
（3）一次风。由风机向配风室供应空气，使空气从配风室通过布风板风帽自下而上均匀进入燃烧室，这股空气叫做一次风。
（二）流化床工作原理
炉床由多孔分布板组成，炉渣或石英砂铺设在床面上，并在炉底鼓入200℃以上的一次热风（一次风机向配风室供应空气，空气从配风室通过布风板风帽自下而上均匀进入燃烧室，随着风室风压的升高，向上流动的空气速度逐渐增大，当空气速度达到某一临界值时，布风板上的固体颗粒就会在燃烧室中漂浮起来，处于一种悬浮状态，并呈现出一种上下翻腾的现象），使床料沸腾起来。用燃烧器加热床料或加热一次风提高炉温，当床料加热到850℃以上时投入垃圾，由于床料的热容量高，床料的导热性能好，处于流化状态，将使垃圾被干燥、着火和燃烧。未燃尽的垃圾比重较轻，继续沸腾燃烧；燃尽的垃圾比重较大，落到炉底，经排渣口排出，渣经过冷却后，用分选设备将粗渣、细渣送到厂外综合利用，少量的中等尺寸的炉渣和石英砂通过提升设备送回炉中继续使用。
流化床焚烧炉由于其热强度高、导热性能好，更适宜燃烧低热值、高水分的垃圾。为了保证入炉垃圾的充分流化，对入炉垃圾的尺寸要求较为严格，要求垃圾进行一系列筛选及破碎等处理，使其尺寸、状况均一化。为了保证流化效果，通常入炉垃圾的尺寸小于15cm。
床内燃烧温度为850~950℃，气流断面流速冷态为2m/s、热态为4.5~6m/s。一次风经风帽通过布风板送入流化层，二次风由流化层上部送入。流化床工作过程如图6所示。
（三）层状燃烧和流化燃烧的差异
1、一次风速和风压的差异
层状燃烧和流化燃烧的一次风速和风压有较大的差异，不同燃烧方式与风速的关系如图5一14所示。流化床锅炉的风速较高，一次风机的电耗也高。
2、燃烧温度的差异
层状燃烧的燃烧室温度为850~1100℃，流化燃烧的燃烧室温度为850~950℃。
3、辅助燃料的差异
层状燃烧不需要添加辅助燃料；流化燃烧需要添加辅助燃料，如燃煤。
4、产灰率的差异
由于流化床的风压大、流速快，一些大颗粒的飞灰会被带走，所以造成流化燃烧产灰率高；层状燃烧产灰率低。
5、燃烧率的差异
流化床炉的燃烧率比炉排炉大，焚烧同样数量的垃圾，流化床炉的体积更小。
6、入炉垃圾尺寸的差异
流化床炉对入炉垃圾的尺寸要求高。
7、热灼减率的差异
流化床炉飞灰中的可燃物含量高，但炉渣的热灼减率低。
（四）流化床焚烧炉的分类
1、固定流化床
当风速较低时，垃圾层固定不动，表现出层燃的特点。当风速增加到一定值（即最小流化风速或初始流化风速），布风板上的垃圾将被气流“托起”，从而使整个垃圾层具有类似流体沸腾的特性，形成密相区，具有一定的物料密度。
2、循环流化床
循环流化床炉膛内的气流速度比固定流化床要高。当风速继续增加时，大量未燃尽的炽热的物料被气流带出炉膛，进入分离器，然后再被分离下来重新送入炉膛再次经历燃烧过程，进而建立起大量灰颗粒的稳定循环，这就形成了循环流化床燃烧。经过多次循环后垃圾的燃尽度达到某个极限，炉膛中的物料密度足够大，使得整个炉膛具有很均匀的温度场。这两种流化床燃烧方式均可在常压下和正压下实现。
（五）流化床焚烧炉特点
1、流化床焚烧炉的优点
（1）炉膛热容量大，具有十分优良的传质过程和优良的传热特性。
（2）垃圾适应性广，在掺烧燃煤的工况下，适合燃烧低热值、高水分的垃圾。
（3）流化床焚烧炉燃烧效率高，垃圾燃烧完全，炉渣热酌减率低。
（4）炉渣经济价值高、利用范围广，不需要处理可以直接给予综合利用。
（5）焚烧炉截面积小、负荷变化范围大。
（6）由于密相区的氧浓度低，SO2、N排放指标低。
（7）采用干出渣，渣中不含水，渣的资源化利用过程中无二次污染问题。
2、流化床焚烧炉的缺点
（1）运行可靠性低。
1)设备磨损严重，四管（省煤器管、蒸发器管、过热器管、水冷壁管）漏泄率高。
2）排渣口宜堵，由于排渣口尺寸小，垃圾中的铁丝等杂物极易造成排渣口堵塞。
3）给料口宜堵。
目前国内流化床垃圾焚烧炉平均年累计运行小时数在6500h左右，炉排炉的年平均累计运行小时数在8000h以上。
（2）运行经济性差。
1)需要掺加辅助燃料，燃料成本高。
2）厂用电率高。一次风压头高，造成电耗高，预处理系统耗电高。流化床炉吨垃圾厂用电电耗比炉排炉高20kW·h左右。
3）设备维护成本高。
4）垃圾预处理系统的投资和运行成本高。
5）飞灰产生量大，处理成本高。
在分离器中无法分离的较大颗粒，直接被气流带入除尘器，造成飞灰产量大，飞灰的处置成本远高于往复炉排炉。
（3）流化床焚烧炉燃烧工况不易控制，运行操作难度大。
（4）要得到好的流化工况，对入炉垃圾尺寸要求高，需配备功能可靠的垃圾预处理系统，需要对垃圾进行筛选和破碎。
（5）炉膛温度为850~950℃，排渣口和给料口的堵塞，容易引起炉膛温度大的波动。
（6）锅炉在微正压下运行，冒烟情况严重，影响厂房内的环境。
（7）飞灰中可燃物含量高。
（8）人员配置多，劳动强度大。
配置流化床焚烧炉的垃圾电厂工艺流程如图7所示。
三、回转窑燃烧技术
（一）回转窑工作原理
