焚燒法處理三廢過程中焚燒爐居主要設(shè)備。國內(nèi)所具有的焚燒裝置多數(shù)是隨成套裝置引進的。當今各國用于焚燒法的焚燒爐均按其燃燒方式可分為三大類型。
爐排燃燒型焚燒爐
這種類型的焚燒爐，主要是箱式爐，出現(xiàn)較早。其結(jié)構(gòu)簡單，爐底部有爐排，支撐廢渣并兼有通風(fēng)和除灰渣的作用。廢渣的干燥和焚燒靠火焰和爐墻的輻射。其類型有：固定爐排型和活動爐排型兩種。
(1)固定爐排型焚燒爐，人工操作，間歇運行，燃燒不徹底，處理效果差，單位面積處理量較低(約25~75kg/h)，故少用。其結(jié)構(gòu)形式，有：水平固定爐排和傾斜固定爐排，如下圖29-74所示。
(2)活動爐排焚燒爐，操作自動化，運行連續(xù)化。由于爐排結(jié)構(gòu)不同分為：階梯往復(fù)式、鏈條式、柵動式等。
1)階梯往復(fù)式爐排焚燒爐，如圖29-75所示，由于爐排往復(fù)運動將料層翻動扒松，與燃燒空氣充分接觸，焚燒完全。
該爐型采用的階梯往復(fù)爐排與燃煤用的往復(fù)爐排相同，有系列產(chǎn)品供選用。
2)連條爐排焚燒爐，適用于含水量少的工業(yè)垃圾，當廢物熱值低于1.47×104KJ/kg(3500kcal/kg)時，須加輔助燃料，如圖29-76所示。
爐床燃燒型焚燒爐
爐床燃燒是在爐床上邊攪拌邊焚燒的方式。這類焚燒爐具有代表性的有：回轉(zhuǎn)式焚燒爐和多段式焚燒爐?；剞D(zhuǎn)式焚燒爐，用途廣泛，在此述之;多段式焚燒爐，因結(jié)構(gòu)復(fù)雜又需耐熱合金，故不做介紹。
(1)回轉(zhuǎn)式焚燒爐
(簡稱回轉(zhuǎn)爐)是應(yīng)用較多的爐型，廣泛用于焚燒各種污泥、渣漿、油膏、廢活性炭和釀粕等廢物，也可處理塑料、橡膠、油脂殘渣、瀝青等具有有機物高分子廢物。
回轉(zhuǎn)爐的結(jié)構(gòu)。是一個臥式圓筒形，與回轉(zhuǎn)干燥、焙燒窯基本相同，由爐頭、爐尾、燃燒器，支承結(jié)構(gòu)和傳動機構(gòu)組成。（點擊圖片可放大查看清晰大圖）
爐身是回轉(zhuǎn)爐的核心部分，圓筒形內(nèi)襯耐火材料襯里，筒內(nèi)設(shè)有抄板或用襯里凸磚代替，爐身以0.3?1.5r/min旋轉(zhuǎn)。
回轉(zhuǎn)爐由于工藝流程不同分逆流式和順流式：
1)逆流式回轉(zhuǎn)爐.爐尾一端燃料進入燃燒，在另一端爐頭加入廢料，兩者相反而行，尾氣、灰渣由爐頭上、下部排出。污泥處理量為500?700kg/h,含水率90%，操作溫度700~900℃,停留時間約1小時。輔助燃料為重油。逆向流動時，髙溫?zé)煔饪深A(yù)熱進入的廢料，熱量利用充分。但出口熱煙氣(即尾氣)溫度低(約400℃),尾氣中帶有低揮分的有毒害有臭味的氣體，必須進行二次焚燒。因此，二次焚燒設(shè)備稱為脫臭爐。
2)順流式回轉(zhuǎn)爐，燃料與污泥入口在同一端，如圖29-78所示。適用于石油化工系統(tǒng)排放的廢渣、廢液的處理。焚燒能力較大，操作溫度900?1050℃,排煙溫度為1000℃。當廢料一進入爐呻，立刻與髙溫?zé)煔庀嘤?，引起自身燃燒。因此，煙氣排出溫度髙，有毒害氣體經(jīng)髙溫分解，無需脫臭爐。煙氣經(jīng)熱回收后即可排空。（點擊圖片可放大查看清晰大圖）
逆流式和順流式回轉(zhuǎn)爐溫度分布情況。（點擊圖片可放大查看清晰大圖）
(2)脫臭爐
