3.1　块状有机废弃物层状燃烧

块状有机废弃物是指尺寸较大、外形呈块状的固体有机废弃物。农业废弃物、林业废弃物、大部分的城市生活垃圾都呈块状。块状有机废弃物适宜采用层状燃烧方式。

3.1.1　层状燃烧

层状燃烧的特征是将块状有机废弃物平铺在固定的或移动的炉箅上形成一定厚度的燃料层，与通过炉箅送入燃料层的空气进行燃烧，生成的高温燃烧产物离开燃料层而进入炉膛，如图3-1。在燃烧过程中燃料不离开燃料层，故称为层燃。绝大部分燃料在炉箅上燃烧，少量细小颗粒和挥发分在炉膛空间燃烧，灰渣则排到坑里。

采用层状燃烧法时，固体有机废弃物在自身重力的作用下彼此堆积成致密的料层。为了保持燃料在炉箅上稳定，固体有机废弃物的质量必须大于气流作用在块状有机废弃物上的动压冲力。对于一定直径的固体有机废弃物，如果气流速度太高，当固体有机废弃物的质量和气流对固体有机废弃物的动压相等时，固体有机废弃物将失去稳定性，如果再提高空气流速，固体有机废弃物将被吹走，造成不完全燃烧。

一方面，为了能在单位炉箅上燃烧更多的固体有机废弃物，必须提高气流速度，因此也必须保证固体有机废弃物有一定的直径。但另一方面，固体有机废弃物的直径越小，反应面积越大，燃烧反应越强烈。因此，应当同时考虑上述两个方面，确定一个合适的块度。

层状燃烧法的优点是燃料的点火热源比较稳定，因此燃烧过程也比较稳定。缺点是鼓风速度不能太大，而且机械化程度较差，因此燃烧强度不能太高，只适用于中小型的炉子。

在炉箅上，固体有机废弃物首先经受干燥和干馏作用而释放出水分和挥发分，然后才是固定碳的燃烧。含挥发分多的有机废弃物的火焰较长，反之，则火焰较短。

燃烧炉中固定碳的燃烧过程可以用图3-2中所给出的沿堆层厚度方向上气体成分的变化曲线来说明。从图中可以看出，在氧化带中，碳的燃烧除了产生CO₂以外，还产生少量的CO。在氧化带末端（该处氧气浓度已趋于零），CO₂的浓度达到最大，而且燃烧温度也最高。

当固体有机废弃物堆层的厚度大于氧化带厚度时，在氧化带上将出现一个还原带，CO₂被C还原成CO。因为是吸热反应，所以随着CO浓度的增大，气体温度逐渐下降。

上述情况说明，根据固体有机废弃物堆层厚度的不同，所得到的燃烧反应及其产物也不同，因此就出现了两种不同的层状燃烧法，即“薄层”燃烧法和“厚层”燃烧法。

薄层燃烧法的固体有机废弃物堆层较薄，在堆层中不产生还原反应。厚层燃烧法也叫半气化燃烧法，固体有机废弃物堆层较厚，目的是使部分燃烧产物得到还原，使燃烧产物中含有一些CO、H₂等可燃气体，以便使火焰拉长，改善炉膛中的温度分布。

当采用薄层燃烧法时，助燃空气全部由固体有机废弃物堆层下部送进燃烧室。当采用半气化燃烧法时，一部分空气由固体有机废弃物堆层下部送入（叫作一次空气），另一部分（叫作二次空气）则是从固体有机废弃物堆层上部空间分成很多股细流以高速送到燃烧室空间，以便和燃烧产物中的可燃气体迅速混合和燃烧。二次空气与一次空气的比例应根据固体有机废弃物挥发分的含量和燃烧产物中可燃气体的多少来决定。实践证明，如果二次空气的比例不合适或者与可燃气体的混合不够好时，不仅不能保证半气化燃烧法的预期效果，而且还会由于送入大量冷风而降低燃烧温度，影响炉温，并增加了金属的氧化和烧损。