回转窑焚烧炉与水泥工业的回转窑相类似，回转窑的燃烧过程是由气体流动、垃圾燃烧、热量传递和物料运动等过程所组成的，垃圾的干燥、着火、燃烧、燃尽均在筒体内完成。回转窑直径为3～6m，长度为10~20m，具体尺寸根据焚烧的垃圾量确定，滚筒倾斜放置，滚筒上设置燃烧器，用于点火或稳燃。
回转窑的本体是一个旋转的滚筒，其内壁可采用耐火材料砌筑，用以保护滚筒，垃圾由滚筒一端送入，通过滚筒缓慢转动，然后靠垃圾自重落下，垃圾在筒内翻滚时可与空气和高温烟气充分混合，热烟气对垃圾进行干燥和加热，在达到着火温度后燃烧，随着筒体滚动，垃圾得到翻滚并向下移动，燃尽的炉渣到筒体末端的出渣口排出。在塔烧过程中，可根据筒体的转速调整，调节垃圾在窑内的停留时间。可在回转窑尾部增加一级炉排，回转窑的炉渣进入炉排继续燃烧用来保证垃圾完全燃尽。排出的烟气，进入燃尽室（二燃室）。燃尽室内送入二次风，保证烟气中的可燃成分在此得到充分燃烧。二燃室温度为900~1100℃。回转窑结构如图8所示。
（二）回转窑的应用
回转窑常用于处理成分复杂、有毒有害的工业废物和医疗垃圾。
（三）回转窑的特点
回转窑式垃圾燃烧装置投资费用低，厂用电耗与其他燃烧方式相比也较少，但燃烧热值低于5000kJ/kg、含水分高的垃圾时有一定的难度，回转窑的处理量也较小。
四、热解燃烧技术
（一）热解的基本原理
热解是指垃圾在一密封炉膛内，加热产生高温，在缺氧情况下，垃圾中的有机物通过物理和化学过程分解为固体炭、热解油和热解气体。3种成分的产生比例由运行温度和垃圾组分决定。热解分为高温热解、中温热解和低温解热3种工艺，低温热解的产油量高于产气量，高温热解的产气量高于产油量。
热解气引入燃烧室内燃烧，燃烧产生的热量在余热锅炉内产生蒸汽用于发电或供热。体残余物主要是炉渣、碳化物。
（二）热解产物组分
1、热解气组分
热解气组分包括CO、H2、CH4、C2~C6等。
2、热解油组分
热解油组分包括C、H、O等。
3、焦炭组分
焦炭组分包括C、H、O等。
（三）热解工作过程
热解是一种控制空气燃烧的技术，垃圾热解过程分为加热干燥、热解、可燃气燃烧3个阶段。
在热解室中，无氧工况下，热解炉温度升高时，首先干燥垃圾，垃圾经过长时间停留，当温度达到200~300℃时，产生热解即部分气化、部分分解，热解速率随着温度升高而加速。当温度达到670℃时，大部分挥发分析出，热解速度迅速下降。热解质量损失主要发生在高温区。炉渣和不能热解的物体（如金属、玻璃等）经过除渣系统排出。热解产生的可燃气进入热解室上部的燃烧室，再送入空气，在超过1000℃的高温下经过大于2s的充分燃烧，燃烧后的高温烟气进入余热锅炉产生蒸汽，用于发电和供热。热解技术在日本、加拿大有一些应用，采用热解技术的垃圾焚烧厂工艺流程如图9所示。
（四）热解技术特点
1、热解技术优点
（1）设备结构简单。
（2）垃圾不用分选，垃圾适用范围广。
（3）热解法烟气中NOx、SO2含量相对较低。
2、热解技术缺点
（1)由于生活垃圾组分波动较大，热解产生的可燃混合气性质（热值、成分等）不稳定，所以燃烧不易控制。
（2）设备处理能力较小，单台处理能力一般在150t／日以下。
（3）热解气产量不高，产出无法形成好的经济效益。
（4）热解炉不适应高水分、低热值垃圾的处置。
（5）热解过程慢，垃圾处理速度慢。
五、气化燃烧技术
（一）气化原理
利用高温将垃圾氧化使其转化成为可燃气体称为气化。气化是在热解基础上，为了提高热解产气效率，增加产气量，开发了更高温度的热解过程。气化温度在800℃以上，气化介质是氧气。从能量平衡观点还可分为两种气化形式。
1、自热式气化
自热式气化过程中外界没有热量输入，主要发生放热反应。反应温度必须通过部分碳的燃烧来维持。
2、外热式气化
外热式气化过程依赖外部输入热，主要发生吸热反应。
（二）气化技术工作过程
垃圾在气化炉内在高温有氧工况下，产生合成气，合成气通过旋风分离器从气化炉送到燃烧室，在旋风分离器内将灰尘和合成气分离，灰回到气化炉的底部与富氧空气混合。合成气在过剩空气的工况下，在燃烧室燃烧产生高约1100℃的烟气。
配置气化炉的垃圾电厂工艺流程如图10所示。
（三）气化产物组分
气化产物合成气含CO、H2和少量CH4，在理想的气化过程中，C只被氧化成CO，但实际运行中，总会生成一部分CO2,剩余的C以固态形式出现，如炭黑和焦炭。
（四）气化技术特点
1、气化的优点
（1）减少了焦油产生量。
（2）减少了二噁英、有害气体的排放量。
（3）减少了飞灰的产量。
2、气化的缺点
（1）处理速度没有燃烧快。
（2）处理规模较小。
（3）产气量随垃圾品质波动大，尚未产生较好的经济效益。
（五）气化技术形式
有几种工艺适合于垃圾气化，即固定床气化炉、流化床气化炉和等离子气化炉。
1、固定床气化
固定床气化适合较大尺寸的垃圾。
2、等离子气化
等离子气化适合细颗粒垃圾
六、垃圾热解与气化区别
（1）热解是一种低温热转化技术，在无氧的环境下加热，产生热解油、可燃气体和焦炭、炭黑等。
（2）气化是在高温下进行的，有氧参与，过剩空气系数为0.2~0.7。
（3）气化产物以合成气为主，也会产生少量的液体和固体产物。与燃烧完全不同的是，气化是将固态的垃圾氧化成气态的可燃气体。
七、热解和气化技术的发展方向
