流化床市政污泥焚燒爐

本標準由浙江省標準化研究院牽頭組織制定。 本標準主要起草單位：浙江先創(chuàng)能源科技股份有限公司。 本標準參與起草單位：浙江省標準化研究院、浙江大學(xué)、安徽工業(yè)大學(xué)（排名不分先后）。

本標準規(guī)定了流化床市政污泥焚燒爐的術(shù)語和定義、基本要求、產(chǎn)品型號及示意圖、 技術(shù)要求、 試驗方法、檢驗規(guī)則、油漆、包裝、 標志、 隨機文件及質(zhì)量承諾。

本標準適用于：

——市政污泥的焚燒；

——利用余熱鍋爐回收余熱，且余熱鍋爐額定蒸汽壓力小于 3.8MPa 的固定式鋼制水管式蒸汽鍋爐系統(tǒng)；

——燃燒方式為流化床燃燒。

方振明、 朱東鋒、 陳勇強、鄭向陽、陳偉、郭翔、李琦、錢鈞、陳子偉。

流化床焚燒爐內(nèi)襯耐火材料，下面由布風(fēng)板構(gòu)成燃燒室。燃燒室分為兩個區(qū)域，即上部的稀相區(qū)(懸浮段)和下部的密相區(qū)。

流化床焚燒爐的工作原理：流化床密相區(qū)床層中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，其熱容量很大，能夠滿足有機廢液的蒸發(fā)、熱解、燃燒所需大量熱量的要求。由布風(fēng)裝置送到密相區(qū)的空氣使床層處于良好流化狀態(tài)。床層內(nèi)傳熱工況十分優(yōu)越，床內(nèi)溫度均勻穩(wěn)定，維持在800～900℃，有利于有機物的分解和燃燼。焚燒后產(chǎn)生的煙氣夾帶著少量固體顆粒及未燃燼的有機物進入流化床稀相區(qū)，由二次風(fēng)送入的高速空氣流在爐膛中心形成一旋轉(zhuǎn)切圓，使擾動強烈，混合充分，未燃燼成分在此可繼續(xù)進行燃燒。

流化床焚燒爐可以兩種方式操作，即鼓泡床和循環(huán)床，這取決于空氣在床內(nèi)空截面的速度。隨著空氣速度提高，床層開始流化，并具有流體特性。進一步提高空氣速度，床層膨脹，過剩的空氣以氣泡的形式通過床層，這種氣泡將床料徹底混合，迅速建立煙氣和顆粒的熱平衡，以這種方式運行的焚燒爐為鼓泡流化床焚燒爐?？諝馑俣雀邥r，顆粒被煙氣帶走，在旋風(fēng)筒內(nèi)分離后，回送至爐內(nèi)進一步燃燒，實現(xiàn)物料的循環(huán)，以這種方式運行的稱為循環(huán)床焚燒爐。鼓泡流化床內(nèi)空截面煙氣速度為1.0～3.0m /s，循環(huán)流化床內(nèi)空截面煙氣速度一般為5.0～6.0m /s。

與常規(guī)焚燒爐相比，流化床焚燒爐具有以下優(yōu)點：焚燒效率高、對各類廢液適應(yīng)性強、環(huán)保性能好、重金屬排放量低、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、事故率低、維修工作量小等。流化床焚燒爐的缺點是，當(dāng)焚燒含有堿金屬鹽類的廢液時，在床層內(nèi)容易形成低熔點的共晶體(熔點在635～815℃之間)，如果熔化鹽在床內(nèi)積累，則將導(dǎo)致流化失敗。解決這個問題的辦法是，向床內(nèi)添加合適的添加劑，它們能夠?qū)A金屬鹽類包裹起來，形成象耐火材料一樣的熔點在1065～1290℃之間的高熔點物質(zhì)，從而解決了低熔點鹽類的結(jié)焦問題。

焚燒爐是用于焚燒的設(shè)備。從不同的角度有很多種分類方法。按焚燒室分類可分為：單室焚燒爐多室焚燒爐。而 根據(jù)燃燒煙氣和垃圾移動的方向的關(guān)系可將爐體分為順流式逆流式交流式和二次流式。按爐型分類可分為 固定爐排爐、機械爐排爐、流化床焚燒爐(主要用來處理工業(yè)垃圾)、回轉(zhuǎn)窯爐等。為增強生活垃圾焚燒的效果，經(jīng)常在焚燒中應(yīng)用熱分解和氣化(熔融)技術(shù)。

爐排焚燒爐原理為：將垃圾供應(yīng)到 耐熱鑄鐵(鋼)的爐排上，從爐排下部通風(fēng)，使垃圾燃燒。流化床焚燒爐的焚燒原理為：在塔型爐底部多孔管中通風(fēng)， 使其上砂層流動形成流動層，粉碎后的垃圾被投入后，在爐內(nèi)與流動砂(650～ 800℃)接觸，從而瞬間燃燒，燃燒后的灰分被燃燒氣體帶到煙氣處理系統(tǒng)。氣化熔融爐的焚燒原理為：先將垃圾在 450～600℃的還原性氣氛中熱分解為可燃性氣體以及以炭為主的固體殘渣， 然后再進行燃燒并熔融。焚燒爐的設(shè)計時要綜合考慮工廠的處理規(guī)模、待處理垃圾的性質(zhì)、爐排機械負荷和熱負荷、燃燒室熱負荷、燃燒室出口溫度和煙氣滯留時間以及熱灼減率等來進行設(shè)計。

催化焚燒爐除在燃燒室內(nèi)裝有催化劑之外，其他均與對流換熱焚燒爐相同。對流換熱式焚燒爐系國內(nèi)的行業(yè)稱謂，國外稱同流換熱式焚燒爐，其廢熱回收系統(tǒng)設(shè)計使得其在操作下限(LEL)范圍內(nèi)使用較經(jīng)濟。設(shè)計較蓄熱式焚燒爐簡單，裝置較小和輕便，可裝在滑輪上制成輕便移動式。該焚燒爐熱回收系統(tǒng)的典型設(shè)計是將管式或板式換熱器安裝在燃燒室的廢氣排氣一端，當(dāng)廢氣中含顆粒物較少時，通常采用板式換熱器，其熱回收效率可達70%；而管式換熱器的熱回收效率通常只有40%～50%。熱回收效率為實際回收熱能與可回收最大熱能之比，熱回收效率=(T_{預(yù)熱溫度}-T_進口溫度)/(T_燃燒溫度-T_進口溫度) 。

催化焚燒爐特別適于處理VOCS濃度較高，廢氣中VOCS（含有揮發(fā)性有機化合物）濃度波動不大的廢氣。當(dāng)廢氣中VOCS濃度不高，VOCS濃度波動大時，只能靠投加輔助燃料維持燃燒過程。而投加輔助燃料使焚燒爐內(nèi)高溫區(qū)溫度會達到或超過1537.8℃，導(dǎo)致NO_x生成量增加。由于換熱器和火焰直接接觸，在換熱區(qū)可能會有VOCS自燃現(xiàn)象發(fā)生，故換熱器多采用金屬材質(zhì)。如果焚燒爐在低于760℃以下運行，要求VOCS在爐內(nèi)有較好的湍動設(shè)計和有較長的停留時間。當(dāng)廢氣中含有氯化物時，會存在Cl₂生成HCl導(dǎo)致腐蝕發(fā)生，設(shè)計時務(wù)必選用耐腐蝕材料，雖投資費用增加，但很有必要 。