在新农村建设的背景下，我国农村面貌焕然一新，农村的基础设施明显得到了改善。然而伴随着农民物质生活水平提高的同时，也出现了许多的不协调之处：生产、生活垃圾随意堆放，致使农民的房前屋后成了垃圾场，房屋附近的农田也成了垃圾站，行走的道路更是充斥着五颜六色的垃圾袋。卫生部调查显示，目前农村每天每人产生的生活垃圾量为0.86公斤，全国农村每年的生活垃圾量接近3亿吨，“垃圾围村”已经形成，这直接威胁到农民的生产生活用地，威胁到农民的生活环境，威胁到村庄公共事物的治理。

在垃圾收集、运输、处理等的过程中，需要大量的资金，由于农村居住分散，交通不便，特别是在一些山区，对垃圾进行处理的成本更高。而我国多数乡镇财政困难，无力承担巨额的垃圾处理费用，难以筹集垃圾处理资金。目前我国农村垃圾处理所面临的现实问题迫切需要开发一种投资成本和运行成本低，操作简单，高效清洁的垃圾处理技术和设备。

1 .工作原理
热解气化炉从上到下, 依次为干燥层、热解气化层、燃烧层、燃尽层。

垃圾首先在干燥层由炉膛壁面辐射，高温热解气化烟气对流以及热解气化层导热三方作用下干燥, 其中的水分挥发。

干燥后垃圾在热分解段和气化燃烧段分解成一氧化碳、气态烃类等可燃物进入混合烟气中。热解气化后的残留物( 液态焦油、较纯的碳素以及垃圾本身含有的无机灰土和惰性物质) 进入燃烧层充分燃烧。燃烧层沿高度方向可分为氧化区和还原区。氧化区内发生碳、焦油和氧气发生剧烈的氧化反应，燃烧温度可达到850~1000℃，燃烧产生的热量用来提供还原区、热解气化层和干燥层所需的热量。还原区内CO2和H2O被炽热的C还原，产生CO，H2等可燃气体，进入混合烟

气中。

燃烧层产生的残渣经过燃尽层继续燃烧完全后, 经偏心炉排的机械挤压、破碎, 落入灰斗进入出灰小车。热解气化炉产生的混合烟气进入二燃室燃烧。助燃空气，以及来自预干燥段的水蒸汽和低沸点可燃气体由热解气化炉底部旋转炉排上方一次风管送入炉膛。其中，空气能给燃烧层提供充分的助燃氧。当燃烧过程中消耗了大量氧后, 空气在上行至气化段和热分解段时继续提供参与反应的氧。而干燥产生的水蒸汽可作为热解气化层的部分气化剂。立式炉型和独特的风管送风方式满足了垃圾在关键的热分解气化阶段温度和反应空气量( 欠氧和无氧)的条件, 并能使参与反应的垃圾维持在这个环境下足够的时间。

由此可以看出, 垃圾在热解气化炉内经热解后实现了能量的两级分配, 热解成分进入二燃室焚烧, 热解后的残留物在热解气化炉的燃烧段焚烧, 垃圾的热分解、气化、燃烧形成了沿向下运动方向的动态平衡, 在投料和排渣系统连续稳定运行的外部条件下, 炉内各反

应段的物理化学过程也连续、稳定地进行, 因此热解气化炉可以连续地、正常地运转。

烟气进入二燃室后向上折流90°，与1级燃烧器提供的高温旋流空气充分混合，并绕着二燃室中心旋风器旋转，增加气体在二燃室的湍流程度，并剧烈燃烧；随后烟气经过4次折流，依次流过2级燃烧器、3级燃烧器和4级燃烧器后，进入沉降室除尘。每级燃烧器均能提供的高温旋流空气，补充烟气中的氧气, 使热解过程产生的可燃物在二燃室的富氧、高温条件下充分燃烧。

烟气在二燃室的停留时间超过2.0s, 焚烧温度达到900℃左右。烟气在二燃室中的运动状况使得二燃室同时起到了离心除尘的作用, 烟气中夹带粉尘很大一部分在二燃室的沉降室中收集, 由排灰装置排出二燃室。