如圖29-80所示，立式圓筒形設(shè)備，主要由爐體(內(nèi)有襯里、燃燒室和燃燒器組成。爐體由筒體、錐頂、錐底構(gòu)成。由逆流式回轉(zhuǎn)爐來的熱煙氣由下部切入與燃燒室來的高溫?zé)煔?3個燒嘴成120°切入)相混，進行二次燃燒。爐膛溫度900℃，停留時間1秒，燃料耗量I70kg/h重油。燃燒后的煙氣(無害氣體)由爐頂排出，經(jīng)熱回收，排空。
空間燃燒型焚燒爐
無論是爐排燃燒，還是爐床燃燒，廢渣總是以團塊或塊狀與熱氣流接觸。由于接觸面有限、傳熱速率較低，因而不得不加長停留時間，所以造成處理能力低，焚化不完全等一系列弊端。由實踐知，廢渣的表面系數(shù)(即單位容積的表面積)越大，廢渣的干燥、焚燒進行的越快。由此若能把廢渣在熱氣流中分散懸浮，就能在極短的時間內(nèi)完成干燥和焚化。
為此，把流態(tài)化技術(shù)應(yīng)用到廢渣焚燒處理上，所以發(fā)展了空間燃燒流化床焚燒爐，簡稱流化床焚燒爐。
流化床焚燒爐是五十年代后期發(fā)展起來的。以后應(yīng)用在石油化工方面，發(fā)展很快。對廢液、廢氣有同樣廣泛的適應(yīng)性。
流化床焚燒爐如圖29-81所示，鋼殼立式圓筒爐，內(nèi)襯耐火磚和隔熱磚，爐子底部設(shè)有帶孔的氣流分布板，分布板上鋪著一定厚度的載體顆粒層(一般為硅砂)。板下面通入高壓熱空氣吹起板上的載體，使懸浮在爐膛里呈沸騰狀態(tài)。此時用螺旋加料器，將廢渣投入，與沸騰的載體混合進行燃燒。燒盡的細灰隨煙氣排出，經(jīng)除塵器捕集后排空。部分比載體重的爐渣落在分布板上，設(shè)法排除。當爐渣重度與載體相等的，也可作為載體用。
該爐焚燒溫度一般為750~870℃。此溫度由輔助燒嘴和空氣預(yù)熱溫度調(diào)節(jié)控制。預(yù)熱空氣由爐外另設(shè)熱風(fēng)爐來供給，預(yù)熱空氣溫度由廢物含水量和廢物本身的發(fā)熱值而定。如某種污泥含水為60%，需將空氣預(yù)熱到300℃，可達到自行焚燒;若含水為55%，則空氣預(yù)熱溫度只需200℃即可。
從爐子本身結(jié)構(gòu)，無機械傳動部分，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。而對工藝操作要求比—般機械要髙些。
流化床焚燒爐的特點：
(1)廢渣在爐內(nèi)被流化狀態(tài)的砂子均勻分散，因此，廢渣與熱氣流接觸面積大，傳熱速率髙.，所以單位爐床面積處理量大(可達150~200kg/m3·h)，由此裝置可小型化，減少占地面積;
(2)由于流化床內(nèi)溫度可保持在750~870℃，所以污泥焚燒煙氣中臭氣量較少，不必脫臭，減少了投資;
⑶由于該爐體積熱負荷很大，所以對廢物的性質(zhì)和量的變化允許幅度較大，各種含水率大的污泥乃至純液體均可焚燒。同時爐子蓄熱量大，停爐后降溫慢，啟動容易，間歇操作也可以;
(4)對燃料適應(yīng)性強，因非火炬燃燒，所以可燒劣質(zhì)燃料;
(5)排出的煙氣符合環(huán)保規(guī)定，無二次污染。
該爐不足之處：處理固體廢渣時，排氣含有大量微細粉塵;載體和廢料需流化，要有較高的空氣壓力，動力消耗大。
焚燒爐發(fā)展趨勢
(1)催化焚燒法
至今處理三廢幾乎全部采用氧化燃燒法，使有害廢物在900℃以上氧化分解為二氧化碳和水等，從而凈化了廢氣。因而耗能很大，極不經(jīng)濟。采用催化燃燒法，借助催化劑，使有機物廢氣在無焰和低溫下把有害物完全變?yōu)闊o害物(燃燒反應(yīng)溫度一般為250?500℃，燃燒時熱量可自給或只需補充少量熱量。排出的余熱可回收加以利用。
