摘要：本文介绍了城市生活垃圾焚烧炉设计选型时应考虑的主要因素：垃圾设计低位热值、助燃空气、炉排机械负荷和燃烧室热负荷、炉排尺寸、垃圾干燥过程。从而对设计安全，高效，经济运行的焚烧炉提供有意义的指导。
关键词： 垃圾焚烧炉设计主要因素指导意义
Abstract: A description of main factors about Waste incineration Stoker design is presented. The factors mainly include low heat value of maximum continuous rating, primary air and Secondary air, heat intensity per grate are, heat release rate, grate area, waste dried process. As a result，it could provide guiding value about Stoker Design.
Key words：Waste incineration stoker design; Main factors; Guiding value
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
垃圾在焚烧炉内的燃烧过程是一个非常复杂的热化学反应的系统工程，炉膛内的垃圾燃烧效果受多方面因素制约。合理组织炉内的热幅射和烟气流动，加强炉内烟气搅动，混合，强化火床和炉膛内的燃烧，维持火床和炉膛高温焚烧是焚烧炉设计时应实现的主要功能，也是焚烧炉作用的主要体现。为了实现这些功能，设计焚烧炉必须综合考虑各个相关因素，使焚烧炉达到排放达标，安全，高效，经济运行。本文介绍了焚烧炉设计选型时应考虑的主要因素。
一、垃圾设计热值
垃圾设计低位热值的选取与焚烧炉炉排的面积、炉体的几何尺寸及余热锅炉受热面的布置息息相关，不仅关系到项目的机炉配置及选型，更是关系到本项目今后运行的好坏。垃圾设计低位热值过高，会造成设计的焚烧炉炉排面积偏小，余热锅炉受热面积过大，有可能导致焚烧炉及余热锅炉对垃圾热值适应范围的下限偏高，使垃圾燃烧不稳定，在垃圾热值低时需要添加辅助燃料；垃圾设计低位热值过低，会造成设计的焚烧炉炉排面积偏大，余热锅炉受热面积过小，可能导致焚烧炉及余热锅炉对垃圾热值适应范围的上限偏低，在运行年的中后期随着垃圾热值升高到设计低位热值后，只能减少焚烧线的垃圾处理量；所以应该合理确定垃圾设计热值点。
在确定项目的垃圾设计低位热值时要考虑以下一些因素：
（1）项目服务区域现在及过去几年垃圾热值的分析统计；
（2）项目服务区域年内垃圾热值变化情况：一年内夏季热值偏低，冬季热值偏高的波动情况；
（3）垃圾收运管理的规范化程度对垃圾热值提高的影响：随着管理水平的提高，有效减少或避免拾荒者在垃圾收集点收集部分橡胶、塑料及纸张类等高热值可燃物，有利于垃圾热值的提高；
（4）对垃圾热值提高的预测分析：垃圾处理厂运行期一般比较长，根据项目所在地经济水平的逐年增长，随着人民生活水平的提高，垃圾热值会持续升高。
目前垃圾低位热值的计算主要采用如下模型[1]，其中C、H、O、N、S、W为垃圾中碳元素、氢元素、氧元素、氮元素、硫元素以及水分的应用基组分。
门捷列夫模型
Steuer模型
Vonroll 模型
Dulong修正模型
以上四种计算模型均有较好的适应性而被应用，如欧洲一些公司采用Vonroll模型，日本一些公司采用Steuer模型及Dulong修正模型，针对我国目前的垃圾祖坟，建议采用门捷列夫模型或Vonroll模型。
二、助燃空气
垃圾焚烧炉助燃空气的主要作用是：提供垃圾干燥的风量和风温；提供垃圾充分燃烧和燃烬的空气量；促使炉膛内烟气的扰动。助燃空气主要包括一次风和二次风，一次风的主要作用是干燥垃圾和助燃，二次风的主要作用是促使炉膛内烟气的扰动，使垃圾充分燃烧。目前国内采用的垃圾焚烧炉主要采用进口技术或进口技术国产化技术。而国外发达国家的垃圾热值远高于国内，且组份相差很大，因此我们对进口技术要充分消化吸收，使之更适用中国垃圾的热性。根据垃圾特性选择合理设计风量和设计风温。
我们对某垃圾焚烧发电厂的一次风温度进行研究，在现在基础上提高10℃，对空气预热器的制造成本的影响很小。温度提高后，抽汽量会增大220kg/h，汽轮机的汽耗率为5.1—5.2kg/度电，相当于每小时少发约40度电。但是提高一次风温度有利于垃圾干燥，从而使垃圾燃烧的更加充分，降低垃圾的燃烧损失，这样可以增大产汽量。如果不考虑垃圾的不完全燃烧损失，主蒸汽产量将提高约700kg/h。同时，垃圾的燃烧效果好，有利于对燃烧过程炉排运动的控制，减少垃圾的局部推料，提高单位时间的实际处理量。因此从全局考虑，适当提高一次风温度是有利的。
如果过分提高一次风的温度，需要采用过热蒸汽加热的预热器，会大大将低全厂的经济运行，同时在一定程度上也会降低风室内部安装设备的使用寿命。也可以考虑烟气空气预热器，但是由于烟气的温度高，及空气的含量高，垃圾组分复杂，会对预热器管束超成氧腐蚀和酸腐蚀。
三、炉排机械负荷和燃烧室热负荷
炉排机械负荷是表示单位炉排面积的垃圾燃烧速度的指标，即单位炉排面积，单位时间内燃烧的处理量。炉排机械负荷是垃圾焚烧炉设计的重要指标，但不能仅用炉排面积来衡量垃圾焚烧炉的处理能力，它与其他因素如炉形、结构等设计密切相关。
欧美的机械炉排负荷一般比日本的采用值要高，原因之一当然是各厂家的炉排结构不一样，但即使是从欧美引进技术的日本厂家一般采用的机械负荷值也比欧美相同炉型低。其原因主要是日本的垃圾含水量比欧美要高。一般而言，炉排机械负荷的选择有下述原则：高水分低热值的垃圾采用的机械负荷较低；要求焚烧炉热灼减率低时，机械负荷要低；燃烧空气预热温度越高，机械负荷越高；每台炉的规模越大，机械负荷值也越高；水平炉排比倾斜炉排的机械负荷值稍低。
焚烧炉机械负荷一般在150~300kg/(m2.h)比较适合高水分低热值垃圾[2]。
燃烧室热负荷是衡量单位时间内单位容积所承受的热量指标。这里的燃烧室容积包括一次燃烧室和二次燃烧室之和。热负荷值的一般范围在8×104~15×104 kcal/(m3.h)（93 ~174kJ/(m3.s)）的范围内[2]。燃烧室热负荷的大小即表示燃烧火焰在燃烧室内的充满程度，燃烧室的太小，燃烧室内火焰过于充满，炉温过高，炉壁耐火材料容易损伤，烟气停留时间也不够，容易引起不完全燃烧，严重时会造成一氧化碳在后续烟道中燃烧甚至引起爆炸。炉壁和炉排上也易熔融结块。燃烧室过大时，热负荷偏小，炉壁散热过大，炉温偏低，炉内火焰充满不足，燃烧不稳定也容易使焚烧炉的炉渣热灼减率偏高。
目前国内常用炉型的主要设计参数见表1。
表1不同炉型的主要设计参数表
炉型 干燥段
长度(m) 燃烧段
长度(m) 燃尽段
长度(m) 炉排宽度
(m) 单台处理
量（T/D） 机械负荷
kg/(m2.h)
SITY2000 2.4 5.1 1.6 12.6 600 216.6