液体焚烧炉

流化床焚烧炉内衬耐火材料，下面由布风板构成燃烧室。燃烧室分为两个区域，即上部的稀相区(悬浮段)和下部的密相区。

流化床焚烧炉的工作原理：流化床密相区床层中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，其热容量很大，能够满足有机废液的蒸发、热解、燃烧所需大量热量的要求。由布风装置送到密相区的空气使床层处于良好流化状态。床层内传热工况十分优越，床内温度均匀稳定，维持在800～900℃，有利于有机物的分解和燃烬。焚烧后产生的烟气夹带着少量固体颗粒及未燃烬的有机物进入流化床稀相区，由二次风送入的高速空气流在炉膛中心形成一旋转切圆，使扰动强烈，混合充分，未燃烬成分在此可继续进行燃烧。

流化床焚烧炉可以两种方式操作，即鼓泡床和循环床，这取决于空气在床内空截面的速度。随着空气速度提高，床层开始流化，并具有流体特性。进一步提高空气速度，床层膨胀，过剩的空气以气泡的形式通过床层，这种气泡将床料彻底混合，迅速建立烟气和颗粒的热平衡，以这种方式运行的焚烧炉为鼓泡流化床焚烧炉。空气速度更高时，颗粒被烟气带走，在旋风筒内分离后，回送至炉内进一步燃烧，实现物料的循环，以这种方式运行的称为循环床焚烧炉。鼓泡流化床内空截面烟气速度为1.0～3.0m /s，循环流化床内空截面烟气速度一般为5.0～6.0m /s。

与常规焚烧炉相比，流化床焚烧炉具有以下优点：焚烧效率高、对各类废液适应性强、环保性能好、重金属排放量低、结构紧凑、占地面积小、事故率低、维修工作量小等。流化床焚烧炉的缺点是，当焚烧含有碱金属盐类的废液时，在床层内容易形成低熔点的共晶体(熔点在635～815℃之间)，如果熔化盐在床内积累，则将导致流化失败。解决这个问题的办法是，向床内添加合适的添加剂，它们能够将碱金属盐类包裹起来，形成象耐火材料一样的熔点在1065～1290℃之间的高熔点物质，从而解决了低熔点盐类的结焦问题。

从20世纪60年代开始，美国化工及相关行业开始尝试焚烧工业废弃物。陶氏化学公司、杜邦公司等兴建了一批回转窑焚烧炉，约翰锌业公司和热能研究与工程公司等相继建成液体喷射炉。美国1985年统计数据表明，液体喷射炉被广泛用于危险废弃物处理，占焚烧炉总量的50%左右。这是因为美国的工业有害废弃物的90%左右是液体或浆体，而且管理政策倾向于由企业在厂内自行处理废弃物。废液的成份比较相对稳定，适合采用液体喷射炉处理，成本也比较低。

相反，在德国等欧洲许多国家，废液一般都用回转窑焚烧炉处理。这是因为多数欧洲国家都施行政府集中管理废弃物的政策，企业产生的废弃物被送到指定的废弃物处理厂进行集中处置。焚烧厂接纳的废弃物来自不同企业，三废俱全，所以焚烧系统一般由回转窑、二燃室、余热锅炉和除酸除尘设备组成，多数采用液态排渣方式，运行温度在1200℃左右，以熔融无机盐和铁桶等容易引起回转窑结渣或堵塞的废弃物。

总的说来，商业化运行的焚烧炉处理的废弃物比较复杂，炉型大部份是回转窑；而企业自备的焚烧炉处理的废弃物成份相对简单一些，处理废液的炉型以液体喷射炉为主。

液体喷射焚烧炉用于处理可以用泵输送的液体废弃物。结构简单，通常为内衬耐火材料的圆筒(水平或垂直放置)，配有一个或多个燃烧器。废液通过喷嘴雾化为细小液滴，在高温火焰区域内以悬浮态燃烧。可以采用旋流或直流燃烧器，以便废液雾滴与助燃空气良好混合，增加停留时间，使废液在高温区内充分燃烧。一般燃烧室停留时间为0.3～2.0s，最高温度可达1650℃。

通常将低热值的废液与液体燃料掺混，使混合液的热值大于18600kJ/kg，然后用泵通过喷嘴或特殊设计的雾化器送入焚烧室焚烧。含有悬浮颗粒的废液，需要过滤去除，以免堵塞喷嘴或雾化器的孔眼。掺混也用来控制进入焚烧炉液体中氯的含量，一般控制含氯废液中氯的质量分数<30% ，以利达到最佳燃烧状态和限制烟气中有害气体氯的含量。