层状燃烧法是一种最简单和最普通的块状有机废弃物燃烧法，它的发展已有悠久的历史，人类最早用林业废弃物或农业废弃物取暖做饭就是采用这一燃烧法。

3.1.2　层燃炉

由于加料方式不一样，层燃炉可分为上饲式固定炉排炉、下饲式固定炉排炉、振动炉排燃烧炉、往复推动式炉排燃烧炉、链式炉排燃烧炉等炉型。图3-3所示为几种典型的块状有机废弃物燃烧炉形式。要保证燃烧正常运行，炉内空气量供应要充分，对于中小型层燃炉，炉膛出口过剩空气系数可按下列范围选择：人工炉α=1.3～1.4，机械化炉排炉α=1.2～1.3。

3.1.2.1　上饲式固定炉排炉

上饲式固定炉排炉属于正烧法燃烧炉。正烧法是将固体有机废弃物从面上加入的一种燃烧方法，固体有机废弃物在面上先行预热、干燥，逐渐释放出挥发物并形成焦炭。焦炭的氧化燃烧主要在料层的中层面及其偏下部位，是氧的最主要消耗区，炉栅面上是灰渣层。这种燃烧方法，部分挥发物会因面上温度偏低或供氧不足而未经燃烧便已逃逸，还会因固体有机废弃物堆层烧结而影响氧与可燃物的充分接触，使燃烧进行得不充分，因此黑烟相对较多（尤其是添加多量含湿量较大的固体有机废弃物时），灰渣夹炭现象较为明显，热效率一般偏低。

上饲式固定炉排炉根据加料方式可分为人工加料上饲式固定炉排炉和机械加料上饲式固定炉排炉。人工加料上饲式固定炉排炉又称手烧炉。根据炉排形式的不同，上饲式固定炉排炉可分为水平炉排炉、倾斜炉排炉和阶梯炉排炉，图3-3（a）所示为上饲式固定炉排炉结构示意，图3-4所示为水平炉排手烧炉。

上饲式固定炉排炉的操作过程是先手工或机械将块状有机废弃物铺在炉排上，与通过炉排缝隙送入的空气接触燃烧。上饲式固定炉排炉是一种最简单而又被普遍使用的燃烧设备，固体有机废弃物的着火条件较好，新加入的固体有机废弃物在炉膛上部受炉膛高温的热辐射，下部受到燃烧层的直接加热，即使水分较多、挥发物较少的固体有机废弃物，也能较容易地着火燃烧，所以又称无限制燃烧方式。其优点是投资少，原料适应性广，一般窑炉上均可采用，但同时具有热效率低、消烟除尘差、劳动强度大等缺点。

（1）人工加料层燃炉

这是最早采用的一种层燃炉。由于过去的工业技术水平较低，对工业炉的容量和经济性要求不高，而这种燃烧炉的结构又比较简单，通用性较强，因此获得广泛应用，并在应用中不断完善，直到今天，在中小型企业中仍有相当数量。

图3-5所示的人工加料层燃炉主要由以下几个部分构成：

1）灰坑

位于炉箅下部，用来积存灰渣和使空气沿炉箅平面分布均匀，高度约为800mm。

2）炉排

也叫炉箅或炉栅，用来支承料层，并使空气通过炉排上的缝隙进入燃烧空间，一部分灰渣也通过炉箅缝隙落到灰坑中，为了避免堵塞，炉排缝做成上小下大。

人工加料层燃炉的炉排一般用铸铁制成的梁式炉条拼成，如图3-6所示。炉排缝隙的宽度与块状有机废弃物料的大小及灰渣的黏结性有关。对于块度较小和容易爆裂的固体有机废弃物，炉排缝隙宽度可取3～8mm；若块度较大或灰渣黏结性较强，则取10～15mm。

炉排缝隙总面积的大小也和固体有机废弃物发热量有关。对于发热值较高的固体有机废弃物，如树枝等，缝隙面积为炉排面积的26%～32%；对于发热值较低的固体有机废弃物，如包装纸箱等，缝隙面积为炉排面积的20%～24%。

