焚烧炉-原理，程序，部件，类型，用途，例子

焚烧炉是一种用于在燃烧室中燃烧危险物品的炉，在燃烧室中进行焚烧。

在足以消除污染物的高温下燃烧具有潜在危险的材料被称为焚烧。焚烧最常用于废物大量堆积和处理大量异质废物需要处理的地方。它可以处理各种有害污染物，包括土壤、污泥、液体和气体。与垃圾中有助于产生灰的无机成分相比，垃圾中的有机部分会燃烧并产生热量。灰、热和燃烧气体是焚烧的最终副产品。尽管焚烧可以消除各种危险物质，包括溶剂、多氯联苯(多氯联苯)和农药，但它不能消除铅和铬等金属。

制造过程中的固体、液体和气体废物使用焚烧炉安全处理。通过使用蒸汽锅炉等辅助机械，它们可以通过热量或蒸汽流动来发电。为了减少它们对环境的有害影响，现代焚化炉采用了空气污染控制技术。

焚化炉原理

焚烧炉的设计中包括一个用于燃烧固体废物或污泥油的主燃烧室。相比之下，二次燃烧室包括燃烧任何未燃烧的废气。一次燃烧器安装在一次燃烧室中。这个燃烧器最初接受柴油来点火。在此之后，主燃烧器接收污泥油，直到它点火，手动或自动关闭。污泥燃烧器接受雾化空气，以促进有效燃烧。在污泥回流管路上，有一个调压阀，可用于控制进入转换室的污泥量。当主燃烧器加热时，固体废弃物会变干并开始燃烧，污泥油也可能起火。从一次燃烧室排出的气体将在二次燃烧室燃尽。主燃烧室和次燃烧室由一层陶瓷重型耐火衬垫隔开。 Solid waste is fed into the incinerator through the feeding door in cases of solid waste or garbage. The primary burner cannot be lit if this door is open, but the rest of the combustion process continues as usual.

焚烧炉的操作程序

焚烧炉的主燃烧室用于燃烧固体废物或污泥油，而次燃烧室用于燃烧任何未燃烧的废气。一次燃烧器安装在一次燃烧室中，它接收柴油来初始点火。在这之后，主燃烧器接收污泥油，直到它点燃。
然后手动或自动关闭主燃烧器。
为了有效燃烧，污泥燃烧器接受雾化空气。
为了控制进入转换空间的污泥量，在污泥回流管路上装有一个压力调节阀。
主燃烧器的热量会使固体废物变干并开始燃烧，同时也会点燃污泥油。
一次燃烧室巨大的输送面积，优化了固体废物的干燥和燃烧。
一次燃烧室的气体会在二次燃烧室燃尽。主燃烧室和次燃烧室由陶瓷重型耐火衬垫墙隔开。
固体废物是固体垃圾或废物时，通过进料门进入焚化炉。
如果这扇门是打开的，主燃烧器就不能点燃，但其余的燃烧过程照常进行。

焚化炉零件

焚化炉的常用部件如下:

主腔:所有的垃圾将被注入主室，并在那里第一次燃烧。主腔是废物蒸发的地方。在这个饥饿空气室中，空气与燃料的比率很低，这使废物变得干燥，更容易蒸发，燃烧掉大部分的碳。

二次室:废物产生的挥发性/气化物质被转移到二次室。为了完全燃烧，在第二阶段将更多的空气注入到初始燃烧室产生的挥发性气体中。二次室的温度比一次室的温度高。由于适当的停留时间、高温和二次室100%的剩余空气，气态产物(挥发性物质)被氧化。气体在离开二次室后进行处理。

最后，气体被引入液滴分离器，在那里气体中的水分被带走。这降低了烟道气的温度，使其可以安全地排放到大气中。

烟道堆栈:“烟囱”一词也适用于烟道烟囱。大多数焚化炉的堆高要求为3米或更高。在人口较多的地方，或在大气需要它的地方，这一要求将更大。

控制面板和热电偶:这些规定了机器的操作，并保证在任何垃圾被装载到焚烧之前，腔室是加热的。根据废物的类型，设置可以根据操作人员的需要进行调整。

燃烧器:这些被用来加热焚烧炉，并经常关闭整个燃烧过程。

油箱:燃料被储存起来。在焚烧炉的运行过程中，燃烧器将直接进入罐内。

焚化炉的种类

在商业应用中，燃烧技术分为不同的类别:

回转窑焚化炉
流化床焚烧炉
移动炉排焚化炉
多炉底焚化炉
液体喷射焚烧炉
催化燃烧室
废气火炬焚烧炉
固定炉排焚化炉

1.回转窑焚化炉

基本设计由两个热处理室组成:一个主室稍微倾斜，废物(连同含氧的热排气空气)被送进主室，旋转，并通过二次室的热辐射进行热分解;以及位于窑后的再燃室，分解空气和剩余的废物在二次空气的供应下完全燃烧。它有一个旋转燃烧室，使垃圾持续循环。废物可以蒸发，这使得燃烧更容易。通过调整窑的倾斜角和转速，可以实现对废品率的管理。由于废物在主燃烧室的湍流运动，回转窑焚烧炉的固体燃烬率和颗粒在烟气中的滞留率高于其他焚烧炉设计。正因为如此，气体清洗附件经常被添加到回转窑焚烧炉。

回转窑的优点包括减少氮氧化物的产生和消除危险化合物的热量。

在回转窑焚烧炉中，可处理的典型废物类型包括医药废物、危险废物和医疗废物，如锐器、传染性废物、外科废物、医疗废物、实验室废物等。

2.流化床焚烧炉

流体通过固体粒状物质使其变为类流体状态的过程称为流态化原理。反应器通常包括一个内衬耐火材料的垂直钢容器和一层颗粒材料，如石灰石、硅砂或陶瓷材料。

空气通过焚烧炉底部的几个喷嘴注入到床中，以保持它的流动性。这导致了床上材料的剧烈搅动，其中燃烧的垃圾与床上材料和燃烧空气密切接触。由于相对较低的额外空气水平，这是可能的，高达90%的热效率是可能的。

这些被用于焚烧污水污泥和工业废物，并主要用于均质废物类型，包括液体废物。

3.移动炉排焚化炉

移动炉排燃烧室 — 图:动炉排燃烧室。图片来源:Bourtsalaset al。(2020)

在传统的基于移动炉排的大规模焚烧焚烧炉中，垃圾在炉排上分层焚烧，炉排将垃圾通过熔炉。在炉排上，废物被烘干，然后在空气供应下高温燃烧。

不燃废馏分，包括灰，通过灰溜槽出炉排作为渣(底灰)。底部灰(渣)从炉排的一端落入推渣器的疏水阀中，在进入输送系统之前，通过与冷却水接触进行冷却。通常，废饲料的10%到25%的重量是由渣组成的。

移动炉排的主要优点是其经过验证的技术，能够接受废物成分和热值的广泛变化，并能够以非常大的单位生产。主要的缺点是费用，这是相对重要的投资和维护。

4.多炉底焚化炉

多炉缸焚化炉由一排圆形炉缸组成，炉缸排成圆柱，由内衬耐火材料的钢壳保护，操作温度范围为1400至1800华氏度。原料通过连接在垂直转轴上的拉杆以螺旋状的方式穿过每个炉缸，转轴穿过熔炉中心，然后通过开口进入下面的炉缸。成品在通过每个炉缸后通过一个出口喷射出来。

5.液体喷射焚烧炉

一种常用的装置，利用高压将废液分解成小液滴，以便快速燃烧。废物通过喷嘴输送并雾化成小液滴，以便在1200至3000华氏度的工作温度范围内与空气最大限度地混合。饲料必须表现为粘度不超过10,000 ssu的液体。如果固体可以熔化和泵送，并能完全燃烧有机可燃物和不可燃物，如水中的杂质，就可以使用它。

6.催化燃烧室

20世纪70年代，恩格尔哈德公司(Engelhard Corp.)发现了这种方法。它是一种化学过程，使用催化剂加速燃料所需的氧化反应，并限制不良产品的产生，特别是污染性的氮氧化物排放(NOx)，远远低于没有催化剂的情况下可能产生的排放。它专门用于低有机浓度的废物。

7.废气火炬焚化炉

在许多工业活动中，包括油气开采、炼油厂、化工厂、煤炭工业和垃圾填埋，都排放了不需要的或多余的气体和液体。气体燃除是一种燃烧装置，用来燃烧这些气体和液体。温室气体排放的一个重要来源是气体燃除。此外，它产生热量和噪音，使许多空间不适合居住。用于处理有机含量高的无害废物。