良好的雾化是达到有害物质高破坏(燃烧)率的关键。可以用低压空气、蒸汽或机械雾化。一般高粘度废液应采用蒸汽雾化喷嘴，低粘度废液可采用机械雾化或空气雾化喷嘴。废液粘度通常在220mPa·s以下为宜。为了降低粘度，往往需加热废液，但温度一般不超过200～260℃，否则，用泵输送困难。典型液体喷射焚烧炉的容量大约为3×10⁷kJ/h，然而，实际应用的可达7.4×10⁷～10.5×10⁷kJ/h。

液体焚烧炉卧式液体喷射焚烧炉

在卧式液体喷射焚烧炉膛，辅助燃料和雾化蒸汽或空气由燃烧器进入炉膛，火焰温度为1430～1650℃，废液经蒸汽雾化后与空气由喷嘴喷入火焰区燃烧。燃烧室停留时间为0.3～2.0s，焚烧炉出口温度为815～1200℃，燃烧室出口空气过剩系数为1.2～2.5，排出的烟气进入急冷室或余热锅炉回收热量。卧式液体喷射焚烧炉一般用于处理含灰量很少的有机废液。

东北某厂1982年采用硅砖砌成直径600mm ，长4300mm 的圆形炉膛卧式液体喷射焚烧炉,以氯霉素的副产物邻硝基乙苯为燃料，处理V C的古龙酸母液，实现了以废治废，节约能源的目的。年处理COD 在400t以上，烟气经水洗后达到国家排放标准。

液体焚烧炉立式液体喷射焚烧炉

立式液体喷射焚烧炉适用于焚烧含较多无机盐和低熔点灰分的有机废液。其炉体由碳钢外壳与耐火砖、保温砖砌成，有的炉子还有一层外夹套以预热空气。炉子顶部有重油喷火嘴，重油与雾化蒸汽在喷嘴内预混合喷出。燃烧用的空气先经炉壁夹层预热后，在喷嘴附近通过涡流器进入炉内，炉内火焰较短，燃烧室的热强度很高，废液喷嘴在炉子的上部，废液用中压蒸汽雾化，喷入炉内。对大多数废液的最佳燃烧温度为870～980℃。在很短时间内有机物燃烧分解。在焚烧过程中，某些盐、碱的高温熔融物与水接触会发生爆炸。为了防止爆炸的发生，采用了喷水冷却的措施。在焚烧炉炉底设有冷却罐。由冷却罐出来的烟气经文丘里洗涤器洗涤后排入大气。

回转窑焚烧炉是用于处理固态、液态和气态可燃性废物的通用炉型，对组分复杂的废物，如沥青渣、有机蒸馏残渣、漆渣、焦油渣、废溶剂、废橡胶、卤代芳烃、高聚物，特别是含PCB的废物等都很适用。美国大多数危险废物处置厂采用这种炉型。该炉型操作稳定、焚烧安全，但管理复杂、维修费用高。一般耐火衬里每2a更换1次。

回转窑焚烧炉通常稍微倾斜放置，并配以后置燃烧器，如图所示。一般长径比2～10，转速1～5r/m in，安装倾角1～3°，操作温度上限为1650℃。回转窑的转动将废物与燃气混合，经过预燃和挥发将废液转化为气态和残灰，转化后气体通过后置燃烧器的高温区(1100～1370℃)进行完全燃烧。气体在后置燃烧器中平均停留时间为1.0～3.0s，空气过剩系数为1.2～2.0。

回转窑焚烧炉平均热容量约为63×10 6 kJ/h。炉中焚烧温度(650～1260℃)的高低取决于两方面，一方面取决于废液的性质，对含卤代有机物的废液，焚烧温度应在850℃以上，对含氰化物的废液，焚烧温度应高于900℃；另一方面取决于采用哪种除渣方式(湿式还是干式)。焚烧温度由辅助燃料燃烧器控制。

在回转窑炉膛内不能有效地去除焚烧产生的有害气体，如二口　恶英、呋喃和PCB等。为了保证烟气中有害物质的完全燃烧，通常设有燃烬室，当烟气在燃烬室中停留时间大于2s、温度高于1100℃时，上述物质均能很好地消除。燃烬室出来的烟气到余热锅炉回收热量，用以产生蒸汽或发电。

国内也有不少科研究院所和企业致力于废液焚烧技术的基础研究和产业化应用，主要集中在石化、制药、食品和农药等行业。

这些焚烧炉的炉型主要是喷射炉和流化床两类，容量较小，大多用油或煤助燃。许多焚烧炉都配有余热锅炉，焚烧高盐废液时，受热面积灰结渣严重，影响焚烧炉正常运行。喷射炉多用油助燃，废液处理成本基本上在150～200元/t；流化床焚烧炉和炉排炉多用煤作辅助燃料，废液处理成本约50元/t。 流化床焚烧炉的运行成本比较低，但初期投资比喷射炉大。如果采用废油等作为辅助燃料则运行成本会大大下降，达到以废治废的目的。