工艺流程

热解气化成套设备由筛选装置、（磁选装置）、粉碎装置、抓斗、蛟龙输送机、一燃室、二燃室、旋转炉排、急冷塔、引风机、（布袋除尘器）、烟囱、自动控制系统等组成。

垃圾经筛选、磁选、破碎后，由抓斗送入蛟龙输送机再输送至一燃室的进料口，到达烘干段。

该热解气化炉的燃烧过程分两个阶段, 第一阶段为缺氧状态的热解气化和燃烧, 在一燃室内进行, 工作温度控制在750℃左右, 使垃圾中的不挥发的可燃物完全燃烧, 而可燃的挥发性气体则进入二燃室; 第二阶段为过氧燃烧, 在二燃室内进行, 工作温度控制在900-1100℃,使一燃室送入的可燃气体与充足的高温空气混合, 形成涡流，充分燃烧产生高温烟气在烟道中多次折流，进入1 级和2 级沉降室除尘后，送入极冷塔快速冷却, 其工艺流程如图所示.



图2 小型垃圾热解气化装置工艺流程方框图

环保特性

环保性能优异是本热解气化焚烧技术的优点, 本技术与垃圾直接焚烧技术根本的区别就在于热解气化焚烧技术解决了烟气污染问题, 无二次污染, 烟气达标排放。尤其对抑制二恶英的产生有显著效果。

由于炉排直接焚烧是一个强氧化过程, 焚烧过程中会产生大量的SO2、HCl 和NOx , 同时, 因炉排无法承受1000℃以上的高温, 使焚烧的工作温度受到限制，而1000℃以下的焚烧温度难于使二恶英完全分解。

热解气化焚烧技术的核心就是可抑制二恶英。其一，在二燃室内,采用过氧燃烧, 将温度控制在850-1000℃气体停留时间大于2 秒, 能使多氯联苯类物质、残炭等完全燃烧分解，使二恶英残留量极少。其二，已分解的多氯联苯类物质在有CuCl2、C 原子催化的条件下，在250-300℃期间会再合成二恶英。但在一燃室内, 温度控制在600℃至800℃, 控制给氧量呈还原气氛, 铜、铝、铁不会氧化, 没有CuO等产生也不会有CuCl2 的产生和存在, 也就没有使二恶英再合成的催化剂(CuO、CuC12 等化合物), 没有了CuCl2 和碳原子的催化，二恶英的合成也就没有了可能。

同时热解气化技术还能减少NOx 和SO2 的排放，这是因为一燃室缺氧燃烧属还原性气氛，N、S 极少氧化而被残留在渣中。而独特的二燃室设计确保烟气形成湍流，与空气中的氧气充分混合，所需空气过量程度低，相应地减少了来自空气的N 源，使得NOx 排放降低。

此外，有研究表明，热解气化反应后，垃圾中含有的氯元素绝大部分转移到固相产物（底渣）中，使得排烟中HCl 含量大低于常规生活垃圾焚烧炉的标准限值。

因此,热解气化焚烧技术和环保性能特别好, 它代表了垃圾焚烧技术的发展方向。

各工艺单元结构和功能

预处理装置由破碎机和磁选机构成。破碎机一方面可将袋装的垃圾破袋、分散，另一方面还能大块的垃圾破碎成20cm 左右大小，使垃圾在蛟龙输送机减小垃圾进料堵塞的可能性；磁选机捡出黑色金属回收

利用。

进料机构由蛟龙输运机，料箱，抓斗组成，根据工艺要求, 通过机械化实现进料量和进料时间的自动控制或人工控制。

本设备烘干装置直接置于一燃室上部三分之一的空间内，利用一燃室自下而上的热量烘干垃圾，预干燥过程产生的水蒸汽和低沸点可燃气体由一次风机送入一燃室炉膛底部参与燃烧层的燃烧及热解层的热解气化。

热解气化炉本体采用新型的两段式燃烧室结构，主要由一个立式圆筒形一燃室和独特的多腔型二燃室构成。通过分别控制两个燃烧室的通风量和炉膛温度, 达到在一燃室进行缺氧燃烧和热解气化, 在二燃室