炉排面积的大小应根据燃烧室的燃料消耗量和1m²炉箅面积在1h内所能烧掉的固体有机废弃物量（即炉排强度）来确定，也就是说：

　　（3-1）

式中　A——所求的炉箅面积，m²；

m——固体有机废弃物消耗量，kg/h；

Q_F——炉排强度，kg/（m²·h）。

为了操作上的方便，人工加料层燃炉的长度应在2m以下，每个加料口所负担的操作面的宽度不宜大于1.2m。

3）灰层

在炉排和粒层之间应保留一层50～60mm厚的灰渣（即灰层），主要目的是保护炉排使之不和高温燃烧反应区直接接触，以免烧坏。此外，灰层也有使鼓风分布均匀和使空气得到预热的作用。

当炉子强化操作及产量提高时，燃烧室四周的灰渣往往会和炉墙黏结在一起，使得炉排的有效面积越来越小，并造成清渣的困难，甚至被迫停炉。为了解决这一问题，可以在燃烧室周围靠近炉排处安装冷却水箱。这一措施对延长炉墙寿命、保证燃烧室正常工作，以及改善劳动条件都有良好的效果。

4）燃烧室空间

燃料层上部的自由空间叫作燃烧室空间，它的作用是使燃烧产物能够比较畅通地进入炉膛，并使烟气中的可燃气体能在燃烧室内完全燃烧，因此应有一定的容积。

当燃烧室的容积太小时，会造成炉压过大，燃烧不完全。空间太大时，则容易抽进冷风，导致燃烧温度降低。燃烧室空间的容积应根据燃烧室的耗料量及所允许的容积热强度Q_V来确定，即：

　　（3-2）

式中　V——所求的燃烧室空间的容积，m³；

Q_低——固体有机废弃物的低位发热量，kJ/kg；

m——燃烧室固体有机废弃物消耗量，kg/h；

Q_V——燃烧室的容积热强度，W/m³。

燃烧室的容积热强度也是一个经验指标，它和固体有机废弃物种类及操作方法有关。

燃烧室空间的高度可用下式计算：

　　（3-3）

式中　H——燃烧室空间的高度，m；

A——炉排面积，m²。

在层状燃烧室中，加入燃烧室中的固体有机废弃物可从上下两方面都获得热量促使着火，上面是靠炉膛内高温烟气和炉墙的辐射热，下面则是靠流经新料层的热烟气，因此着火热力条件最为可靠，几乎可以使用各种不同性质的燃料。

人工加料层燃炉的主要特点是，固体有机废弃物周期性地加进炉内，因此燃烧过程也具有周期性。在两次加料间隔时间内，固体有机废弃物分别经过加热、干燥、挥发物分解、燃烧和固定碳的烧尽等阶段，形成一个燃烧周期。由于加料操作是不连续的，所以燃烧过程的波动很大。这是由于当固体有机废弃物刚加到炉膛内的燃料层上时，火床料层的厚度加厚，通风阻力增加，透过料层的空气量减少，这时新加到火床上的固体有机废弃物受热析出挥发物，同时焦炭的燃烧也需要大量的新鲜空气；而挥发分烧完后，只剩下固定碳的燃烧，所以需要的空气量最少。但实际上鼓风量不可能随着加料周期进行调整，因此风量必然有时显得不足，有时又显得过剩。另外，由于混合不完善，以及炉内有些地方温度太低等原因，进入炉内的空气只有一部分能被利用。因此，在每一加料周期的最初阶段，虽然空气有过剩，但还是不足以使固体有机废弃物完全燃烧，但这时的空气系数将显得过大。由于这种燃烧过程的周期性，所以人工加料燃烧室的经济性较差。为了提高经济性，应合理地缩短加料周期，即每次加入炉内的料量要少，而次数多。加料周期越短，周期性的影响就越小。