热解和气化技术有更好的环境效益，形成低排放的生产方式。该技术目前还存在一些局限性，如处理量小、经济效益差等。随着运行周界条件的改善和技术的突破，热解、气化技术将得到越来越多的关注，未来有可能与垃圾直接焚烧技术一样得到广泛应用。
八、不同燃烧技术特性比较
（1)回转窑炉的优点是适用中小容量、炉内垃圾搅拌、干燥性佳等，燃烧完成后炉渣颗粒小、炉渣热酌减率低、设备利用率高、过剩空气量低、有害气体排放量低：其缺点是垃圾的种类受到限制，焚烧热值较低、水分高的垃圾困难，炉内的耐火材料易损坏等。回转窑炉适合于工业废物、医疗垃圾的焚烧处置。
（2）热解、气化炉总体环境效益好，烟气和飞灰中二噁英排放低，产飞灰的比例低；不足之处在于，用于垃圾处理时，处理速度慢，运行成本较高，尚未形成经济效益。
（3）往复炉排炉的优点是适应焚烧低热值、高水分的垃圾，单炉处理量较大，宜于燃烧组分复杂的生活垃圾，往复炉排炉运行稳定，处理能力强，运行可靠性高，烟气经处理后排放达标：往复炉排炉的缺点是烟气处理系统较复杂、能耗高、投资成本高。
（4）流化床炉的优点是对垃圾的热值要求不高。缺点是为了保证入炉垃圾的充分流化，对入炉垃圾的尺寸要求较为严格，要求垃圾在入炉前进行一系列筛选及粉碎等处理，使其颗粒尺寸均匀化；流化床炉故障率高，动力消耗大，流态化焚烧导致烟气粉尘含量高，飞灰的无害化处置费用高；需要掺加煤辅助燃烧，运行成本高，由于床料不断循环流化，烟气流速高，对焚烧炉的冲刷和磨损严重，排渣口小，堵塞频繁。运行可靠性相对较低，流化床炉的操作相对复杂，炉膛微正压运行，现场环境差。这些都导致了流化床垃圾焚烧技术在我国的应用和发展受到一定制约。流化床炉适合焚烧污泥。
以上4类常见生活垃圾焚烧炉性能及特点比较见图11。
九、生活垃圾焚烧炉炉型选择
生活垃圾发电己成为我国处理生活垃圾的主流技术，在实际工程应用中，焚烧炉的选择对垃圾电厂的安全、经济、环保运行都有着较大的影响。应根据垃圾特性及工程实际情况优先选择环保排放好、运行效率高、操作简单、运行成本低、运行可靠稳定的焚烧炉。
从国外的运行经验来看，对于生活垃圾焚烧，往复炉排炉是一个成熟的、应用最广的焚烧技术，中低热值的垃圾不需要预处理即可使用炉排炉直接焚烧。
国家环保总局以及科学技术部联合发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》（建城〔2000〕120号）中建议垃圾焚烧采用往复炉排炉技术，审慎采用其他炉型的焚烧炉。
2015-2016年新投运29个焚烧项目平均处理规模为833t／日，往复炉排炉依然是焚烧炉的主流工艺，只有吉林松原、潍坊寿光两项目采用流化床工艺，其余的项目均采用往复炉排炉工艺，占比为93％。
经过近百年的实践，综合来看，往复炉排炉焚烧技术己经非常成熟，在设备运行可靠性、运行经济性和环保达标排放等方面占有较大优势。
十、对炉排炉的性能要求
1、能保证垃圾完全燃烧，燃烧效率高，炉渣的热灼减率小于或等于5％。
2、垃圾燃烧时，SO2、NOx等有害气体的产生量较低，烟气中的有害物能够得到有效处理，烟气排放优于国家和地方的有关标准，炉膛温度大于850℃，停留时间大于2s。
3、运行可靠，能实现长周期运行。
4、对垃圾的适应性强。
5、具有较高的运行效率。
十一、炉排炉选型原则
炉排是焚烧炉最重要的设备之一，其功能和经济性是确定一套垃圾焚烧装置价值的主要因素。炉排选择时要满足如下要求：
1、创造良好的着火、稳燃条件，并使垃圾在炉内完全燃尽。
（1）适当增加炉排长度，延长垃圾在炉排上的停留时间。在机械负荷一定的情况下，炉排长度决定垃圾在炉内停留时间的长短，从而影响其完全燃烧程度，焚烧热值较低的垃圾时，要适当加长炉排长度，延长垃圾在炉内的停留时间。
（2）适当提高风温。一次风温度由垃圾热值决定，对于严寒和垃圾热值低的地区，一次风温度可以设计在300℃左右，一次风配风要确保空气在炉排上垃圾层均匀分布。
（3）增加炉排级数和级间的落差。炉排应多级布置，各段炉排之间设置落差墙，有利于垃圾的翻转、搅拌及破碎。
（4）低热值垃圾优先采用逆推炉排。从国内垃圾电厂的运行经验来看，逆推炉排的燃烧效果明显好于顺推炉排。炉排的运动方向和垃圾的移动方向相反，更有利于垃圾的搅拌和翻转，同时一次风和垃圾也能良好混合。对于同样热值的垃圾，一某地逆推炉排吨垃圾发电量比顺推炉排高12kW·h/t，逆推焚烧炉的经济效益明显占优势，逆推炉排更适合于低热值的垃圾。
（5）炉排调整灵活。炉排能够分级、分段、分区调整，除了各级能够独立调整以外，每组炉排也应该能够调整，这样单个炉排组运动速度和进风量都可以单独调解，确保调整的灵活性。有利于垃圾的燃烧和提高焚烧炉的运行效率。
（6）优化炉排片结构。特殊的炉排片结构有利于加强炉排片对垃圾的搅拌、翻动。
（7）合理的焚烧炉炉拱形状。根据垃圾热值情况，选择实用的炉拱。在设计焚烧炉时，应该根据垃圾的热值选择炉拱的类型。逆流布置适用低热
值垃圾，交叉流动布置适用中热值垃圾，顺流布置适用高热值垃圾。
2、防止焚烧炉结焦。燃烧室的设计应能避免结焦，焚烧炉内侧侧墙设置水冷壁或空冷墙，用来降低焚烧炉内墙壁的温度，避免结焦。
