常见飞灰熔融处理设备
熔融是利用燃料的燃烧热及电热两种方式，在高温(1 400 ℃)的状况下，飞灰中的有机物发生热分解、燃烧及气化，而无机物则熔融成玻璃质炉渣。飞灰中所含的沸点较低的重金属盐类，部分发生气化现象，部分则转移到熔渣中。灰渣中SiO2在熔融处理中形成Si-O网状构造，把移入的熔渣金属包封固化在网目中，形成极稳定的玻璃质熔渣，重金属溶出的可能性大大降低。从炉内取出的熔渣，可将它水冷成细微固化物，或将它空冷成较大块状固化物后排出。经过熔融使灰渣全部形成玻璃化，使重金属封存不致溶出。飞灰经过熔融后，密度大大增加，绝大多数无机物形成玻璃质。因此，熔融可达到飞灰减容2/3 以上，并且排除了从垃圾焚烧飞灰中释放二恶英的可能。熔渣可作为路基材料，达到有效利用的目的。
燃料式熔融炉
投入的飞灰以燃烧器加热至1 500 ℃后，灰体表面即开始逐渐熔融，并呈膜状流出，因此有时也称膜状熔融炉。
(1) 表面熔融炉。（图1）表面熔融炉主要由供给漏斗、燃烧室、二次燃烧室构成，对灰渣的调整，常采用石灰系或高分子系作为调整剂。进料在熔融炉内筒与外筒所形成的竖型空间中，依靠外筒的旋转作用使进料均匀分布，主要燃烧室顶部的圆筒可以上下移动来调整容积。炉内温度维持在1300～1400 ℃，除高热值废弃物可自燃外，多以重油或煤油作为辅助燃料。当进料受热、水分蒸发、有机物分解后，产生的CO2 和H2O 从熔渣排出口排出，进料中的无机物受炉顶和气体辐射热而熔融，并从排渣口流下。表面熔融炉通常用于处理含水率在20%以下的灰渣，具有高温熔融和减容（熔渣约为原焚烧飞灰40%）的效果。
.jpg) 图1 表面熔融炉 |
 图2 内部熔融炉 |
(2) 内部熔融炉（图2）。内部熔融炉主要是以飞灰中残留碳产生的燃烧热作为处理灰渣的热源。熔融处理过程主要分为进料段、燃烧段、熔融段、熔渣排出段等阶段，其中高温灰渣（约含残留碳10%～15%）进入熔融炉中，并由炉床喷嘴送入500 ℃的预热空气，使残留碳维持燃烧状态，燃烧段由电气加热器维持在800～900 ℃，熔融段约维持在1 300 ℃左右。
(3) 焦炭床熔炉。焦炭床熔融炉的竖型圆筒下部呈管状，具有废弃物投入部与熔融段的凸出部，一般适用于灰渣或含水率为40%干燥污泥饼的熔融处理，为了产生较高品质的熔渣，可考虑添加石灰系物质如碎石（30～100 mm）或高分子系物质（石灰石）等调整剂。干燥灰渣与焦炭从炉顶的进料斗一起投入后，灰渣经干燥升温，可燃部分先分解产生可燃气体，在炉体的下部与一次空气接触后燃烧温度可达1 600℃，在二次空气进入后可达到完全燃烧，残余灰烬则经过焦炭床成为熔渣排出。
(4) 回转式熔融炉。回转式熔融炉主体结构主要包括熔融段、熔渣分离段、熔渣排出段等部分。一般是以灰渣与一次空气均匀分散于炉体，二次空气吹入炉内造成回旋气流，再由燃烧器加热熔融，熔融液在炉内流动，到炉底以熔渣形态排出。目前已开发的回转式熔融炉包括纵型、倾斜型及横型3 种。
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图3 回转式熔融炉
图3 为倾斜型回转式熔融炉示意图，倾斜圆筒炉炉轴方向有启动用点火器，而燃烧用空气从数个喷口喷入。二次燃烧室与一次燃烧室的排气相交，且二次燃烧室炉底有排水口，周围呈倾斜以便熔渣易于排出。
电力式熔融炉
该熔融炉以电力为熔融热源（电阻热和电弧热），其原理为借电极间产生的热量将灰烬加热到1 500 ℃左右，灰中的金属成分被熔融而沉于底部，灰分则浮于上部形成熔渣，熔渣可以采用水冷或空冷等方式加以冷却，产生的废气也应加以净化。由于其消耗电力大，故最好与厂内的发电设备并联。
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图4 电弧式熔融炉
(1) 电弧式熔融炉（图4）。电弧式熔融炉主要由炉体容器及供给电弧的电源设备组成。电极从炉盖贯穿进入炉内，可借升降机升降。熔融处理过程主要借助电极与炉床的碱金属间产生高温电弧（约3 000 ℃）使灰渣熔融。由于温度高，灰渣中的重金属可完全熔融。排放废气量较少，处理容易、缺点是需要较纯熟的操作技巧，电力需求量大，熔渣排出口易受损，有时会产生严重的噪音。
(2) 等离子体熔融炉。等离子体熔融炉主要由炉体、等离子喷管、直流电源、空气供给和冷却水供给等设备组成。当等离子体产生时，由于等离子极易使温度达到2 000 ℃以上，灰渣中的重金属将同时形成熔融物并缓慢冷却固化，其特性与电弧炉极为相似。
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图5 电热式熔融炉
(3) 电热式熔融炉。电热式熔融炉又分直接式和间接式两种，电热式直接熔融炉是在电极间通入电流，并利用熔融物的电阻产生的热能达到熔融。目前应用的电热式直接熔融炉主要用于处理焚化灰渣及飞灰，一般焚化灰渣及飞灰在常温下不导电，但在熔融状态下则易形成导体。飞灰电热式直接熔融炉以位于炉壁的电极置于熔融液中，借由交流电产生的热能，使飞灰产生熔融处理效果。电热式间接熔融炉（图5）主要是以电气加热器加热，利用其辐射对焚化飞灰或灰渣间接加热，以达到熔融。以上几种炉型都各有其特点，很难说哪一种最好，重要的是要根据实际情况或焚烧设备特点选择最适合的炉型。一般来说，对具有发电设备的大型焚烧设备，电加热熔融炉比较适合，因为它可以利用回收的电能；对于没有发电设备的焚烧设备，燃料熔融炉比较适合。一些燃料熔融炉，例如，焦碳床熔融炉和回转式熔融炉，不仅可以熔融焚烧灰渣，也可以直接熔融城市垃圾。
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