催化焚燒法的特點為：起燃溫度低，一般為200~280℃，反應(yīng)時間短，凈化效率高，因而節(jié)省大量能源，僅為氧化焚燒法的三分之一。
催化劑種類通常有：Pt、Fe-Cr、Cu-Cr、Pt-Al2O3等，使用催化焚燒爐要控制好廢氣的預(yù)熱溫度及流速，分配均勻，通常催化床反應(yīng)溫度不大于600℃，保證催化劑使用壽命為1~4年。
國內(nèi)在丙烯腈尾氣的處理上已應(yīng)用催化法燃燒。實踐證明：處理量大(20000m3/h)，徹底凈化了廢氣，余熱又可回收，經(jīng)濟效益顯著。
(2)循環(huán)床焚燒爐
是在流化床焚燒爐原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。循環(huán)床焚燒爐如圖29-83所示，由主爐體與副爐體分別將各自的進出口相連而組成一個循環(huán)系統(tǒng)。主爐體為燃燒室，副爐體為一旋風(fēng)分離結(jié)構(gòu)。主爐體的出口與副爐體的進口相連接，進入副爐體內(nèi)的高溫氣體和固體在進行分離。副爐體的下部沒有排渣口，而大量的殘渣則繼續(xù)進入主爐體內(nèi)與不斷加入的廢物混合燃燒，整個循環(huán)過程都靠氣速帶動。
循環(huán)床焚燒爐特點：髙溫條件下簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu);在高湍度循環(huán)下系統(tǒng)內(nèi)的溫度非常均勻;在790?870℃情況下，于燃燒室上部設(shè)有二次空氣進口，進行階段性燃燒，所以煙氣中的二氧化硫和一氧化碳濃度可控制很低，省去爐后處理設(shè)備。另外，利用連續(xù)加入中和劑(石灰石)，爐內(nèi)產(chǎn)生酸性氣體被中和。若遇意外事故，突然停止運行，物料仍落在床層上，不排出外部污染環(huán)境。熱能回收，在主爐體保溫墻內(nèi)設(shè)有水管進行熱交換，用很簡單結(jié)構(gòu)完成熱能回收。
總的來說，循環(huán)床焚燒爐處理廢物，操作環(huán)境清潔，處理效率可達99.999%,簡化了工藝，省去了處理后的設(shè)備;處理后物質(zhì)體積減少可達40：1;氧化氮、一氧化碳的排放濃度小于100×10η。
(3)順流式回轉(zhuǎn)焚燒爐
逆流式與順流式的區(qū)別前面我們已經(jīng)說過。逆流式回轉(zhuǎn)爐的投料與烘焙分別在兩端，其工藝流程如下：
順流式回轉(zhuǎn)爐的投料與燃料在同一端進入，燒后氣體和固體殘渣，在爐子另一端排出，其工藝流程如下：
由兩個工藝流程看：為了符合環(huán)保規(guī)定，逆流式排出尾氣需二次焚燒，增加脫臭爐，因此占地面積大，投資多，熱利用率不一定好。但單從回轉(zhuǎn)爐本身來說，干燥與焙燒而言充分利用熱能;或當廢物中含低有機揮發(fā)分少時，還是可用的。順流式回轉(zhuǎn)爐用在石油化工行業(yè)的廢物焚燒上，其廢物含有機較多，發(fā)熱值較高，余熱回收。外加在設(shè)備上做了某些改進，改善了焚燒情況，爐長可縮短，也改善了工人操作環(huán)境。因此，順流式回轉(zhuǎn)爐對石油化工行業(yè)中處理污泥、廢渣或廢液的焚燒是適宜的，也值得推廣和發(fā)展。