3、减少炉排片的漏渣量。炉排片之间间隙小，炉排边缘与炉墙处采用柔性板密封，可以减小漏灰、漏渣。防止炉排下部的一次风斗堵塞和黏结。
4、炉排片的材质应具有耐磨、耐高温、耐腐蚀、抗裂性能。
5、炉排在车间预组装，缩短现场安装周期。
6、确定合理的焚烧炉机械负荷和热负荷。针对我国垃圾组分复杂、热值低、水分含量高的特点，炉排的设计应优化机械负荷，对于低热值的垃圾机械负荷不易过大，一般情况下，机械负荷为220~260kg/（m2·h）。焚烧炉能够在60％~100％的机械负荷和热负荷的工况下运行。
7、提高焚烧炉自动控制水平。实现自动燃烧控制，可以保证焚烧炉稳定燃烧，从而提高燃烧效率。
8、对垃圾有较宽的热值适用性。目前，我国多数地区的垃圾热值较低，随着人们生活的改善，垃圾热值的增长速度也较快。由于焚烧炉禁止超热负荷运行，随着垃圾热值的增长，垃圾的焚烧量是下降的。在设计焚烧炉时，既要满足运行初期垃圾热值较低工况下燃烧稳定，也要满足将来垃圾热值提高以后的焚烧炉焚烧产量的需求。
9、炉膛严密性好，减少炉膛漏风，能够维持正常的炉膛负压。
10、布置足够的蒸发受热面，并不发生传热恶化。
11、焚烧炉在结构上能保证烟气在850℃的工况下在焚烧炉内停留2s以上。
12、保证除渣系统运行可靠，炉渣能够顺畅排除，渣中含水率较低。
13、燃烧室需有足够的容积满足燃烧热负荷，并能提高燃烧效率。
14、送风调节灵活。灵活的一次风、二次风配风方式，便于根据垃圾燃烧工况，对风量、风压进行调整、控制。
15、一次风风斗和烟道设计合理。一次风的风斗和锅炉的烟道在结构设计上能够减轻灰堵，延长焚烧炉的运行周期，保证一次风正常供应。
16、炉排片的一次风喷嘴设计合理。一次风从炉排片的喷嘴进入焚烧炉，运行一段时间后，炉排片的一次风喷嘴有被堵塞的情况，使进入焚烧炉的一次风量下降、一次风的刚性减弱，影响垃圾的燃烧。优化的炉排片一次风喷嘴的设计可以减轻一次风喷嘴堵塞情况，保证长时间运行时一次风的刚性和风量不受影响。
一次风也对炉排片起冷却作用，防止炉排片温度高于450℃，发生高温腐蚀。
17、均匀给料。垃圾给料器的行程和运动速度能根据燃烧状况灵活调整，满足垃圾完全燃烧的需要。
18、实现低氮燃烧，减少垃圾燃烧过程中有害气体的产生量。
十二、炉排炉未来发展方向
总之，往复式炉排炉将是未来相当长的时间内的主流技术，炉排炉未来的发展方向如下：
1、大型化。
2、高效率。
3、高度自动化运行。
4、超低排放值。
5、对低热值垃圾适应性强。
6、设备可靠性高。
7、运行经济性好。
决定垃圾电厂运行效果好坏的因素，除了要选择能优良的焚烧炉外，还要从源头上提高入厂垃圾的品质。
十三、生活过圾热值
（一）焚烧炉设计时垃圾热值的确定
焚烧炉设计点垃圾热值的确定，关系到整个垃圾电厂寿命期间的运行效率与运行收益。若设计点垃圾热值定得过低，则当垃圾热值较高时为保证焚烧炉的热负荷不超标，垃圾处理量将下降，满足不了垃圾处理量的需求；反之，若设计点垃圾热值定得过高，导致炉膛容积热负荷长期处于低水平运行，造成焚烧炉运行效率下降。
确定设计点垃圾热值的基本指导原则如下：
生活垃圾热值目前处于从低热值向稳定的高热值过渡期，按整个运行期考虑，前期垃圾热值较低，后期垃圾热值较高。垃圾热值不仅随着年份的变化而不同，而且每年不同季节垃圾特性也明显不同，需保证焚烧炉在垃圾热值波动范围内都能稳定地运行。因此，确定设计点垃圾热值需要适当超前考虑，并根据目前垃圾热值波动情况确定垃圾热值的负荷适应范围。
根据垃圾特性分析，并充分考虑上述因素，一般将运营7~10年后的垃圾热值定为焚烧炉设计热值。
（二）垃圾发酵对热值的影响
垃圾通过在垃圾池内的堆放，一方面，垃圾中游离水可逐步渗出，通过渗沥液收集系统收集后进行处理；另一方面，垃圾在存储中有一定的发酵过程，使部分高含水有机质降解，使细胞组织中的水转化为游离水。
垃圾在垃圾池内发酵除了要有足够的堆放时间外，还要有适合的发酵温度，垃圾仓内的温度高于15℃时，就能促进垃圾在垃圾池内的发酵，北方地区的垃圾池要有足够的保温采暖设施，为垃圾发酵提供必要的条件。
垃圾的堆放会使垃圾的水分发生变化，进而影响其热值。一般垃圾水分每降低1％，其热值增加126kJ/kg。对含水率为50％的低热值生活垃圾，在入炉燃烧前经过5～10天堆放、发酵，可去除5％以上的渗沥液；如含水率超过55％，则可去除8％左右的渗沥液。根据垃圾特性分析，按去除8％渗沥液考虑，则实际入炉垃圾低位热值增加1005kJ/kg。
三、炉排炉技术
一、炉排炉类型
炉排炉类型很多，它们之间是有区别的。主要的炉排炉类型有：
1、固定炉排炉。
2、链条炉排炉。
3、滚动炉排炉。
4、往复炉排炉等。往复炉排炉又分为顺推往复炉排炉和逆推往复炉排炉。
经过近百年的运行实践证明，滚动炉排、振动炉排等技术将不会再被大规模的应用，往复炉排炉技术越来越得到广泛的应用，往复炉排炉约占80％以上的市场份额。
二、炉排的作用和组成
炉排的作用是将给料器送来的垃圾在炉排上翻滚、搅拌、切割，并与一次风充分混合，使垃圾在炉排上燃烧的同时将炉渣送往炉渣井。为了保证垃圾充分燃烧，炉排的运动速度应根据垃圾燃烧工况进行调整。炉排由活动炉排和固定炉排组成，通过活动炉排的动作，炉排反复进行前进、后退动作。
