可以外售盈利，促使了垃圾焚烧技术的迅速发展。另外，节能化也被国内外垃圾焚烧厂所普遍重视。如提高焚烧炉燃烧效率及余热锅炉的热回收率，减少排烟等散热损失，均是提高节能化的有效措施。 （4） 焚烧技术正在向智能化方向发展
垃圾焚烧厂运行实现自动化后，为了保证较佳的运行状态，目前仍然必须依赖人的经验判断。智能控制技术，它不要求已知受控对象的精确数学模型，却能很好地解决了大量常规控制难以解决的控制难题，在自动控制领域得以成功应用，取得了巨大的成就。智能控制技术的发展，使垃圾焚烧厂设备及系统故障的自我诊断功能成为可能，从而得以实现低故障率和高运转率[7]。
2 垃圾焚烧机理及其稳定性研究
2．1 焚烧机理简述
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在垃圾焚烧机理和热力模型方面，国内外有过一些研究。从工程技术的观点看，垃圾物料从送入焚烧炉起，到形成烟气和固态残渣的整个过程，总称为焚烧过程。垃圾的焚烧过程比较复杂，通常由热分解、熔融、蒸发和化学反应等传热和传质过程[8]。
结合各种资料，焚烧包括了四个阶段：第一阶段是物料的加热干燥阶段；第二阶段是热解阶段；第三阶段是焚烧处理的主阶段——真正的燃烧阶段；第四阶段是燃尽阶段，即可燃质最后燃尽生成固态残渣的阶段。各个阶段并非界限分明，尤其是对混合垃圾之类的焚烧过程更是如此。从炉内实际过程看，一起送入的垃圾物料中，有的还在预热干燥，而紧邻的其他物料已开始燃烧，甚至已燃尽。对同一物料而言，物料表面已进入燃烧阶段，而内部还“湿可出水”等待加热干燥。这就是说，由于垃圾物料的成分多种多样和几何尺寸的千差万别，它的焚烧过程就比燃烧煤、油、气之类的化石燃料复杂得多。
一、干燥过程
城市生活垃圾的干燥是利用热能使水分汽化，并排出生成的水蒸气的过程。按热量传递的方式，可将干燥分为传导干燥、对流干燥和辐射干燥3种方式。城市生活垃圾的含水率较高，一般含有30%～55%。故干燥过程中需要吸收很多的热能。生活垃圾的含水量越大，干燥过程所需的热能就越多，所花的时间也越长，导致垃圾焚烧炉内的温度下降也就越快，对生活垃圾焚烧的影响也就越大。严重时会使生活垃圾的焚烧难以持续下去，而必须从外界供给辅助燃料，以保证燃烧过程的顺利进行。
垃圾的干燥包括：炉内高温燃烧空气、炉侧壁以及炉顶的辐射热的干燥；从炉排下部提供的高温空气的通气干燥；垃圾表面和高温燃烧气体的接触干燥；垃圾中部分垃圾的燃烧干燥。利用炉壁和火焰的辐射热，垃圾从表面开始燃烧，部分产生表面燃烧。干燥垃圾的着火温度一般为200℃左右。如果提供200℃以上的燃烧空气，干燥的垃圾便会着火，燃烧便从这部分开始。垃圾在干燥带上的滞留时间约为30min。
二、热分解过程
城市生活垃圾的热分解过程是生活垃圾中多种有机可燃物在高温作用下的分解或聚合化学反应过程，反应的产物包括各种烃类、固定碳和不完全燃烧物等。生活垃圾中的可燃固体一般由C、H、O、N、S、CL等元素组成。这些物质的热分解包
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含有多种反应，既有吸热反应也有放热反应。生活垃圾中有机可燃物的热分解速度可以用Arrnenius公式表示：
式（2.1）
式中K——热分解速度；A——系数；E——活化能；R——气体常数；T——热力学温度。
城市生活垃圾中有机可燃物的活化能越小、热分解温度越高，则其热分解速度越快。同时热分解速度还与传热传质速率有关。热分解作为燃烧开始的第一阶段，有机物的分解直接关系到垃圾的燃烧、停留时间[9]。
三、燃烧过程
城市生活垃圾的燃烧过程中在氧气存在的条件下有机物质的剧烈氧化放热过程。生活垃圾的实际燃烧过程十分复杂，经干燥和热分解后，产生许多不同种类的气、固态可燃物，这些可燃物在与氧混合并达到一定着火条件后就会形成火焰而燃烧。城市生活垃圾中含有多种有机成分，其燃烧过程不可能是某一种单纯的燃烧形式，而是包含有蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合燃烧过程。
燃烧阶段是燃烧的中心部分。在干燥段垃圾干燥、热分解产生还原性气体，在本段产生旺盛的燃烧火焰，在后燃烧段进行静态燃烧（表面燃烧）。燃烧段和后燃烧段的界限称为“燃烧完了点”。即使是垃圾特性变化，但也应通过调节炉排速度而使燃烧完了点位置尽量不变。垃圾在燃烧段的滞留时间约30min。总体燃烧空气的60%～80%在此阶段供应。为了提高燃烧效果，均匀地供应垃圾，垃圾的搅拌混合和适当的空气分配（干燥段、燃烧段和燃尽段）等极为重要。空气通过炉排进入炉内，所以空气容易从通风阻力小的部分流入炉内。但空气流入过多部分会产生“烧穿”现象，易造成炉排的烧损并产生垃圾熔融结块。因此，设计炉排具有一定且均匀的风阻很重要。