炉子运行周期的长短与炉子的出力负荷有关。当炉子需要较高的出力时，往火床的投料量增大，加料、拨火的周期较短，冒黑烟的频率增加，甚至为持续性冒黑烟。排烟黑度的深浅与固体有机废弃物所含的挥发性组分有关。若固体有机废弃物中的挥发性组分高，燃烧时需要的空气量就增大，周期性不完全燃烧的情况就更严重，从而造成严重的大气环境污染。解决上饲式固定炉排炉内料层燃烧产生黑烟的关键是解决运行过程中的周期性不完全燃烧。

除了上述特点之外，人工加料层燃炉由于加料和清渣全靠人力，劳动强度大，劳动条件也很差，而且为了防止烧坏炉排和出现化渣现象，一次空气的预热温度不能太高，一般不超过250℃。

综合以上所述可以看出，为了改善人工加料层燃炉的燃烧过程和劳动条件，必须采用连续性的机械加料措施。

（2）抛料机上饲式燃烧炉

利用机械或风力把料抛在炉排上，代替人工加料，19世纪末就开始在锅炉上应用。这种燃烧技术的特点是消除了人工加料时炉温出现周期性波动和因投料打开炉门吸入大量冷风使炉子热效率降低的缺点，同时也大大减轻了司炉工的体力劳动。

抛料机一般都由两个主要部分组成，如图3-7所示。一是给料器，它的主要任务是把料斗里的固体有机废弃物按需要输送到抛料器中；二是抛料器，它的任务则是把固体有机废弃物抛撒到炉排上。若与往复炉排配合使用，可使投料和清灰工作实现机械化。

抛料机加料的特点是，当固体有机废弃物颗粒大小适当时，沿整个炉排上燃烧进行得很均匀，随抛随烧，料层很薄，对调节固体有机废弃物的燃烧量很敏感，升温和熄灭都很快，料屑和挥发物在经过炉膛空间时就能进行燃烧，因此它能适应烧挥发分较高的固体有机废弃物；对结焦性强的固体有机废弃物，也能获得满意的燃烧；清炉借助于手动往复炉排就能方便地进行；送风压力只要25～50mmH₂O（1mmH₂O=9.8Pa）就可以满足供风。

3.1.2.2　下饲式固定炉排炉

下饲式固定炉排炉属于明火反烧法，是指固体有机废弃物从炉腔底部加入的一种燃烧装置。

（1）抽板顶升式燃烧炉

抽板顶升式属于明火反烧方式。料层的着火燃烧主要是在表面火源的直接传导下，初步形成干燥、预热层带，逐渐分解析出挥发物，并与从炉排下部进入、穿过料层的风混合后，往上穿过火源着火燃烧，燃烧热又使释放出挥发物后的焦炭剧烈燃烧，产生大量热。此时料层反烧进入正常运行期，逐渐形成上层的灰渣层带、中层的氧化层带、下层的预热干燥层带及底层的料层。随着燃烧反应的进行，氧化层带逐渐下移，灰渣层带加厚，直到层带消失，整个料层燃尽，这就是整个燃烧反应周期。

底部加料法的加料间隔时间较短，加料过程兼有破拱作用，料层通透性良好，空气过剩系数相对可以小一些，因而燃烧比较充分，炉温较高，黑烟可以基本消除。另外，反烧法还可以减少炉门的开启次数。以上这些因素都会导致热效率的提高。

抽板顶升式燃烧炉由炉缸、抽板及料缸等部件组成。设置在炉膛内的炉缸是火床燃烧的主要部件，风室布置在炉缸与炉膛之间的夹层内，炉缸壁开有风孔并与风室相通，风由风室经风孔横向进入炉缸内料层中往上穿越，为料层的燃烧反应提供充足的空气，使燃烧充分，达到较好的消烟效果。抽板与料缸是饲料的主要部件，料缸一般安装在炉前抽板的下部，缸口与抽板面相平，饲料时抽板向炉后水平移动，将已装料的料缸移至炉膛内的炉缸底部，通过料缸内的顶料板将料顶入炉缸内，饲料后抽板往回移动，并将料缸及顶料板恢复至原位置，为下次往炉膛内饲料做好准备。

