焚烧炉类型结构及其相关耐火材料

　　现代工业化髙速发展，各种生产系统排出的废物，种类繁多，数量日益增加。如此之多的废物，对环境污染，日益严重，影响人类的正常生活与工作，为了净化环境，防止大气、水源和土壤的污染，保障人身健康，因此，对废物的处理，已成为各种生产中不可缺少的一个重要环节。

各种生产系统排出的废物，按物态来分，有，固体、液体和气体三大类，统称为三废。废物的组成相当复杂，尤其石油化工的迅猛发展，毒害组分逐渐增多，须以适当的措施进行处理。处理方法：一般有机械法、吸附法、生物化学法和高温焚烧法等。各种处理方法有其适应范围和、缺点，比较来看，只有高温焚烧法能解决有毒害的组分，投资不多，因此，当今、外采用焚烧法处理三废广。

三废焚烧的基本工艺条件，有焚烧温度、停留时间、空气需要量及废物发热值等。

（1）焚烧温度。焚烧温度使废物中有毒害组分在高温下氧化、分解，直至完全破坏所须达到的温度。比废物的着火点温度高得多。焚烧温度是焚烧炉炉衬结构设计与选材的重要依据。

一般提髙焚烧温度对废物中有毒害组分的分解和破坏有利，并可抑制产生黑烟。但过高时，消耗燃料，还会增加废物中金属的挥发量和氧化氮的数量，引起二次污染。过低对有毒害组分达不到完全分解和破坏，未达焚烧目的。因此，焚烧温度与炉内停留时间有密切关系，如下图所示。图中给出碳氢化合物和一氧化碳焚烧时的焚烧温度和焚烧率（有毒害组分去除率）及停留时间三者的关系。

（2）停留时间。废物中有毒害组分在炉内焚烧时，有毒害组分发生氧化燃烧，使有毒害物质变成无毒害物质所需时间，称为焚烧停留时间。

停留时间的长短直接影响焚烧完全的程度，也是决定炉体容积尺寸的重要依据。废物入炉时的形态（如固体颗粒大小、液体雾化后液滴的大小和粘度等）对焚烧停留时间影响甚大。因此，焚烧停留时间由实验确定。

焚烧法处理三废、缺点并存。当废物中所含有机物少时，焚烧需补充辅助燃料，增加处理三废的成本；有机物多时，燃烧不但分解有毒害组分，同时发出的热量可回收利用，降低焚烧成本，视废物中含有机物多少而论。焚烧法处理三废的主要设备是焚烧炉。

焚烧炉的类型和结构

三大类型

焚烧法处理三废过程中焚烧炉是主要设备。所具有的焚烧装置多数是随成套装置引进的。当今各国用于焚烧法的焚烧炉均按其燃烧方式可分为三大类型。

（一）炉排燃烧型焚烧炉

这种类型的焚烧炉，主要是箱式炉，出现较早。其结构简单，炉底部有炉排，支撑废渣并兼有通风和除灰渣的作用。废渣的干燥和焚烧靠火焰和炉墙的辐射。其类型有：固定炉排型和活动炉排型两种。

（1）固定炉排型焚烧炉，人工操作、间歇运行，燃烧不，处理效果差，单位面积处理量较低（约25?75kg/h），故少用。其结构形式有：水平固定炉排和倾斜固定炉排。

（2）活动炉排焚烧炉，操作自动化，运行连续化。由于炉排结构不同分为：阶梯往复式、链条式、栅动式等。

（二）炉床燃烧型焚烧炉

炉床燃烧是在炉床上边搅拌边焚烧的方式。这类焚烧炉具有代表性的有：回转式焚烧炉和多段式焚烧炉。回转式焚烧炉，用途广泛，在此述之；多段式焚烧炉，因结构复杂又需耐热合金，故不介绍了。

回转式焚烧炉（简称回转炉）是应用较多的炉型。广泛用于焚烧各种污泥、渣浆、油膏、废活性炭和酿柏等废物，也可处理塑料、橡胶、油脂残渣、沥青等具有有机物高分子废物。

回转炉的结构，如下图所示。是一个卧式圆筒形，与回转干燥、焙烧窑基本相同，由炉头、炉尾、燃烧器，支承结构和传动机构组成。

炉身是回转炉的核心部分，圆筒形内衬耐火材料衬里，筒内设有抄板或用衬里凸砖代替，炉身以0.3?1.5r/min旋转。

回转炉由于工艺流程不同分逆流式和顺流式。

（三）空间燃烧型焚烧炉

无论是炉排燃烧，还是炉床燃烧，废渣总是以团块或块状与热气流接触。由于接触面有限、传热速率较低，因而不得不加长停留时间，所以造成处理能力低，焚化不完全等一系列弊端。

为此，把流态化技术应用到废渣焚烧处理上，所以发展了空间燃烧流化床焚烧炉，简称流化床焚烧炉。

附：流化床焚烧炉的衬里结构与常用的耐火材料

流化床焚烧炉的焚烧温度750?870℃，因炉内物料（载体及废渣）呈沸腾状流动，故衬里材质要求耐热又耐磨的耐火材料。本炉采用耐热耐磨混凝土浇注共厚250mm。内层用150mm轻质耐热混凝土作隔热层，外层（工作层）浇注100mm厚磷酸铝矾土混凝土，矾土熟料：低钙铝酸盐水泥：氢氧化铝细粉：磷酸铝溶液=100:2.5:2.5:20-24(Wt)。或用轻质保温砖和一级高铝砖(LZ-65)砌筑。

垃圾焚烧炉工作环境和操作要点

废物多样，形态多样

石油化工厂处理的废物是多种多样的，并非单一形态，但不管废物是固态、液态或气态，从其焚烧本质而言都是燃烧问题。因此，要求焚烧炉在工作时注意事项如下：

（1）焚烧炉对废物的适应性，焚烧炉对废物的适应性越广越好，如回转炉、流化床焚烧炉对废物焚烧性较大。但也并不都这样，将所有废物投入同一台焚烧炉内焚烧，须经过试验而确定，勉强凑在一起，将影响正常操作。

（2）焚烧炉的使用寿命，焚烧炉的使用寿命大多数取决于衬里的寿命。衬里砌完烘炉后不能马上投入生产，等正式运行时，其升温操作，以20℃/h速度升温，至650℃保温12小时。再以20℃/h升温至800?1000℃运转温度时，即可投料，实践证明对延长炉子寿命大有益处。

（3）投料及操作温度的控制，炉内达一定温度时，投料量为通常的1/3?1/4，投入的物料应均匀分布在燃烧床上，不准堆积在一起。操作温度过高或过低均能造成环境二次污染。废物焚烧后的排气应符合卫生排放标准。控制好操作温度，须控制辅助烧嘴的火焰长度是炉内的2/3以下。

（4）注意操作人员的，焚烧的物料均含有有毒组分，人身勿接触，并防炉体温度烫伤，防止炉子的跑冒现象，保持炉膛微负压操作。

（5）焚烧炉内、外经常清理，保持整洁，炉子四周不许有易燃、易爆物品存放。

（6）停车，先停投料，后停燃烧器，避免燃烧室内产生的臭气和黑烟等未烧光而排空。然后将所有投入口、出口全关闭，避免炉温急剧下降，不利于下次开车。