四、燃尽阶段
垃圾焚烧过程的最后阶段是燃尽阶段。将燃烧段送过来的固定碳以及燃烧炉渣中未燃尽部分完全燃烧。垃圾在燃尽段上滞留约1h。保证燃尽段上充分的滞留时间，可将炉渣的热灼减率降至5%以内。 2．2 焚烧稳定性研究
对垃圾的焚烧过程特性进行分析研究可知，在对垃圾焚烧效率产生影响的众多
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因素中，炉温影响最为重要。较高的炉温有利于垃圾在炉内的快速充分干燥和挥发分的析出，保证热解过程的充分，并促进残碳的燃尽，从而提高垃圾的燃尽程度，满足垃圾焚烧处理的热灼减量要求；同时较高的炉温也有利于减少有害污染物例如二恶英等的排放，例如300℃～750℃是二恶英极易生成的温度段，而当温度到850℃，烟气停留2s以后，约99.9%的二恶英会被分解，排放量急剧减少；此外，稳定炉温于较高水平也有利于提高蒸汽参数，改善蒸汽品质和产量，真正实现垃圾的资源化利用。一般来说，温度越高，停留时间越短，但是炉体耐火材料增加了负担。在实际操作过程中，当火焰温度足够高时，应对燃烧温度加以限制。可知高燃烧温度也会带来相关的高温结渣、腐蚀和增加炉体负担等问题[10]。
综上所述，炉温的影响直接关系到垃圾焚烧燃烧稳定性、燃尽率、二次污染物的排放、低温腐蚀、高温结渣，生产运行的经济性等等，炉温的波动将引起燃尽率的变化，导致灰渣热灼减率超标，同时也会影响蒸汽的生产，降低焚烧炉运行的经济性。曾总结某实际垃圾焚烧炉的运行情况，发现垃圾焚烧炉在850℃～950℃范围内运行时，烟气在线监测系统监测的烟气污染物的排放较小，且蒸汽产量稳定。取样分析结果也表明，此时的灰渣热灼减率也是最小且稳定的。因此在整个垃圾焚烧过程中稳定燃烧的一个主要指标是控制炉内的温度分布，维持炉内较高的焚烧温度并保持炉温稳定，特别是炉膛温度控制在850℃～950℃。 2．3 密闭式城市生活垃圾直接气化熔融焚烧炉的概述 2.3.1工艺过程
密闭式城市生活垃圾焚烧炉的工艺是将收集运送的城市生活垃圾粗粉碎后与石灰石、苏打等添加剂掺混，然后由加料斗加入焚烧炉内，辅助燃料（焦炭、块煤）也从加料斗处定时加入；经烟气余热预热（温度为100℃～300℃）后的一次空气或富氧经送风管吹入炉内。城市生活垃圾在炉内自上而下先经过预热干燥带，加热到100℃～200℃下挥发出水分；干燥后的城市生活垃圾下降到炉体中部，城市生活垃圾被加热升温至200℃～600℃，城市生活垃圾中的有机成分发生热分解气化反应，产物主要含有CH4，CO，H2，CO2等；气化后的残留物进入还原焚烧带，在600℃～1250℃下燃烧释放出热量保持炉内高温，使得残留物在熔融带的高温（1250℃～1450℃）下完全燃烧，无机物熔化成熔融灰渣。焚烧后产生的高温可燃气体及烟气通过烟道进入二次燃烧室和余热锅炉发电系统或集中供热系统进行完全燃烧和余热利用；整个城市生活垃圾处理过程中焚烧炉内保持还原性气氛，焚烧
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后的熔融渣与金属通过出渣口排出，由磁力分选出金属回收利用，熔融灰渣可用作建筑材料等。密闭式城市生活垃圾直接气化熔融焚烧炉的特征：结构简单、基建投资抵，特别适用于处理废旧电视机、计算机等产业垃圾；炉内热交换较好，炉床指数高，处理能力的选择性较大；有价金属易于回收，熔融灰渣可再生资源化；城市生活垃圾燃烧产生的热量易于回收利用；实现了城市生活垃圾处理的减容化、无害化及资源化，基本实现了城市生活垃圾处理过程中二恶英的零排放。其工艺流程见图2.1
图2.1 密闭式城市垃圾直接气化熔融焚烧过程处理流程
2.3.2 控制系统构成
密闭式城市生活垃圾直接气化熔融焚烧过程控制的主要目的就是要确保直接气化熔融焚烧系统达到稳定良好的燃烧状态。欲达到此目标就必须使城市生活垃圾直接气化熔融、气化产生的高分子可燃气体能够完全燃烧并使污染物的排放量降到最低程度。密闭式城市生活垃圾直接气化熔融焚烧过程控制系统的操作参数以及处理工序应该包括：
（1）城市生活垃圾直接气化熔融焚烧过程中熔融区温度控制；
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