炉膛内的料层厚度，燃烧时一般保持在450～500mm，而炉缸内料层的高度略低于料层的厚度，一般约为300mm，料缸内的顶料板提升、下降的行程高度一般为120mm。对于炉膛面积较大的炉子，为了使中心区获得较好的燃烧状态，根据炉膛燃烧的通风要求，在炉缸内布置中间风道，以获得较好的燃烧效果。

由于料层的着火燃烧是从料层表面往下进行的，而固体有机废弃物的着火条件较差，所以对挥发物含量低的固体有机废弃物不适用。如果炉膛内的辐射面积过大，对料层的着火燃烧是有影响的，因此在炉膛内加拱有利于料层的燃烧，提高炉膛温度，达到完全燃烧。运行周期中严禁对燃烧层进行激烈搅拌，造成燃烧层带混乱，破坏正常燃烧，产生大量黑烟。

明火反烧方式由于受燃烧周期的限制，不能适应炉子的持续运行，因为随着燃烧时间的延续，燃烧层逐渐下移，灰渣层加厚，炉膛热量逐渐降低，炉子负荷不稳定。

（2）螺旋下饲式燃烧炉

为实现持续性燃烧，通过螺旋输送机从燃烧层下部及时补充燃料，使明火反烧持续进行，这就是螺旋下饲式燃烧炉，如图3-3（b）和图3-8所示。

固体有机废弃物经料斗由螺旋输送机送到炉膛内的料槽下，受螺旋的挤压力缓慢上升至槽上。固体有机废弃物在炉膛内受顶部燃烧层的直接传导进行预热、干燥，析出的挥发物与从料槽周围横向进入的一次风充分混合，往上穿出火层，在炉膛内充分燃烧。燃烧热使析出挥发物后的焦炭剧烈燃烧，放出大量热，焦炭逐渐被挤推至四周的炉排上继续燃烧。生成的灰渣则集中在两侧可以翻转的渣板上，到一定程度时由人工清出炉外，也可以借渣板的翻转落到下面的渣车中。而固体有机废弃物定时经料斗由螺旋输送机传输至料槽内，缓慢上升至炉膛内进行补充，使炉膛内的明火燃烧持续进行。

螺旋输送机是一种应用较广的机械加料设备，其简单结构如图3-9所示。从加料斗1加进来的固体有机废弃物由于绞杆3的推挤作用而被挤压到料槽7的上方，形成由下而上的连续性的加料动作。在固体有机废弃物的上移过程中，逐渐受到从燃烧室空间传来的热量加热作用而析出水分和挥发分。助燃用的空气是由风管4送到风箱5中，并通过风眼6穿过料层进入燃烧空间，在料层上部与焦炭及挥发分进行燃烧反应。图中的搅拌器2用来起松动作用，以保证料斗中的固体有机废弃物能顺利地落到绞杆上。水套8用来冷却灰渣，避免与燃烧室围墙粘在一起。

在输料过程中，为了减少固体有机废弃物对螺旋的反作用力及传输中的摩擦阻力，并使固体有机废弃物保持疏松状态，将螺旋的节距从进料口至出料口处采用逐节放大的不等螺距，以使螺旋在输料过程中阻力降低，输送畅通，避免发生挤压堵塞现象。在料槽底部螺旋出料口处，还设置反螺旋叶片，使输送到料槽底部出料口处的固体有机废弃物因受对称螺旋的螺旋作用力而均匀地垂直向上顶升至燃烧层下。

下饲式燃烧炉中的燃烧过程如图3-10所示。新燃料区位于燃烧区之下，由于没有高温烟气流过新燃料层对其进行预热，着火所需的热量仅来源于料层上部的燃烧反应区，因此着火热力条件较差。当燃料向上运动时，它逐渐被加热、干燥，并析出挥发物，在燃料层表面的已是焦炭，挥发物和空气的混合物经过焦炭层，在焦炭层的孔隙中燃烧，燃烧很激烈，在燃料层上的火焰很短。在挥发物燃烧区，如果挥发物较多，空气中的氧大多用于挥发物的燃烧，焦炭则由于缺乏氧气而只是局部气化。此后，在新燃料的推动下，焦炭向炉排两侧运动，并开始与氧接触而燃烧。