炉排系统组成包括：
（1）干燥炉排。
（2）燃烧炉排。
（3）燃尽炉排。
（4）炉排液压驱动装置。
（5）驱动装置的润滑系统。
三、炉排形式
炉排的形式多种多样，不同生产厂商有不同形式的炉排。炉排可水平布置，也可呈倾斜15°~26°布置。炉排有一体布置，也有分段布置，一体布置的没有落差；分段布置的炉排段与段之间有垂直落差。不管炉排如何布置，炉排都分为预热段、燃烧段、燃尽段，不同类型的炉排如图12所示。
四、炉排燃烧室
炉排上方及前后拱喉部下方区域被称为一燃室。二次风喷口上方的垂直辐射烟道被称为二燃室。一燃室、二燃室结构如图13所示。
二燃室以上部分的垂直烟道即炉膛，二燃室的水冷壁用耐火材料覆盖，一方面，可以防止水冷壁金属的高温腐蚀：另一方面，可以减少水冷壁的吸热量，强化垃圾的燃烧，保证炉膛温度在850℃以上。
二燃室的空间设计和结构充分考虑最优气流分布和能保证烟气在高于850℃的区域停留时间不低于2s。一燃室燃烧产生的热烟气进入二燃室，二次风经过流量优化后涡流喷射注入二燃室，凭借二次风喷嘴的分布在二燃室内产生涡流，进一步加强烟气扰动状况。由于涡流的作用，气流中温度、速度和浓度方面都呈均匀分布。温度、速度和浓度的峰值都被极小化，保证烟气完全燃烧和产生较低的污染物。
二燃室从结构布置和配风上要有利于实现以下的运行工况：
（1）保证烟气实现完全燃烧，降低一氧化碳的浓度和其他有害气体的产生浓度。
（2）二燃室温度场均匀分布。
（3）减少对无防护的金属表面造成腐蚀的风险。
（4）减少二噁英和NOx的形成。
（5）为SNCR脱硝系统提供最优的反应环境。
（6）烟气流速小于4.5m/s，烟气停留时间大于2s。
五、往复炉排炉主要技术指标
不论选用顺推炉型还是逆推炉型，都要满足一定的焚烧炉技术指标要求，往复炉排炉的主要技术指标见表2。
| 序号 | 指标 | 数值 |
| 1 | 负荷变化范围（机械负荷，%） | 60~110 |
| 2 | 进炉垃圾低位发热量变化范围（kJ/kg） | 4600~10000 |
| 3 | 焚烧炉年累计运行时间（h） | ≥8000 |
| 4 | 烟气在＞850℃的条件下停留时间（s） | ≥2 |
| 5 | 焚烧炉渣热灼减率（%） | ≤5 |
| 6 | 炉排机械负荷[kg/（m2·h）] | 230~260 |
| 7 | 超热负荷运行能力（110%热负荷，h/日） | ＜4 |
| 8 | 烟气再循环风入炉温度（设计工况，℃） | ＞150 |
| 9 | 焚烧炉NOx出口浓度（标准状况，mg/m3) | ＜250 |
| 10 | 焚烧炉CO出口浓度（标准状况，mg/m3) | ＜40 |
| 11 | 炉排漏渣率（%） | ＜1 |
| 12 | 焚烧炉效率（%） | ＞98 |
| 13 | 垃圾在炉排上停留时间（h) | 2 |
四、焚烧炉组成
焚烧炉由本体和辅助系统组成，包括炉排液压站、润滑油泵、一次风斗和焚烧炉墙体等。
一、炉排驱动
（一）液压站作用及组成
焚烧炉包括液压驱动给料器、炉排、料斗架桥破解装置及出渣机等设备。液压驱动系统由液压泵、油箱、液压油冷却器等组成。液压驱动系统的主要特点是结构简单、设备数量少、易于维修。
（二）炉排驱动机构工作原理
驱动机构位于炉排下部，炉排片安装在驱动机构的格栅上，格栅类似于一套楼梯，每个格栅条在水平方向和垂直方向上交替排列。格栅条依次安装在传动杆上，这样相邻的两个轴的杆可以连接在一起，形成一个连续的格栅面。液压装置带动传动杆，传动杆驱动格栅运动，从而带动炉排片移动。对于从炉排片间隙送风的焚烧炉，当炉排片移动时，在相邻的炉排片间形成2mm的间隙，并通过间隙提供燃烧空气，炉排片的运动防止颗粒物堵塞间隙。炉排驱动原理如图14所示，炉排组装结构及运动原理如图15所示。
（三）炉排驱动机构的控制方式
炉排驱动机构有遥控运行和就地运行两种控制方式。遥控运行时，在自动模式下，各炉排重复前进、后退动作；在手动模式下，仅作1个循环的动作。各炉排在就地控制时，可以按下前进、停止、后退各按钮进行微动。
二、炉排片
（一）炉排片的材质
为了延长炉排的寿命，炉排片采用特种高铬耐热钢铸件制造，具有极强的耐热、耐磨损性能。
（二）炉排片的保护
炉排片的保护应该从炉排片的冷却、驱动装置的润滑和防止超机械负荷等方面开展。
1、炉排片的冷却
炉排片的冷却可以采用水冷和空冷两种冷却模式。遮蔽板和双重梁需要专用的冷却管道，通过从一次风风道分支出来的冷却空气管道和支撑炉排的双重梁向设置在各炉排最上游的遮蔽板提供冷却空气。
为了防止炉排片的高温腐蚀，炉排片设计的最高工作温度小于450℃，一般采用空冷模式进行炉排的冷却。一次风经过设置在炉排下面的风斗，从活动炉排和固定炉排之间以及设置在炉排片上的通风孔均匀地吹出，在提供燃烧空气的同时，也起到冷却炉排的作用。若炉排片长期在450℃以上的温度区域内使用，会因垃圾及焚烧炉渣中的碱分和氯元素造成腐蚀。
