常見飛灰熔融處理設(shè)備
熔融是利用燃料的燃燒熱及電熱兩種方式，在高溫(1 400 ℃)的狀況下，飛灰中的有機(jī)物發(fā)生熱分解、燃燒及氣化，而無機(jī)物則熔融成玻璃質(zhì)爐渣。飛灰中所含的沸點(diǎn)較低的重金屬鹽類，部分發(fā)生氣化現(xiàn)象，部分則轉(zhuǎn)移到熔渣中；以蠸iO2在熔融處理中形成Si-O網(wǎng)狀構(gòu)造，把移入的熔渣金屬包封固化在網(wǎng)目中，形成極穩(wěn)定的玻璃質(zhì)熔渣，重金屬溶出的可能性大大降低。從爐內(nèi)取出的熔渣，可將它水冷成細(xì)微固化物，或?qū)⑺绽涑奢^大塊狀固化物后排出。經(jīng)過熔融使灰渣全部形成玻璃化，使重金屬封存不致溶出。飛灰經(jīng)過熔融后，密度大大增加，絕大多數(shù)無機(jī)物形成玻璃質(zhì)。因此，熔融可達(dá)到飛灰減容2/3 以上，并且排除了從垃圾焚燒飛灰中釋放二惡英的可能。熔渣可作為路基材料，達(dá)到有效利用的目的。
燃料式熔融爐
投入的飛灰以燃燒器加熱至1 500 ℃后，灰體表面即開始逐漸熔融，并呈膜狀流出，因此有時(shí)也稱膜狀熔融爐。
(1) 表面熔融爐。（圖1）表面熔融爐主要由供給漏斗、燃燒室、二次燃燒室構(gòu)成，對(duì)灰渣的調(diào)整，常采用石灰系或高分子系作為調(diào)整劑。進(jìn)料在熔融爐內(nèi)筒與外筒所形成的豎型空間中，依靠外筒的旋轉(zhuǎn)作用使進(jìn)料均勻分布，主要燃燒室頂部的圓筒可以上下移動(dòng)來調(diào)整容積。爐內(nèi)溫度維持在1300～1400 ℃，除高熱值廢棄物可自燃外，多以重油或煤油作為輔助燃料。當(dāng)進(jìn)料受熱、水分蒸發(fā)、有機(jī)物分解后，產(chǎn)生的CO2 和H2O 從熔渣排出口排出，進(jìn)料中的無機(jī)物受爐頂和氣體輻射熱而熔融，并從排渣口流下。表面熔融爐通常用于處理含水率在20%以下的灰渣，具有高溫熔融和減容（熔渣約為原焚燒飛灰40%）的效果。
.jpg) 圖1 表面熔融爐 |
 圖2 內(nèi)部熔融爐 |
(2) 內(nèi)部熔融爐（圖2）。內(nèi)部熔融爐主要是以飛灰中殘留碳產(chǎn)生的燃燒熱作為處理灰渣的熱源。熔融處理過程主要分為進(jìn)料段、燃燒段、熔融段、熔渣排出段等階段，其中高溫灰渣（約含殘留碳10%～15%）進(jìn)入熔融爐中，并由爐床噴嘴送入500 ℃的預(yù)熱空氣，使殘留碳維持燃燒狀態(tài)，燃燒段由電氣加熱器維持在800～900 ℃，熔融段約維持在1 300 ℃左右。
(3) 焦炭床熔爐。焦炭床熔融爐的豎型圓筒下部呈管狀，具有廢棄物投入部與熔融段的凸出部，一般適用于灰渣或含水率為40%干燥污泥餅的熔融處理，為了產(chǎn)生較高品質(zhì)的熔渣，可考慮添加石灰系物質(zhì)如碎石（30～100 mm）或高分子系物質(zhì)（石灰石）等調(diào)整劑。干燥灰渣與焦炭從爐頂?shù)倪M(jìn)料斗一起投入后，灰渣經(jīng)干燥升溫，可燃部分先分解產(chǎn)生可燃?xì)怏w，在爐體的下部與一次空氣接觸后燃燒溫度可達(dá)1 600℃，在二次空氣進(jìn)入后可達(dá)到完全燃燒，殘余灰燼則經(jīng)過焦炭床成為熔渣排出。
(4) 回轉(zhuǎn)式熔融爐；剞D(zhuǎn)式熔融爐主體結(jié)構(gòu)主要包括熔融段、熔渣分離段、熔渣排出段等部分。一般是以灰渣與一次空氣均勻分散于爐體，二次空氣吹入爐內(nèi)造成回旋氣流，再由燃燒器加熱熔融，熔融液在爐內(nèi)流動(dòng)，到爐底以熔渣形態(tài)排出。目前已開發(fā)的回轉(zhuǎn)式熔融爐包括縱型、傾斜型及橫型3 種。