在燃烧过程中，热量向下传递，当负荷不变时，燃料层中各个区域保持稳定。如果送入的空气量不变而增大燃料加入速率，则高温区将向上移动，甚至使新燃料到达燃料层表面时还未着火[如图3-11（b）]，由此可见，在下加料燃烧室中，保持正确的燃料层结构是很重要的。

下饲式燃烧方式是持续明火反烧。由于料层明火反烧条件差，因此不宜使用挥发组分较低的固体有机废弃物，其表面水分也不宜过高，以防止料粒黏滞，保证料粒在螺旋输送过程中呈疏松状态。料粒进入料斗前应进行过筛，防止石块等杂物进入螺旋内卡塞输料通道，导致燃烧中断。另外，因料粒的松散度及流动性问题，尤其是燃用结焦性很强的固体有机废弃物时，会出现着火不良和焦块黏结现象，表现为火床中部隆起，需人工平整拨火，将焦炭推拨至四周炉排上继续燃烧，切忌将火层激烈搅动，使燃烧层带混乱，人为造成不完全燃烧，使烟囱冒黑烟。

下饲式层燃炉对固体有机废弃物的大小也有较高的要求，最大块度不超过40mm，一般希望在3～20mm之间。为了有利于焦炭的着火和燃烧，固体有机废弃物的挥发分最好不少于20%。灰分含量希望在20%以下，熔点应当在1200℃以上。当燃烧不结焦的固体有机废弃物时，由于料层厚薄不均，如热强度稍大，很容易出现穿孔现象，导致炉子的热强度和经济性降低。

下饲式燃烧装置是一种持续性的明火反烧设备，料层着火条件差，对突然增大的燃烧负荷不适应。如果直接往火床上投料，将会造成火床燃烧恶化，出现严重的不完全燃烧，产生黑烟，炉渣中可燃物增加，热效率降低。正常燃烧时，烟气中初始含尘浓度一般在0.5～2g/m³范围内。

3.1.2.3　振动炉排燃烧炉

振动炉排炉具有升温快、温度均匀等特点，采用这种形式的炉排可以使体力劳动大大减轻，除渣也完全实现了机械化。

炉排由死炉排（固定炉排）和活炉排（活动炉排）两部分组成。活炉排除支承并输送固体有机废弃物外，还有能通风保证燃烧的作用，并能随时更换。死炉排主要起封闭作用，是砌在燃烧室侧墙里的金属结构件，与炉排活动部分接触，并有防渣冷却管。活动炉排安装在用型钢焊接而成的一组金属结构架上，振动靠电动机带动一偏心轮，通过焊接在金属结构架上的钢管和弹簧板的弹力，使炉排产生振动。加入的固体有机废弃物在炉排上靠振动所产生的惯性徐徐向后移动，并与空气相接触。随着炉排上固体有机废弃物的移动，新的固体有机废弃物由料斗不断补充引入炉内，按照先后顺序，得到干燥、预热、着火燃烧和燃尽。小颗粒炉渣落入炉排底下，由绞龙清除；大颗粒炉渣由活动炉排自动排除，落入燃烧室外边的灰渣斗里，如图3-12所示。

炉排下部空间，既是风箱（空气由此穿过炉排上的风眼进入燃烧室），又是碎料末及灰渣的沉积箱，并装有绞龙，随时清理积灰和炉渣。

当振动炉排炉工作时，固体有机废弃物中所含水分和灰分的多少，在一定程度上限制了其在炉排上的移动速度。当固体有机废弃物中含水分较多时，会使预热区占据炉排过多的工作区域，以致相应地减少了其他各燃烧区域。多灰分的固体有机废弃物形成的灰渣层阻碍灰层中尚未烧完的焦炭的燃烧，为了燃尽，就必须延长燃料的行程，否则会大大增加灰渣的不完全燃烧热损失。