焚烧炉容量过小，则炉内烟气停留时间和湍流混合强度等运行参数都普遍低于大型焚烧炉，生成有害不完全燃烧产物的可能性增大。国内中小型企业很多，从政策的层面上看，大型企业可自行投建焚烧炉，小型企业的危险废液处置更适合通过行业协会、政府或企业建立集中处置废液的商业化焚烧炉，即废液量在一定规模以上，才建设自备焚烧炉，废液量少的企业则委托商业化运行的焚烧厂处置。

液体喷射焚烧炉用于处理可以用泵输送的液体废弃物，主要分为卧式和立式。

液体喷射焚烧结构

其结构通常为内衬耐火材料的圆筒（水平或垂直放置），配有一个或多个燃烧器。

液体喷射焚烧焚烧原理

废液通过喷嘴雾化为细小液滴，在高温火焰区域内以悬浮态燃烧。可以采用旋流或直流燃烧器，以便废液雾滴与助燃空气良好混合，延长停留时间，使废液在高温区内充分燃烧。废液雾滴在燃烧室停留时间一般为0.3～2.0s，最高温度可达1650℃。良好的雾化是达到有害物质高破坏（燃烧）率的关键。常用的雾化技术有低压空气、蒸气和机械雾化。一般高黏度废液应采用蒸气雾化喷嘴，低黏度废液可采用机械雾化或空气雾化喷嘴。

目前常用的喷嘴有转杯式机械雾化喷嘴、加压机械物化片式喷嘴、旋流式废液喷嘴、碟形旋流式废液喷嘴、蒸气雾化喷嘴、空气雾化喷嘴及组合喷嘴等。

液体喷射焚烧特点

液体喷射型焚烧炉的特点是技术成熟，对废液预处理要求低，采取措施后，二次公害可有效控制，单位床面积效率不高。目前国外采用较多，国内还没有形成规模化应用，这种炉体主要用于焚烧液体。

图a是采用雾化燃烧对危险废物进行焚烧处理的卧式二次焚烧炉。在雾化过程中可以预混部分燃料（如重油）进行焚烧处理。图b是立式液体废物二次焚烧式焚烧炉，液体危险废物在下部经过雾化和预混燃料后与空气混合进行焚烧，然后再进入二次焚烧室进行二次焚烧。在二次焚烧过程中，一般需加入辅助燃料进行焚烧。图c是液体不可燃危险废物的立式焚烧炉，在下部将不可燃液体进行雾化以后进入燃烧室与燃料燃烧火焰混合，不可燃液体的雾化器气流可以布置成为流动助燃型分布，推动燃烧流动过程的旋流的进行。图d为不可燃液体废物自身雾化或乳化燃烧，然后进行强化焚烧处理的立式焚烧炉。

催化焚烧炉除在燃烧室内装有催化剂之外，其他均与对流换热焚烧炉相同。对流换热式焚烧炉系国内的行业称谓，国外称同流换热式焚烧炉，其废热回收系统设计使得其在操作下限(LEL)范围内使用较经济。设计较蓄热式焚烧炉简单，装置较小和轻便，可装在滑轮上制成轻便移动式。该焚烧炉热回收系统的典型设计是将管式或板式换热器安装在燃烧室的废气排气一端，当废气中含颗粒物较少时，通常采用板式换热器，其热回收效率可达70%；而管式换热器的热回收效率通常只有40%～50%。热回收效率为实际回收热能与可回收最大热能之比，热回收效率=(T_预热温度-T_进口温度)/(T_燃烧温度-T_进口温度) 。

催化焚烧炉特别适于处理VOCS浓度较高，废气中VOCS（含有挥发性有机化合物）浓度波动不大的废气。当废气中VOCS浓度不高，VOCS浓度波动大时，只能靠投加辅助燃料维持燃烧过程。而投加辅助燃料使焚烧炉内高温区温度会达到或超过1537.8℃，导致NO_x生成量增加。由于换热器和火焰直接接触，在换热区可能会有VOCS自燃现象发生，故换热器多采用金属材质。如果焚烧炉在低于760℃以下运行，要求VOCS在炉内有较好的湍动设计和有较长的停留时间。当废气中含有氯化物时，会存在Cl₂生成HCl导致腐蚀发生，设计时务必选用耐腐蚀材料，虽投资费用增加，但很有必要 。