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圖3 回轉(zhuǎn)式熔融爐
圖3 為傾斜型回轉(zhuǎn)式熔融爐示意圖，傾斜圓筒爐爐軸方向有啟動(dòng)用點(diǎn)火器，而燃燒用空氣從數(shù)個(gè)噴口噴入。二次燃燒室與一次燃燒室的排氣相交，且二次燃燒室爐底有排水口，周圍呈傾斜以便熔渣易于排出。
電力式熔融爐
該熔融爐以電力為熔融熱源（電阻熱和電弧熱），其原理為借電極間產(chǎn)生的熱量將灰燼加熱到1 500 ℃左右，灰中的金屬成分被熔融而沉于底部，灰分則浮于上部形成熔渣，熔渣可以采用水冷或空冷等方式加以冷卻，產(chǎn)生的廢氣也應(yīng)加以凈化。由于其消耗電力大，故最好與廠內(nèi)的發(fā)電設(shè)備并聯(lián)。
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圖4 電弧式熔融爐
(1) 電弧式熔融爐（圖4）。電弧式熔融爐主要由爐體容器及供給電弧的電源設(shè)備組成。電極從爐蓋貫穿進(jìn)入爐內(nèi)，可借升降機(jī)升降。熔融處理過程主要借助電極與爐床的堿金屬間產(chǎn)生高溫電。s3 000 ℃）使灰渣熔融。由于溫度高，灰渣中的重金屬可完全熔融。排放廢氣量較少，處理容易、缺點(diǎn)是需要較純熟的操作技巧，電力需求量大，熔渣排出口易受損，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音。
(2) 等離子體熔融爐。等離子體熔融爐主要由爐體、等離子噴管、直流電源、空氣供給和冷卻水供給等設(shè)備組成。當(dāng)?shù)入x子體產(chǎn)生時(shí)，由于等離子極易使溫度達(dá)到2 000 ℃以上，灰渣中的重金屬將同時(shí)形成熔融物并緩慢冷卻固化，其特性與電弧爐極為相似。
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圖5 電熱式熔融爐
(3) 電熱式熔融爐。電熱式熔融爐又分直接式和間接式兩種，電熱式直接熔融爐是在電極間通入電流，并利用熔融物的電阻產(chǎn)生的熱能達(dá)到熔融。目前應(yīng)用的電熱式直接熔融爐主要用于處理焚化灰渣及飛灰，一般焚化灰渣及飛灰在常溫下不導(dǎo)電，但在熔融狀態(tài)下則易形成導(dǎo)體。飛灰電熱式直接熔融爐以位于爐壁的電極置于熔融液中，借由交流電產(chǎn)生的熱能，使飛灰產(chǎn)生熔融處理效果。電熱式間接熔融爐（圖5）主要是以電氣加熱器加熱，利用其輻射對(duì)焚化飛灰或灰渣間接加熱，以達(dá)到熔融。以上幾種爐型都各有其特點(diǎn)，很難說哪一種最好，重要的是要根據(jù)實(shí)際情況或焚燒設(shè)備特點(diǎn)選擇最適合的爐型。一般來說，對(duì)具有發(fā)電設(shè)備的大型焚燒設(shè)備，電加熱熔融爐比較適合，因?yàn)樗梢岳没厥盏碾娔；?duì)于沒有發(fā)電設(shè)備的焚燒設(shè)備，燃料熔融爐比較適合。一些燃料熔融爐，例如，焦碳床熔融爐和回轉(zhuǎn)式熔融爐，不僅可以熔融焚燒灰渣，也可以直接熔融城市垃圾。
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