炉排片温度上升时，调节一次风风量、燃烧空气温度、燃烧负荷等，采用增加垃圾层厚减少辐射热的影响、增加燃烧空气提高冷却效果的运行方法，保证炉排不超温运行。某型炉排片结构如图16所示。
2、驱动装置的润滑
润滑油泵向驱动机构的轴承供应润滑脂。润滑油泵可以采用自动或手动方式，定期向润滑点供油。
3、防止超负荷
焚烧炉有机械负荷和热负荷之分，焚烧炉可以每日超10％的机械负荷和热负荷运行4h。
三、焚烧炉本体
焚烧炉本体由水冷壁管、耐火砖墙、空冷风箱和钢结构等组成。空冷风箱降低炉墙温度，防止在炉壁上结焦。为避免高温烟气腐蚀和强化垃圾的燃烧，水冷壁管被耐火材料覆盖。焚烧炉本体的形状是在考虑烟气流型基础上进行设计的。炉体钢结构具有足够的强度支撑炉体。焚烧炉本体结构如图17所示。
（一）耐火材料
焚烧炉不同部位使用不同的耐火材料，在耐火砖层与炉外护板之间充填岩棉和硅酸盐板。荷重较高的地方宜使用硅酸盐板。
（1）在给料器侧面的炉墙、炉排上方侧墙底部等与炉渣和垃圾有接触的地方，使用耐磨损性能良好的SiC-85耐火砖和耐火材料。
（2）高氧化铝砖(AL-60C)用于干燥段的上部，防止因吸收垃圾产生的水分而膨胀造成的损伤。
（3）SiC—50的传热率较高，用于燃烧段空冷壁的上部，以降低壁温，防止结焦。
（4）为了保持炉内温度，一燃室上部使用SK-34耐火砖，它的传热性较低，有益于垃圾的燃烧。
（5）Si3N5-SiC的耐磨损性非常高，因而用于干燥炉排到燃烧炉排、燃烧炉排到燃尽炉排的落差部位，防止与垃圾和炉渣接触而引起的磨损。
（6）碳化硅耐火材料用于与垃圾和炉渣接触的部位。黏土质耐火材料用于各炉排的上部。在焚烧炉二燃室的炉膛中使用碳化硅耐火材料。
（7）隔热耐火砖砌在炉壁的第2层或第3层，降低一燃室的散热。
（二）支撑和保温
炉膛采用全悬吊结构，位于焚烧炉的上方，由钢结构支撑。整个炉膛采用轻型炉墙结构，燃烧室内的水冷壁向炉内侧敷设耐高温、抗磨、抗腐的耐火材料'向炉外侧敷设保温材料，最外侧包覆彩色的外护板，其表面的温度不超过50℃。
（三）一次风斗
一次风斗设置在炉排的下面，一次风斗既把从炉排的间隙处掉下的炉渣收集后输送到渣井，又分配一次风，从炉排的一次风口向焚烧炉均匀供应燃烧空气。为了避免漏渣的架桥现象，一次风斗设计足够的倾斜角度，如果发生焦油、渗沥液等黏着的情况，可以用设置在风斗上的喷嘴定期喷水，冲落黏着物，并且使用温度仪和自动喷水阀应对斗内可能发生的火灾。
五、焚烧炉辅助系统
一、给料系统
（一）给料系统的作用
垃圾给料系统的作用是将垃圾料斗内的垃圾，顺畅、连续和均匀地输送到干燥炉排，并将料斗内的渗沥液及时排出。给料斗应能防冲撞、耐腐蚀及耐磨损，设置破桥装置防止垃圾在料斗内架桥。
（二）给料系统组成
给料系统由垃圾料斗、料斗挡板兼破桥装置、垃圾落料管、给料器、料位计、料斗冷却和消防系统等构成。
1、垃圾料斗
垃圾料斗内设置料斗挡板、垃圾料斗壁测温计、消防水和冷却水等。给料斗进料口位于垃圾池内，其下部与焚烧炉连接，垃圾料斗安装在混凝土料斗平台的开口中，料斗开口的尺寸比抓斗完全打开时的尺寸大1m以上，呈漏斗形，可防止上料过程中垃圾飞溅。料斗的倾角为40°，使垃圾料斗内的垃圾能够自然下滑，保证供料顺畅。料斗容积应保证焚烧炉2h的额定焚烧量。
垃圾料斗采用碳钢制作，垃圾料斗承受落料的投料处安装有耐磨板，并设计了加强结构，使其能承受抓斗的偶尔撞击或大块垃圾掉下时的冲击。另外，在焚烧炉进口处设置了可更换的保护板。给料斗和溜槽之间用密封性较好的柔性膨胀节连接，可以充分吸收炉内热膨胀。料斗的底部及落料管处设置了水冷夹套，以防止炉内热辐射或回火对设备造成的热损伤，当冷却水进口和出囗之间的温度差变高时，可开启补水阀补充冷水来降低温度。
料斗底部设置有液压给料器，将料斗内的垃圾推向焚烧炉的干燥炉排。给料器在推料过程中挤压出来的渗沥液由其下方的收集斗收集，排到渗沥液收集池，由于渗沥液输送管道宜堵，管道端头设有检修孔。
为便于观察进料斗中的垃圾状况，在进料斗上方安装有摄像头，便于操作人员在垃圾吊操作室内监视给料斗内的料位。垃圾料斗、给料器及炉排结构如图18所示。
2、料斗挡板兼破桥装置
料斗挡板兼破桥装置装在垃圾料斗落料管靠焚烧炉一侧，由液压缸驱动，若发生垃圾架桥，可开关破桥装置破桥。破桥装置兼有料斗门的作用，停炉时可以隔断炉膛与垃圾池，防止臭气外溢和冷空气进入炉膛。
在下列任一情况下，系统会发出料斗架桥的报警：
（1）垃圾料斗中的料位在超过某个规定的时间（约10min）时还不变化。
（2）垃圾落料管的温度升高。
3、垃圾落料管
给料器与进料斗之间设置落料管，使垃圾从给料斗进入给料器。落料管垂直于给料器，这样能够减少垃圾在溜槽内的堵塞，为防止堵塞，落料管从给料斗末端到给料器的锥度尺寸逐渐增加。落料管有足够的高度以保证给料器与垃圾料斗之间形成良好气锁。能够有效地防止火焰回窜和外界空气的漏入。落料管采用防腐耐磨材料，垃圾料斗和落料管之间设置可以充分吸收热膨胀的、高密封性的膨胀节。
4、给料器
