焚燒爐絕熱爐膛熱平衡計算及燃燒特性分析

垃圾焚燒處理是國內(nèi)現(xiàn)階段垃圾處理減量化、資源化、無害化程度最高的一種處理技術(shù)，垃圾焚燒后減容達到90%，減重也可達到80%左右[1，2]，而且垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量可供熱或發(fā)電。經(jīng)過CFB焚燒爐焚燒后的爐渣熱灼減率可達3%以下，同時經(jīng)高溫焚燒過程后垃圾內(nèi)部有毒有害成分得到分解，因此垃圾焚燒處理是適合當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展迅速、土地資源緊張、垃圾處理困難的國內(nèi)大中城市垃圾處理需求的有效技術(shù)。但是焚燒處理技術(shù)也存在一定的局限性和不足：例如焚燒處理系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備投資大、占用資金周期長、入爐垃圾熱值不能太低、對運行操作人員技術(shù)要求較高等。此外如果對焚燒爐和尾氣處理設(shè)備的操作管理不嚴、對工藝系統(tǒng)的運行監(jiān)控等跟不上，也容易產(chǎn)生有害的二次污染物。這里除了粉塵，Hg、Gd、Pb等重金屬以外，還有NOx、SO2、HCl等酸性氣體。雖然焚燒爐爐膛內(nèi)的燃燒溫度可使絕大部分原有二惡英及燃燒生成的二惡英類分解[3]，但是垃圾焚燒后的熱煙氣在焚燒爐尾部煙道冷卻過程中（250~450℃），在灰中的某些催化成分的催化作用下，可以從頭合成劇毒性有機污染物——二惡英（PCDDs/PCDFs）類物質(zhì)[4]。因此焚燒處理中有效控制二次污染問題是無害化處理的核心。

垃圾焚燒過程中為提高燃燒效率，也為更好地破壞其中的有毒有害成分，同時盡可能的降低焚燒過程中新的有害物質(zhì)的形成，一般要求焚燒處理須滿足“3T+E”的燃燒條件，即爐膛燃燒室煙氣有充足的停留時間（time）、滿足一定的燃燒溫度（temperature）、垃圾燃燒時燃料顆粒及空氣有充足的湍流度（turbulence）及提供充分的過量空氣系數(shù)（excessair），而且垃圾和輔助燃料的燃燒和傳熱傳質(zhì)過程及絕大部分燃燒污染物的形成反應(yīng)均在焚燒爐爐膛內(nèi)進行，因此焚燒爐爐膛的優(yōu)化設(shè)計是垃圾焚燒爐設(shè)計的核心內(nèi)容之一。

當(dāng)前國內(nèi)垃圾熱值普遍偏低，因此國內(nèi)現(xiàn)運行的大多數(shù)CFB垃圾焚燒爐都需要添加一定比例的輔助燃料才能保證焚燒爐爐膛穩(wěn)定燃燒和滿足污染物控制對燃燒溫度（850℃以上）的要求。但隨著國內(nèi)燃煤價格的不斷攀升，使眾多采用CFB焚燒爐的垃圾焚燒發(fā)電廠經(jīng)營成本增加，迫使更多焚燒爐生產(chǎn)廠家和科研單位開始重視更低摻煤比或純燒生活垃圾的CFB焚燒爐的設(shè)計和研發(fā)工作。具有高效燃燒特性和低污染物產(chǎn)生特點的爐膛設(shè)計和開發(fā)工作是當(dāng)前焚燒爐設(shè)計的一項重要研究方向。