进行过氧燃烧的两段式热解气化燃烧工艺的要求, 使垃圾充分燃烬,达到消除二次污染的环保要求。二燃室末端的两级沉降室，利用重力沉降和折流，进一步分离烟气中的粉尘。

通风系统由一次风机、引风机及相应的风烟管道及阀门仪表等附件组成。通过调节各风机及通风管道上各调节阀的开度, 实现对一、二燃烧室送风量及炉膛负压的控制, 以适应燃烧工况的变化;

除渣装置包括偏心旋转炉排、传动机构。该装置所采用的材料和独特的结构, 可以使焚烧炉进行机械化除渣和连续运行，遇到破碎不了的结渣时，炉底排渣装置可以直接脱离炉体强行除渣;

电气及自动控制系统包括电控柜及工控器等装置。整个系统的运行工况及相关工艺参数可在电脑屏上显示, 及时控制。

性能特点

分散式处理，每天3-100吨处理量，热解气化工艺，投资少、节能环保，全国58个案例！

主要特点

城乡/村镇生活垃圾处理系统具有以下主要优点:

1，排放达标，无二次污染

热解气化焚烧过程是在严格控制各阶段的温度及空气量的条件下完成的，烟气排放完全达到国家标准。尤其对抑制二恶英的产生有显著效果，这是本设备与垃圾直接焚烧技术**的区别。

2,无需添加辅助燃料

除**点火需要借助外界能源外，处理过程中再无需添加任何辅助燃料，即可持续稳定运行。

3.全自动控制，运行稳定

通过传感器信号反馈，经PLC 程序自动调整电机的启停及变频调速，实现整个运行过程的全自动化，使燃烧温度稳定控制。全部指令、实时显示及监控都设置在控制柜的触摸屏上，简单明了，操作方便,运行安全可靠，使用寿命长。

4.一体化整体设计

将中低温气化、高温燃烧和除尘措施有机统一起来，采用一体化设计，实现设备紧凑、小型化、便于安装和操作。

5.垃圾处理范围广，运行成本低，经济效益显著

垃圾收集后简单分类即可直接处理,可以焚烧各种类型的垃圾,应用范围很广。正常操作只需2-3 人，耗电量少，无需另设除尘装置，维护成本低，,还可充分回收垃圾的热能, 生产热水、蒸汽, 经济效益十分显著。

6.技术靓点:独特的内置型预干燥装置

利用一燃室热量初步预热干燥垃圾，提高入炉垃圾的温度和热值，降低炉膛干燥层高度，提高对高水分垃圾的适应性。独特的一次风送风方式与通常的热解气化炉不同，本设计一次风包含空气、预干燥产生的水蒸汽和低沸点可燃气体，由一次风机送入炉内。一次风管掩埋在燃烧的物料内，从向上、向下和径向三个方向为热解气化层、燃烧层、燃尽层、提供气化剂（水蒸汽），氧气和辅助燃料（可燃气体），使燃烧更剧烈充分，提高烟气中可燃成分含量。

独特的可燃气、烟气引出方式

常规固定床热解气化炉，可燃气、烟气引出主要是上吸式和下吸式两种。上吸式采用在炉膛壁面开孔引出烟气的方法，由于引出孔靠近干燥层，可燃气中水分、焦油含量高。下吸式由炉排下方引出烟气，由于流经灰渣层，烟气中携带粉尘量大。本热解气化

炉中烟气由内置于炉膛，淹没在物料中的烟管引出，其作用：

1）迫使干燥层产生的水蒸汽折返穿过热解气化层和炽热的燃烧层，降低水分含量，提高烟气热值；

2）迫使热解产物折返，通过炽热的燃烧层，使其中含有的长链碳氢化合物（如焦油）彻底裂解，减少烟气中焦油的含量；

3）迫使上行高温烟气折返，降低烟气中粉尘浓度。

独特的多腔体二燃室设计

二燃室内设4 个特制的燃烧装置，燃烧装置上分布的多个二次风口及中心旋风器，使进入的二次空气形成涡流，可燃成分与氧气得到充分的混合，燃烧剧烈。烟气在二燃室的流程需经过3 次90°折流和2 次180°折流，减缓了流动速度，延长了烟气在二燃室内的停留时间（≥2s），从而确保烟气中的可燃成分充分燃烧，抑制持久性有机污染物产生，降低烟气中粉尘浓度，达到垃圾无害化处理的目标。