8.固定炉排/直接火焰焚化炉

它往往是最广泛的生产和利用。燃料和氧气被用来维持直接火焰，允许垃圾燃烧。当废气中含有颗粒时，采用直接火焰焚烧炉。运行温度在1000到1500华氏度之间。

焚烧炉的应用

医疗废物

实验室、医院和卫生诊所产生的医疗废物如果不适当处理或处置，可能会造成健康风险。焚烧炉是用来销毁和中和医疗废物的。

动物粪便

焚烧炉被用来处理动物废物，包括尸体、废物和副产品，从而防止感染和传播病毒．

一般废弃物

一般废物包括矿山、小型社区和军事行动等场所产生的危害较小的废物，必须销毁这些废物以减少对环境的影响。因此，焚烧炉被设计用来焚化这些废物。

纳米材料浪费

焚烧炉用于处理纳米材料废物，如城市固体废物中的消费品、纳米技术研发产生的废物、危险废物等。

焚烧炉的优点

焚化炉可以减少多达95%的垃圾总量，减少多达80-85%的原始垃圾的固体部分。
通过焚烧可以大大促进和改善废物管理。垃圾填埋场只允许有机废物分解，而非有机废物继续堆积。
废物在焚烧炉中转化为能量，可以用来产生热或电。
与垃圾填埋相比，固体垃圾焚烧炉污染环境的可能性更小。
垃圾焚烧设施可以建在靠近城镇的地方，因为它们需要的空间较少。这样做的好处是减少了倾倒垃圾所需的长途车程。
废物是在焚化过程的副产品可以调节的设施内焚烧的。因此，垃圾焚烧厂产生的难闻气味比垃圾填埋场要少。这是因为避免了增加空气污染的废物露天降解。
垃圾焚烧设施更安全，对环境更有利，因为它们不排放甲烷。
焚烧设施在极高的温度下焚烧处理过的废物，杀死有害细菌和化学物质。
由于焚化炉燃烧垃圾时没有泄漏，它们不受天气变化的限制。

焚烧炉的局限性

焚烧厂的建设需要昂贵的基础设施和设备，这抬高了安装程序的成本。
尽管垃圾焚烧炉排放的污染物比垃圾填埋要少得多，但它们对污染有相当大的影响，尤其是对附近的污染。
拥有垃圾焚烧炉的社区更有可能经历长期的负面健康影响，如癌症、出生缺陷、生殖功能障碍、神经问题，以及已知在极低接触焚烧炉释放的许多金属和污染物时发生的其他疾病。
焚烧炉的运行和管理需要昂贵和经验丰富的劳动力。

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预防措施

为了避免交叉污染、刮伤和利器刺穿，请使用耐用手套和全身围裙。
在焚烧之前，对废物进行分类可以减少操作人员处理的时间，并降低疾病、感染和损坏的危险。这可以通过应用医疗废物颜色编码方案来实现。
操作人员必须配备个人防护装备，因为极端高温对所有相关人员都构成严重风险。
如果长时间的劳动是必要的，使用适当荫蔽的安全玻璃保护眼睛可能有助于限制眼睛暴露。

焚化炉例子

1.HURIKAN 200r (Eco-Spectrum LLC)

与砖砌内衬相反，只有Eco-Spectrum公司在旋转焚烧炉中使用了特殊的混凝土整体内衬，这确保了在连接点上没有技术差距。
由于陶瓷板(放置在炉体金属和混凝土之间)，允许在超过850°C的高温下运行，这大大降低了燃料消耗，并避免从外部加热鼓式炉体。

2.Addfield MP-100医疗焚化炉(Addfield环境系统公司)

一种小型到中型的医疗焚烧炉，可以安全地清除各种医疗和医疗废物，包括高水分、制药和生物废物。
MP-100是一种小型医疗焚化炉，在其厚钢外壳内包含二级燃烧室。这与180mm的先进绝缘一起，确保MP-100提供出色的结果，同时与在过程中失去热量的劣质机器相比，操作完全安全。

3.I8-M80医疗焚化炉(焚化8)

i8-M80是一个中等容量的专业“M”焚烧炉，用于处理医疗废物。它具有圆柱形燃烧室、一体化id风扇和临床外观设计，是医院和医疗垃圾收集设施的完美选择。
它是自给自足的，有一个后门，可以容纳一个内置的油箱和安装的控制面板。I8-M80交付完全组装，与油箱和管道包括。

4.I8-M40医疗焚化炉(焚化8)

i8-M40型医用焚烧炉使用方便，性能可靠。它是为小型医疗机构、牙科诊所或其他废物流最少的小型诊所创建的。
i8-M40为中等容量型号。增加的绝缘、改进的CE2-VFD控制面板和id风扇提高了性能，并为各种医疗、临床、制药和危险废物流提供全面的适合性。

5.Volkan 150动物焚化炉(Eco-Spectrum LLC)

Volkan 150焚烧炉的外壳是由高碳钢建造的，其最小厚度为4至5毫米。与钢构件一起，配置决定了钢的厚度和合金。
由于绝缘材料在混凝土衬里的配置，VOLKAN 150焚烧炉体不能支持热负荷。与燃烧废物接触的工作面是燃烧室的衬里。
当在建筑物和其他结构外使用时，外壳的油漆和漆涂层的耐热层提高了装置的寿命。

参考文献

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https://www.inciner8.com/blog/waste-management/what-are-incinerator-machines-an-idiots-guide
https://slideplayer.com/slide/10814404/
https://www.rpi.edu/dept/chem-eng/Biotech-Environ/incinerator.html
https://www.medicalexpo.com/prod/addfield-environmental-systems/product-100393-652610.html
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