3.1.2.4　往复推动式炉排燃烧炉

往复推动式炉排燃烧炉，又称往复推饲炉或往复推动炉，其结构简单，制造容易，金属耗量低，运行维修方便，原料适应性广，而且消烟除尘效果好，因此被广泛采用。

往复推动式炉排燃烧炉的主要部件是由活动炉排和固定炉排组成的往复炉排，如图3-13所示。往复炉排在运行过程中，固体有机废弃物从料斗靠自重下落到炉排最上层固定炉排上，由于炉排的不断往复运动，料层由前向后缓慢移动，进入炉膛后受前拱和高温烟气的热辐射，从而逐步实现料的预热、干馏、着火燃烧，并最后燃尽。燃烧反应中产生的可燃气和黑烟，从前拱向后流经中部的高温燃烧区和燃尽区，在离开炉膛之前绝大部分燃尽。燃尽的灰渣由出渣炉排的退回间隙（约150～300mm）漏进水封渣池中。

往复推动炉排炉具有较好的着火条件，炉内料层的着火燃烧除了炉拱和烟气的高温辐射外，当炉排往复运动时将未着火的固体有机废弃物推至后方已着火的料层上，起到机械拨火的作用，能够连续不断地将固体有机废弃物预热干馏，并使其直接受热着火燃烧，因而能适应燃用水分较高、灰分较多的固体有机废弃物。

进入加热室的火焰能连续稳定并完全燃烧，这就有利于提高炉膛温度，提高传热效率。另外，往复炉排送料是连续的，并有一定的运行时间，所以，固体有机废弃物的挥发物是连续稳定地析出。析出的气体主要是烃类及一氧化碳等可燃气体，当它们在500℃左右时，立即与炉排下边所供空气或二次热风中的氧混合燃烧。

往复炉排炉不仅克服了人工加料的许多弊病，实现机械加料，而且活动炉排还能起到类似人工拨火的作用，大大改善了燃烧条件和减少对环境的污染。

往复炉排炉对原料的要求不高，选择性宽，其发热量在21000kJ/kg以上即可，对挥发物高者更适宜，料的灰分熔点不宜过低，否则容易结渣；对料的粒度无严格要求，但块状有机废弃物和粉状有机废弃物的混合燃烧对往复炉排炉不适宜，由于燃烧速率不均，块状有机废弃物不易燃烧，造成不完全燃烧。

节能、消烟除尘效果与炉排是否正常运行有密切关系，关键是保证炉膛达到设计温度要求；在正常运行时除保证达到较高的炉膛温度外，推料的时间不要过长，但要经常推；要进行合理的布风，保持炉排满火，主燃区火焰要达到最高温度，使通过此区域的可燃气与燃烧反应产生的黑烟烧尽；拨火清渣时应关小风量，尽量避免在炉膛前部或中部拨火，严禁往火床直接投料，造成燃烧层带混乱，燃烧恶化，产生黑烟。

根据往复炉排炉的设计特性，对难以着火的固体有机废弃物要保持较厚的料层，堆料要慢，要提高通风压头，使炉膛燃烧呈微正压状态，以保证炉膛高温，便于料层的充分燃烧和消除黑烟。但要注意，炉排后部不能出现漏风情况。

然而，往复炉存在着主燃烧区温度高，容易烧坏炉排片，烟气容易窜入料斗引起料斗着火，以及炉排前端漏料多等缺点。

3.1.2.5　链式炉排燃烧炉

链式炉排也是一种机械化燃烧装置，它如同皮带运输机一样在炉内缓慢移动。链条炉有料斗加料和抛料机加料两种形式，大都采用料斗加料的链条炉，如图3-3（c）所示。固体有机废弃物自料斗下来落在炉排上，随炉排一起前进，空气自炉排下方自下而上引入。固体有机废弃物在炉内受到辐射加热后，开始是烘干并析出挥发物，继之着火燃烧和燃尽，灰渣则随炉排移动而被排出。以上各个阶段是沿炉长方向相继进行但又同时发生的，所以炉内的燃烧过程不随时间而变，不存在燃烧过程的周期性变化。