（1）给料器的作用。给料器位于落料管的底部，保证定量、均匀地将垃圾送到干燥炉排上。通过给料器的前后运动将垃圾落料管内的垃圾推向炉排。当给料器后退到尽头时，垃圾因重力而掉落到刚腾出的空间，接着由给料器的下一个前进动作，把垃圾推到炉排上。给料器的供料能力完全满足焚烧炉的垃圾处理量的需求。
（2）给料器的驱动。给料器为液压驱动，液压油缸由液压站提供动力，安装在完全封闭的防尘罩内。给料器可通过控制系统调节给料器的运动速度、给料器的行程和间隔时间。给料器由2~3组给料推块构成，每组用1个液压缸驱动，给料器的行程在就地设置，一般在调试阶段就设置好了给料器的行程，正常运行中不对行程进行调整。在焚烧炉停炉时，需要将行程调整到最大行程的位置，以便将垃圾清理干净。
（3）给料器的运行调整。给料器既可远程操作，也可就地操作。当远程操作时，可以使其重复前进和后退的动作；当就地操作时，可以通过按动前进/停止/后退的按钮，进行微动。在DCS上给料器的速度控制有联动/自动/手动3种控制模式。前进和后退的速度由DSC发出的速度控制信号控制，该信号在自动模式下由燃烧自动控制系统（ACC）决定，经过放当放大器和/或电磁比例流量调节阀发生故障时，可以在就地通过手动调节阀和速度控制阀进行给料器操作。
料斗的垃圾料位由超声波式料位计监测，低低位(LL)、低位(L)和高位(H)警报传送到垃圾抓吊及低低位警报是为了防止丧失气密性，高位警报是为了及时发现架桥。冷却水从高位水箱送到垃圾落料管的水冷套，排出的冷却水送至降温池。在出口管道设置温度传感器和变送器，在入口管道设置流量传感器和变送器，进行实时监测。高温报警和低流量报警送至DCS。
二、除渣系统
（一）除渣系统的作用
除渣系统的作用是把从燃尽炉排排出的炉渣、炉排漏入一次风斗的渣和二的粗灰从渣井通过出渣机、振动筛、运输皮带等设备运送到渣坑临时存放，后续综合利用。
（二）湿法除渣系统的组成
湿法除渣系统主要由炉排漏渣输送机（气力输送或机械输送），旋输灰机，落渣井，出渣机，渣输送皮带，振动筛，电磁除铁器，渣坑及排水泵等组成。
1、出渣机
湿法除渣系统的核心设备是出渣机，出渣机有水浴刮板出渣机、液压顶渣出渣机、捞渣机等不同形式。
出渣机的作用是将焚烧炉内燃尽的炉渣推到渣输送皮带、振动筛上，送入渣池。从我国垃圾电厂的运行经验来看，液压顶渣出渣机（马丁出渣机）的运行效果较好，马丁出渣机特点如下：
（1）水封结构气密性好，无漏风。
（2）出渣含水量低。
（3）出渣机的侧板和滑动面都采用耐磨钢衬，寿命长。
（4）出渣机结构简单，设备维护量小，运行可靠性高。
（5）出力大。
（6）与炉排驱动共用一个液压系统，不用单独配置驱动设备。
（7）设备尺寸小，占地面积小。
2、落渣井
落渣井设置在燃尽炉排的下游，从燃尽炉排排出的炉渣通过落渣井进入出渣机。落渣井采用坚固的结构，为避免炉渣发生架桥现象，设计了充分的倾斜角度和足够大尺寸。为了防止热辐射以及炉渣燃烧引起的热损伤，设置水冷夹套和温度传感器，操作人员可根据温度警报分析是否发生冷却水管堵塞、水量不足或炉渣架桥。
（三）出渣工艺流程
垃圾焚烧炉可以采用湿法出渣和干法出渣两种工艺流程，其中湿法应用较为广泛，但对渣中的热能不能回收利用。干法在流化床锅炉广泛应用，在炉排炉上应用较少，干法出渣可以回收渣中的热能，且便于渣的综合利用。
垃圾在炉排上燃尽后变成炉渣，大颗粒的炉渣大都被推到燃尽炉排，从燃尽炉排尾的落渣井落入出渣机。小颗粒的炉渣会从各炉排片的间隙落入炉排下部的一次风斗，再进入落料管，经炉排漏渣输送机或者用压缩空气送到出渣机。焚烧炉二、三、四通道来的粗灰通过卸灰阀进入落渣井。炉渣、漏渣和粗灰首先进入出渣机里冷却，然后过振动筛和金属分选器送到渣坑。
湿法出渣工艺流程如图19（a）所示。干法出渣工艺流程如图19（b）所示。
三、点火及助燃燃烧器
（一）点火及助燃燃烧器的作用
（1）在焚烧炉启动时，启动点火燃烧器，按照炉膛升温曲线，缓慢提高炉膛温度，当炉膛温度达到850℃时，可以启动垃圾给料器，向炉排输送垃圾。
（2）正常运行时，由于垃圾品质的变化，造成焚烧炉燃烧工况不稳定时，启动助燃燃烧器（也可以启动点火燃烧器），稳定焚烧炉的炉温在850℃以上。点火燃烧器和辅助燃烧器按照满足焚烧炉每小时升温50℃，具有使焚烧炉从冷态升温到850℃的能力设计，为了减少NOx的产生量，可以采用低NOx型燃烧器。每台焚烧炉设置2台点火燃烧器和2台助燃燃烧器，点火燃烧器安装在燃烧室后墙上，辅助燃烧器安装在二燃室的侧墙上，使用0号柴油（或者天然气）。
（二）燃烧器组成
燃烧器由柴油枪单元、点火器、柴油阀单元、燃烧空气单元、控制附件组成。远程和就地均可对燃烧器进行操作。燃-的仝气量由设置在空气风道中的燃烧空气控制挡板控制。
（三）辅助燃烧器控制
辅助燃烧器具有在炉膛温度低于850℃时自动点火的功能。在上设置程序，选择燃烧器的优先顺序'被选为优先的辅助燃烧器首先点火，为了燃烧器的负荷尽可能地平均，非优先的辅助燃烧器也跟随着点火，自动地分担负荷，保证二燃室内火焰均衡。
1、辅助燃烧器程序控制启动的条件
（1）瞬时温度TR<800℃。
（2）TR<850℃（连续5min）。
2、辅助燃烧器程序控制停止的条件
（1）TR>880℃（连续5min）。
（2）瞬时温度TR>900℃。
四、燃烧空气系统
