垃圾焚烧炉的结构和工作原理

垃圾焚烧炉是处理城市固体废弃物的核心设备，通过高温燃烧将垃圾中的有机物分解，减量化、无害化并实现能量回收。以下是其结构和工作原理的简要说明：

一、垃圾焚烧炉的结构

垃圾焚烧炉通常由以下几个主要部分组成：

1. 进料系统：
   • 包括垃圾料斗、抓斗和进料斗，用于将垃圾从储存区送入炉内。
   • 通常配备液压或机械装置，确保垃圾均匀进入燃烧室。
2. 燃烧室（炉膛）：
   • 主燃烧室：垃圾在此进行高温燃烧，温度通常在850-1100°C，以确保有害物质完全分解。
   • 二次燃烧室：用于进一步燃烧未完全燃烧的气体，温度一般高于1100°C，确保二噁英等有害物质被破坏。
3. 炉排系统：
   • 常见类型包括往复式炉排、流化床和旋转窑等，用于支撑垃圾并促进其翻动和充分燃烧。
   • 炉排下方通常有通风装置，供给一次空气以助燃。
4. 空气供给系统：
   • 提供一次空气（助燃）和二次空气（促进完全燃烧），通过风机和风道控制氧气量。
   • 部分系统还包括预热空气装置，提高燃烧效率。
5. 余热回收系统：
   • 包括余热锅炉，回收燃烧产生的热量，用于产生蒸汽或发电。
   • 热量通过烟气传递到锅炉中的水管，生成高温高压蒸汽。
6. 烟气处理系统：
   • 包括除尘器（如布袋除尘器或电除尘器）、脱酸装置（如喷射石灰浆）、活性炭吸附（去除重金属和二噁英）以及SCR/SNCR脱硝装置，确保排放符合环保标准。
7. 控制系统：
   • 自动化控制系统监控温度、压力、氧气含量等参数，调节进料、空气和燃烧过程，确保稳定运行。
8. 排渣系统：
   • 用于排出燃烧后的灰渣，通常通过水冷或干式排渣装置送至灰渣处理系统。

二、工作原理

垃圾焚烧炉的工作原理基于热化学反应，主要包括以下步骤：

1. 垃圾预处理与进料：
   • 垃圾通过抓斗送入料斗，进入燃烧室前可能经过简单分拣或破碎，以提高燃烧效率。
2. 燃烧过程：
   • 干燥：垃圾在炉排上受热，水分蒸发。
   • 热解与气化：高温下，垃圾中的有机物分解，释放可燃气体（如CO、H₂、CH₄）。
   • 燃烧：可燃气体和固体残渣在充足氧气下燃烧，释放大量热量。
   • 在二次燃烧室中，未燃尽气体进一步燃烧，减少有害物质排放。
3. 热量回收：
   • 燃烧产生的热烟气进入余热锅炉，加热水生成蒸汽，用于发电或供热。
4. 烟气净化：
   • 烟气经过除尘、脱酸、脱硝和吸附等处理，去除颗粒物、酸性气体（如SO₂、HCl）、重金属和二噁英，达到排放标准后通过烟囱排出。
5. 灰渣处理：
   • 燃烧后的炉渣（底渣）和飞灰分别收集，底渣可用于建材，飞灰因含重金属需特殊处理（如固化后填埋）。

三、常见焚烧炉类型

1. 机械炉排炉：适合处理城市混合垃圾，结构简单，运行稳定，广泛应用。
2. 流化床焚烧炉：垃圾与高温砂粒混合，燃烧效率高，适合预处理后的垃圾。
3. 旋转窑焚烧炉：适用于危险废物或高湿度垃圾，燃烧均匀但成本较高。

四、优点与挑战

• 优点：
  • 显著减少垃圾体积（约90%减容）。
  • 能源回收，减少化石燃料使用。
  • 有效处理有害物质，降低环境污染。
• 挑战：
  • 初始投资和运营成本高。
  • 烟气处理需严格控制，避免二次污染。
  • 公众对二噁英等排放的担忧需通过技术和管理解决。

总结

垃圾焚烧炉通过进料、燃烧、热量回收和烟气净化等步骤，将垃圾转化为能量和无害物质。其核心是高温燃烧和严格的排放控制，结构复杂但功能高效，是现代城市垃圾处理的重要技术手段。