目前，我國生活垃圾主要的處理方式便是焚燒處理。對此，本文分析了垃圾焚燒爐的主要構成部分，并著重介紹了機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、旋轉窯焚燒爐的機理與選型，以機械爐排焚燒爐為例，對其機械設計進行重點分析。

隨著人們生活水平的不斷提升，生活垃圾的規模日漸龐大，如何有效處理生活垃圾已經成為一個重要課題。目前，生活垃圾主要用焚燒爐進行焚燒處理，為了提高垃圾處理效率，需要對焚燒爐進行科學選型與設計。本文將針對設備選型與機械設計的相關內容進行分析，力求為我國垃圾焚燒提供一些幫助。

1.垃圾焚燒爐簡介

在垃圾焚燒系統中主要包括垃圾接收系統、儲存系統、煙氣處理系統、熱能利用系統與飛灰收運系統，在各個子系統共同運行的情況下才能夠完成對生活垃圾的有效處理。在設備運行中，各系統各司其職，如若任意一個系統發生了故障或者效率降低，則勢必會影響到整個垃圾焚燒系統的正常運行與效率提升。在該系統中，垃圾接收與儲存系統是垃圾進入與存儲的地點；煙氣處理系統主要負責處理焚燒中產生的煙氣；熱能利用系統負責將燃燒的能量轉化為熱能；飛灰收運系統負責對垃圾燃燒后的灰渣進行處理。對于不同類型的焚燒爐來說功效不一，因此在使用前需要慎重的選擇與設計。

2.垃圾焚燒爐的運行機理與選型

對于不同垃圾來說，成分、熱值等方面存在差異，焚燒爐作為垃圾處理的主要設備，在選擇與設計時應充分考慮到焚燒時間、溫度等，使垃圾得到充分燃燒，避免出現二惡英。目前，較為常用的焚燒爐有以下幾種。

2.1機械爐排焚燒爐

此類焚燒爐主要由爐排、進料斗、爐膛、配風機構、爐排傳機構等構成。垃圾從進料口進入后，在爐排上燃燒，再經過冷卻、干燥處理后，將灰渣排出爐外，設備通過機械運動方式使料層不斷松動，使空氣從爐底部進入，與垃圾充分接觸，達到最佳燃燒效果。按照機械運動方式不同，可將焚燒爐劃分為以下類型，即滾動爐排、脈沖拋動爐排、往復推動爐排等，目前使用頻率較多的是滾動與往復推動爐排。

在設備選型上，從當前焚燒爐應用現狀來看，機械爐排焚燒爐得到了廣泛應用，市場份額大于80%，究其原因，該類型焚燒爐的應用時間較長，在技術與體系上較為成熟完善，具有較強的可靠性，使用起來方便快捷。同時，該類型焚燒爐以層狀燃燒，對垃圾的適應度較高，充分符合焚燒爐的相關要求，能夠將熱值較低、水分較高的垃圾充分處理。但是，在選型時也要注意此類焚燒爐在使用中存在的不足。該設備內部結構較為復雜，液壓作動機構較多，經過長期運行后很可能出現爐排卡頓問題，從而影響了設備的使用效率。對此，需要相關人員定期進行維護與保養，以此延長其使用壽命。

2.2流化床焚燒爐

此類焚燒爐包括分選機、進料口、流化床、破碎機等部分，爐內利用石英砂為熱載體，垃圾在流化床中進行焚燒，在焚燒之前通過噴油方式對石英砂進行加熱，使其溫度超過600℃，這時利用破碎機對垃圾進行粉碎處理，使其粒度在5cm以內，然后將其投入到爐中，當石英砂與垃圾充分混合后，開始快速燃燒。

在設備選型上，這種焚燒爐在市場中的應用頻率較低，因為該設備的垃圾處理量較少，且對垃圾的要求較高。在使用該設備之前，需要將垃圾送入破碎機中進行粉碎處理，由于破碎機械系統的復雜度較高，進而阻礙了該設備的廣泛應用。另外，在垃圾處理中，對設備的磨損度較高，在運行時消耗的能源較大，當處理熱值較低的垃圾時需要加入大量煤炭輔助處理，由于處理工序復雜、難度大，使流化床焚燒爐的應用范圍較為狹窄，市場份額自然較低。

2.3旋轉窯焚燒爐

此類設備主要構成圍進料口、冷卻水管、鋼制旋轉筒、排渣裝置等，在圓筒的內部放置耐火涂料，筒體以軸線方向微微傾斜。在垃圾處理過程中，垃圾從上方進料口進入，筒體緩慢的旋轉，使垃圾在筒中不斷翻滾后移，逐漸燃燒、冷卻、干燥后，從排渣裝置中將渣灰排出。在設備選型上，此種焚燒爐主要適用于工業固體垃圾焚燒，由于該設備的處理工序與環節具有一定的特殊性，在燃燒時容易失控，對熱值較低的垃圾進行處理時燃燒難度較大。

3.生活垃圾焚燒爐的機械設計

本文以上文中介紹的機械爐排爐為例，對該設備的設計進行分析。該設備主要包括進料斗、爐膛、爐排、液壓連桿機構等部分，只有各個分支機構能夠科學的設計，才可確保整個爐體順暢運行，本文將對該設備中主要的結構設計進行分析。