固体有机废弃物在链条炉排炉中的燃烧过程如图3-14所示，分为四个阶段：

①干燥区1。当固体有机废弃物随炉排进入炉膛后，首先进入干燥区1，料层受炉拱和炉膛高温烟气的热辐射及相邻燃烧层的直接热传导，进行预热干燥。该阶段基本上不需要氧气，固体有机废弃物受热分解析出挥发物。

②燃烧区2。在该区内挥发物与从下而上穿过料层的一次风充分混合，穿出料层进入炉膛并在高温下着火燃烧，挥发物边析出边燃烧，燃烧温度也随之增高。

③焦炭燃烧区和还原区3。挥发物的燃烧热使析出挥发物后的焦炭剧烈燃烧，这是料层在炉膛内的主要燃烧阶段。该区又分为两个区段：首先是当一次风从下而上穿过炽热的焦炭层时，空气中的氧与碳分子进行氧化反应生成CO₂，并产生大量的热，此为焦炭燃烧区3a；然后为焦炭还原区3b，在该区段内，经氧化反应后的一次风再往上穿越上面的焦炭层，由于空气中的氧在氧化反应时已基本耗尽，主要为CO₂，所以在其穿越焦炭层时，CO₂中的氧被焦炭层中的碳所夺取，发生还原反应，即CO₂被还原为CO，并在穿出焦炭层时在炉膛内燃烧。

④灰渣形成区4。链条炉是单面引火，最上层的固体有机废弃物首先被点燃，灰渣也在此较早形成。此外，因空气从下层进入，最底层的固体有机废弃物氧化燃尽也较快，也较早形成灰渣。随着燃烧反应的进行，焦炭层已基本成为炉渣，随着炉排的往后移动，进入炉膛后部的余燃区内燃烧，炉渣落在灰斗排出炉外。

为适应固体有机废弃物沿炉排长度方向分阶段燃烧这一特点，可以把炉排下边的风室隔成几段，各段都装有调节门，分段送风。通常沿炉排长度分为4～6段。采用分段送风后，在一定程度上改善了空气供求之间的配合情况。

固体有机废弃物在炉膛内随着炉排的移动，燃烧反应过程是持续的，消除了手工投料产生的周期性不完全燃烧现象。链条炉在运行过程中，为了保持良好的消烟效果和经济燃烧，应使炉排上的固体有机废弃物进行正常的燃烧反应，拨火时应避免将燃烧层带搅乱，人为造成燃烧恶化，并严禁直接往炉排上投料燃烧，防止产生手烧炉的周期性排烟污染。

链式炉排上的固体有机废弃物系单面引燃，着火条件比较差，燃料层本身没有自动扰动作用，拨火工作仍需借助于人力，因此固体有机废弃物的性质对链式炉排工作有很大影响。一般链式炉排对固体有机废弃物有严格要求，即水分不大于20%，灰分不大于30%，灰分熔点应高于1200℃，固体有机废弃物应经过筛选，0～6mm的粉末不应超过55%，料块最大尺寸不应超过40mm，以保证燃尽。由于固体有机废弃物的水分和灰分含量较高，且易于粉碎等，采用链条炉很难取得良好的燃烧效果。

链式炉排的结构形式很多，但按其运动部分结构一般可分为链带式、鳞片式和横梁式三大类。图3-15所示为链条炉的典型结构，具有结构简单、重量轻、制造安装和运行都很方便等优点。其主要缺点是主动炉排片（链环）受拉应力较易折断，炉排通风面积大，长期运行后炉排之间相互磨损，使通风间隔更大，漏料损失也增多，当有一片炉排折断而掉下时，会使整个炉排运行受阻而造成事故。