焚烧炉绝热炉膛热平衡计算及燃烧特性分析

垃圾焚烧处理是国内现阶段垃圾处理减量化、资源化、无害化程度最高的一种处理技术，垃圾焚烧后减容达到90%，减重也可达到80%左右[1，2]，而且垃圾焚烧产生的热量可供热或发电。经过CFB焚烧炉焚烧后的炉渣热灼减率可达3%以下，同时经高温焚烧过程后垃圾内部有毒有害成分得到分解，因此垃圾焚烧处理是适合当前经济发展迅速、土地资源紧张、垃圾处理困难的国内大中城市垃圾处理需求的有效技术。但是焚烧处理技术也存在一定的局限性和不足：例如焚烧处理系统复杂、设备投资大、占用资金周期长、入炉垃圾热值不能太低、对运行操作人员技术要求较高等。此外如果对焚烧炉和尾气处理设备的操作管理不严、对工艺系统的运行监控等跟不上，也容易产生有害的二次污染物。这里除了粉尘，Hg、Gd、Pb等重金属以外，还有NOx、SO2、HCl等酸性气体。虽然焚烧炉炉膛内的燃烧温度可使绝大部分原有二恶英及燃烧生成的二恶英类分解[3]，但是垃圾焚烧后的热烟气在焚烧炉尾部烟道冷却过程中（250~450℃），在灰中的某些催化成分的催化作用下，可以从头合成剧毒性有机污染物——二恶英（PCDDs/PCDFs）类物质[4]。因此焚烧处理中有效控制二次污染问题是无害化处理的核心。

垃圾焚烧过程中为提高燃烧效率，也为更好地破坏其中的有毒有害成分，同时尽可能的降低焚烧过程中新的有害物质的形成，一般要求焚烧处理须满足“3T+E”的燃烧条件，即炉膛燃烧室烟气有充足的停留时间（time）、满足一定的燃烧温度（temperature）、垃圾燃烧时燃料颗粒及空气有充足的湍流度（turbulence）及提供充分的过量空气系数（excessair），而且垃圾和辅助燃料的燃烧和传热传质过程及绝大部分燃烧污染物的形成反应均在焚烧炉炉膛内进行，因此焚烧炉炉膛的优化设计是垃圾焚烧炉设计的核心内容之一。

当前国内垃圾热值普遍偏低，因此国内现运行的大多数CFB垃圾焚烧炉都需要添加一定比例的辅助燃料才能保证焚烧炉炉膛稳定燃烧和满足污染物控制对燃烧温度（850℃以上）的要求。但随着国内燃煤价格的不断攀升，使众多采用CFB焚烧炉的垃圾焚烧发电厂经营成本增加，迫使更多焚烧炉生产厂家和科研单位开始重视更低掺煤比或纯烧生活垃圾的CFB焚烧炉的设计和研发工作。具有高效燃烧特性和低污染物产生特点的炉膛设计和开发工作是当前焚烧炉设计的一项重要研究方向。