焚烧炉的燃烧空气分为一次风系统和二次风系统。炉排炉一次风、二次风流程如图20所示。
（一）燃烧空气的作用
（1）提供垃圾燃烧所需氧气。垃圾的固相燃烧发生在炉排上，在燃烧过程中，一次风起着非常重要的作用，它提供燃烧所需要的氧气，使垃圾能干燥、起火，并充分燃烧。
（2）冷却炉排。
（3）一次风取自垃圾池，可以使垃圾池和卸料大厅保持负压，避免臭味气体的扩散。
（4）二次风提供挥发分完全燃烧所需要的氧气，并使烟气强烈扰动。
由于垃圾含水率高、组分复杂，且在炉排上分布不均，很容易造成燃烧不稳定，产生不完全燃烧的烟气，因此，在燃烧室出口的前后拱喷入二次风进行混合扰动，形成旋流，延长烟气燃烧行程，保证烟气在炉膛停留2s以上，使烟气得以完全燃烧。燃烧空气在炉内扰动状况如图21所示。
（二）燃烧空气系统组成
燃烧空气系统由一次风机、二次风机、空气预热器及风管门挡板组成。每台炉配置1台一次风机和1台二次风机。
（三）一次风系统
一次风取自垃圾仓，采用蒸汽一空气预热器加热，经过加热的一次风经炉排下方的风斗进入焚烧炉，可以根据不同的垃圾热值确定一次风温度。燃烧低热值垃圾时，可以将一次风温设定在280℃以上，保证低热值垃圾的燃烧要求。
炉排底部的送风管道上的调节阀可以对各个区域的送风量和送风压力进行单独调节，以便满足燃烧调整的要求。一次风系统流程如图22所示。
为了加热一次风，设置一次风空气预热器。一次风空气预热器采用两级加热，第一级加热的热源来自汽轮机的一级抽汽，第二级加热的热源是过热蒸汽。过热蒸汽疏水送至空气预热器疏水扩容器，而后进入除氧器，一级抽汽疏水直接送至除氧器。
（四）二次风系统
二次风取自锅炉间，二次风喷嘴布置在炉拱上部与燃烧室结合部，由于二次风喷嘴的特殊布置，会引起烟气的双涡流，使一通道内产生强烈的烟气扰动，促使可燃性气体完全燃烧，同时减少二噁英、NOx等的产生量。二次风量随负荷、燃烧工况的变化加以调节，二次风占总风量的30％左右，炉膛温度低时，要减少二次风量。
二次风预热器和一次风预热器一样采用两级加热，使用相同的热源。
（五）炉墙冷却风系统
焚烧炉炉墙采用空气冷却，焚烧炉侧墙由耐火材料保护，在炉排片表面高度处的侧墙设置侧墙冷却风箱。冷却风通过一台炉墙冷却风机注入侧墙冷却风箱，排风进入一次风总管，以回收能量。其优点如下：
（1）回收侧墙冷却能量。
（2）节省一次风预热所需能量。
（六）烟气再循环风系统
每台焚烧炉配置1台烟气再循环风机，在袋式除尘器出口抽取烟气回流至焚烧炉，替代部分的二次风，从而有效地降低了该区域的氧气浓度，有效地抑制了NOx的生成，同时减少了排烟气总量。
烟气再循坏风使用不当会降低炉膛的温度，对燃烧有负而的影响。当垃圾热值较低时，不易使用烟气再循环。实际运行时,可根据炉膛温度和省煤器出口的氧气浓度来决定喷入焚烧炉内的二次风及烟气再循坏风量。烟气冉循环流程如图23所示。
五、ACC
为了实现垃圾完全燃烧，需要调整一次风、二次风、炉膛负压、烟气中的O2浓度；调整垃圾给料器的运行，保证均匀给料；调整炉排的运行速度，控制垃圾层厚度、垃圾的燃烧位置及锅炉的蒸发量等。针对不同的垃圾特性和不同季节性垃圾热值的变化，ACC设置了不同的控制手段以满足不同工况下的稳定运行需要。下面对ACC进行简要论述。
（一）主蒸汽流量控制
通过调整燃烧炉排的空气流量来调整锅炉的主蒸汽流量。通过炉排下各一次风支管调节阀门的开度来调整一次风供给，ACC依据不同的垃圾热值、垃圾给料量以及主蒸汽流量设定值计算出一次风流量总和，一次风流量计仪表测量值与ACC所分配该风室的风量进行单回路PID控制以调节风门挡板的开度，同时主蒸汽流量的检测值与设定值的差值也影响一次风系统供给。
（二）炉排料层厚度控制
通过协调给料器和炉排的运行周期和速度来实现垃圾料层厚度控制。通过余热锅炉蒸发量的设定值、垃圾热值等参数来协调控制焚烧炉的给料系统以调整垃圾料层厚度趋于平稳。
经过计算炉排上方和风斗一次风的压力差可以得到垃圾料层的厚度。利用监测到的一次风风量、二次风风量、垃圾处理量以及主蒸汽流量、烟囱处烟气流量等参数，计算出一段时间内垃圾的平均低位热值(LHV)，再根据设定好的主蒸汽流量，就可以计算出每天垃圾预处理量以及给料器、炉排等的运行速度和周期，经逻辑计算后发送指令给给料器和炉排的液压驱动系统来调整给料系统。
给料器运动周期（速度）的调整是垃圾给料系统核心环节，数台给料器具有一样的运动行程，并且在每台给料器旁边安装了测量给料器实时位移的位移传感器。根据ACC计算给出的平均给料速度，结合位移传感器测量的给料器位移，经PID计算，给料器会得到一个不断修正的运行速度，保证给料的平稳、均匀。
（三）炉内烟气温度控制
保持炉内稳定的温度，可以很好地维持锅炉蒸汽稳定地输出，同时也能减少污染物的产生量。通过调整风量和垃圾量维持炉内温度在设定值。
（四）烟气中的氧气浓度控制
通过调节二次空气的流量和燃尽炉排下一次风流量来维持氧气浓度在设定值。焚烧炉燃烧自动控制逻辑如图24所示。
申明注意：
本篇所配图表（图1~图24、表2）均来源于《垃圾焚烧发电技术及应用》【王勇 编著，中国电力出版社】，有所编辑修改。