垃圾焚燒爐的專利技術(shù)綜述

鄒鴻 國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心

一、引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的日常生活水平也在逐步提高，隨之而產(chǎn)生的城市生活垃圾也越來越多，現(xiàn)有的垃圾處理技術(shù)主要有焚燒、衛(wèi)生填埋等。而垃圾焚燒法是一種實踐多年的垃圾處理方法，相較于填埋法占地面積小、效率高，因此，垃圾焚燒法在垃圾的處理中占有越來越重要的地位。而焚燒爐作為焚燒工藝的核心，其選型是否合理對于垃圾的正常燃燒、污染物治理和能量利用都起著決定性作用。

二、垃圾焚燒爐的分類

用于垃圾焚燒處理的主要常見爐型有機(jī)械式爐排焚燒爐、旋轉(zhuǎn)窯式焚燒爐、流化床式焚燒爐。下面將對上述三種焚燒爐的結(jié)構(gòu)及其工作原理進(jìn)行簡單介紹。

（一）機(jī)械式爐排焚燒爐

機(jī)械式爐排焚燒爐的發(fā)展歷史最長，應(yīng)用實例最多。其通常結(jié)構(gòu)是將垃圾原料投入給料倉，通過推料器往復(fù)多次推料，落入氣化焚燒爐的移動爐床，啟動、調(diào)節(jié)供風(fēng)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)氣化焚燒爐以及供風(fēng)系統(tǒng)的工藝參數(shù)，移動爐床工作輸送垃圾，垃圾在爐膛內(nèi)開始進(jìn)行燃燒[1]。機(jī)械式爐排焚燒爐的主要優(yōu)點是容量大、工藝簡單、余熱利用效率高，主要缺點是造價高，操作和維修費用高。

（二）旋轉(zhuǎn)窯式焚燒爐

旋轉(zhuǎn)窯式焚燒爐也被稱為回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐，旋轉(zhuǎn)窯式焚燒爐可處理的垃圾范圍廣，以下是典型的旋轉(zhuǎn)窯式焚燒爐結(jié)構(gòu)，如圖1所示[2]。

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的主要優(yōu)點是容量范圍調(diào)節(jié)靈活，垃圾攪拌和干燥性較好，主要缺點是連接轉(zhuǎn)動裝置復(fù)雜，爐內(nèi)耐火材料易損壞。

（三）流化床式焚燒爐

流化床焚燒爐以前用來焚燒輕質(zhì)木屑等，但近年來開始用于燃燒城市垃圾、污泥等。其通常結(jié)構(gòu)是垃圾從焚燒爐上部的加料口加入，焚燒爐下部具有布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，一次風(fēng)同時也是流化風(fēng)從布風(fēng)板下部的風(fēng)室進(jìn)入，通過布風(fēng)板的均風(fēng)作用被引入焚燒爐燃燒室，上部落下的垃圾被流化風(fēng)拖曳懸浮于燃燒室中進(jìn)行燃燒，燃燒后的氣體產(chǎn)物從焚燒爐的頂部排出[3]。流化床式焚燒爐的主要優(yōu)點是熱傳導(dǎo)性佳、容量中等，主要缺點是操作運轉(zhuǎn)技術(shù)高、進(jìn)料顆粒較小、動力消耗大。

圖1 典型的旋轉(zhuǎn)窯式焚燒爐結(jié)構(gòu)

三、國內(nèi)外專利申請狀況

（一）國內(nèi)外專利主要申請人

國內(nèi)主要申請人前三位分別為華南理工大學(xué)、浙江大學(xué)，均是高校，說明我國垃圾焚燒爐自主研發(fā)產(chǎn)品主要還處于科研階段，而國外主要申請人前三位分別為三菱重工（日本）、石川島播磨重工（日本），均是日本企業(yè)，足見其在垃圾焚燒領(lǐng)域先進(jìn)的主導(dǎo)地位。

（二）主要國別分布

在SIPOABS 數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)計了垃圾焚燒爐領(lǐng)域的國別分布情況，排在第一位的日本的專利申請量占比為40%；排在第三位的美國的專利申請量占比為13%，而我國專利申請量占比為19%，排在第二位，僅次于日本，可見我國已經(jīng)后起成為與日本、美國比肩的垃圾焚燒爐專利大國。

四、垃圾焚燒爐的主要技術(shù)改進(jìn)

對于垃圾焚燒爐領(lǐng)域，近年來主要技術(shù)改進(jìn)集中在如何擴(kuò)大原料的適用范圍使其適應(yīng)于危險廢棄物的焚燒、增加二燃室設(shè)置等方面。對于如何擴(kuò)大原料的適用范圍使其適應(yīng)于危險廢棄物的焚燒，采用增加前處理的方式或者采用在焚燒爐某個部分設(shè)置防回火、防爆裝置使得原料危險因素被消除，進(jìn)而使得焚燒爐適用于危險廢棄物的燃燒，前處理包括高溫消毒滅菌、增加熱解段等。二燃室的設(shè)置，可部分或全部去除垃圾裂解產(chǎn)生的焦油、二噁英，最大限度消除二次污染。

五、結(jié)語

雖然我國在垃圾焚燒爐領(lǐng)域的專利申請量處于世界前列，但是專利質(zhì)量不太高，且實際應(yīng)用在工業(yè)上的專利技術(shù)更少，鑒于我國在該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，有必要借鑒日本等國外先進(jìn)的焚燒爐設(shè)計，在巨人的肩膀上自主創(chuàng)新，使我國的垃圾處理焚燒爐領(lǐng)域茁壯成長。