3.1進料斗設計

在該焚燒爐中進料斗的儲存量應在0.5—1h范圍內，在尺寸設計上應在抓斗全部張開的基礎上，增加1.0m進行計算；在傾斜角的設計上，側壁傾角應超過45°，內壁保持光滑整潔；采用普通碳鋼作為擋板門、進料口的主材料即可，在厚度上應超過12mm；進料斗可通過超聲波、紅外線、微波等料位檢測器對料位的實際情況進行檢測。

3.2爐膛的設計

對于垃圾焚燒爐來說，爐膛的設計主要包括體積、高度、單臺規模、噴射裝置等方面。爐膛體積是指從爐膛的上方到高溫煙氣降溫截面間的全部體積。在設計中，應以垃圾處理能力、爐內熱負荷為依據，爐膛的體積大，垃圾處理能力自然也隨之增加。在熱負荷燃燒是指單位體積、時間內的熱容量，是衡量爐膛體積的重要標準，通常設置為33.50×104KJ/m3h—83.73×104KJ/m3h；在高度設計上，應確保煙氣自然流速狀態下，煙氣的溫度能夠達到850℃，煙氣在爐內的停留時間超過2s；為了提高高溫煙氣流動的穩定性，在爐膛設計中還應設置可以更改截面的喉部；對于單臺焚燒爐來說，處理規模應超過400t/d，并重視爐膛冷卻的問題；在爐體的前方設計觀察孔與噴射裝置，觀察孔的作用是對爐內的運行情況進行觀察和分析，而噴射裝置是在必要的情況下，將各類添加劑噴入其中，如尿素等，使NOX的排放量被大大削減。

3.3爐排的設計

在垃圾焚燒爐中，爐排是該設備的重要部分，設計的科學性將對系統的運行效率產生直接影響。

（1）爐排長度與面積

爐排的長度、面積設計并非隨意設計，而是與設備的機械負荷、處理規模、垃圾含水量等具有較大關聯。對于垃圾數量龐大、機械負荷過大的情況，應適當的延長設備長度，設備面積也自然隨之延長；對于垃圾中含水量較大的情況，也應適當的增加設備長度與面積，使垃圾能夠得到充分的燃燒。

（2）爐排片的裝配

爐排是由多個爐排片組合而成，將各個爐排片按照橫向排放后，用螺栓進行固定后形成爐排組，從類型上可分為固定組與運動組。在裝配時，將兩種類型的組合交替放置，一同固定在鋼結構框架中，由此形成一個完整的爐排。值得注意的是，在爐排片的安裝中還要注重角度的大小，爐排整體朝下與水平面間成24°傾角。在爐排使用過程中，由于受到使用期限長、操作不規范等多種因素影響，很可能導致設備發生損壞，為了降低維修難度，應確保爐排片的尺寸固定不變，且保障加工精度，這樣才可以尋找標準件進行替換。

（3）上風孔設計

為了提高生活垃圾的燃燒效率，可以在爐排片的上方設置風孔，使空氣從上方進入，從爐排的后方排出，使垃圾與空氣充分接觸，起到幫助燃燒的作用。同時，風口的設計還有利于垃圾燃燒后的鑄件冷卻，減少對爐排片的損害。在上風孔的設計上最好采用迷宮式，使鑄件得到最佳冷卻效果，確保其溫度被控制在400℃以內。

（4）爐排材質的選擇

對于機械爐排爐來說，在爐排的材質、加工質量上的要求較為嚴格。要求選擇Cr、Ni、Mo等合金元素作為鑄鐵件，此類鑄件具有較強的耐磨、抗腐蝕、耐熱性能，能夠使鑄件的使用壽命更長。爐排間應的接觸面應保持光滑，且二者間的間隙應控制到最低，避免灰渣進入，為后期清理帶來諸多不便。對此，在設計過程中應利用數控機床對爐排的表面與側面進行細致的打磨處理，避免在使用過程中發生磨損。大量實踐證明，科學選擇爐排材質、保障加工精度能夠使設備的使用壽命得到顯著延長，達到80 000h。

3.4液壓連桿機構的設計

在焚燒爐設備運行時，其中大多數機構都在進行著翻轉、往復運動，這將需要一套強有力的液壓系統來完成這一操作。本文設計的焚燒爐中，液壓系統主要包括爐排液壓缸、給料器、主油泵、連桿機構、料層調節液壓缸等，在液壓系統的驅動下完成給料器、推料器、爐排、擋板等機械動作，該系統中的各項參數如下所示：爐排液壓缸的數量為8個，行程為420mm，連桿速度為0.008m/s，壓力為180bar；給料器液壓缸的數量為8個，行程為1500mm，連桿速度為0.025m/s，壓力為100bar。

生活垃圾焚燒與我國城市化建設息息相關，而焚燒爐作為垃圾焚燒處理的重要設備，應對其進行合理的選型與設計，使垃圾得到完全燃燒，保障焚燒爐的安全使用。另外，還應使能量能夠充分轉化，起到發電作用，為我國節能減排事業貢獻更大的力量。