ZS09-01型藏区专用坐式火化设备的设计

高 源 李伯森 孟 浩 孙成龙 钱 高

（民政部一零一研究所，北京 100070）

ZS09-01型藏区专用坐式火化设备的设计

高 源 李伯森 孟 浩 孙成龙 钱 高

（民政部一零一研究所，北京 100070）

在我国西南和西北一些信奉藏传佛教的地区盛行坐式火化，即将逝者遗体呈坐姿焚化。国内目前还缺少能进行坐式火化的火化机产品,国外也没有相关产品可以引进使用。民政部一零一研究所自主开发研制的ZS09-01型藏区专用坐式火化机已经通过专家鉴定，测试结果表明烟气污染物排放指标均达到或优于国家标准。文中详细介绍了该坐式火化机的系统及结构特点，并对有关控制污染物排放的技术手段进行了分析。

坐式火化机；设计；污染物排放控制

目前市面上的火化机均为传统的卧式火化机，即遗体平躺入炉火化，该种火化机技术比较成熟，在我国大部分地区及西方等发达国家得到广泛应用［1］。而在我国西南和西北一些信奉藏传佛教的地区盛行坐式火化，即将逝者遗体呈坐姿焚化。由于国内目前还缺少能进行坐式火化的火化机产品，某些藏区的殡仪馆就采用自制的简易土炉进行火化，将遗体呈盘坐状放置在炉内，用木材进行焚烧，这种简易土炉全部使用人力操作，工人劳动强度大，焚烧效果差，没有采取任何烟气处理措施，环境污染严重。

针对目前藏区坐式火化的需要，民政部一零一研究所开发了符合藏族地区殡葬习俗、排放性能良好的坐式火化技术，已研制出能耗低、自动化程度化较高的坐式燃油火化机，并且通过了专家鉴定，在青海省进行示范性应用，经权威部门监测，结果表明大部分烟气污染物排放指标均已达到或优于国家标准。

1.火化设备设计原则

1.1 整体设计符合《燃油式火化机通用技术条件》（GB19054）的要求［2］。

1.2 尊重民族传统丧葬习俗和宗教习惯的原则。该坐式火化机的涅槃塔式外形及外装饰图案均严格按照当地活佛要求设计建造，图案设计遵从民族地区习俗，已得到藏民的普遍认可。

1.3 环保原则。烟气排放应符合GB13801《燃油式火化机大气污染物排放限值》二级以上标准的要求［3］。

1.4 节能原则。要求单具遗体火化时间不大于90min；单具遗体火化平均耗油量不大于30Kg。

1.5 高可靠性原则。藏区多地处高原地区，地理位置偏僻，当地机电设备维修技术水平相对偏低，设备一旦出现故障，维修困难，整套设备成型后必须能连续、稳定、可靠地运行。

2.工艺流程

将遗体盘坐在台车炕面的莲花底座上，通过进尸系统将遗体送入主燃室进行火化，火化生成的烟气进入二次燃烧室、三次燃烧室进行消烟处理后排放到大气。火化完成后，降下莲花底座，台车炕面剩下的是洁白的骨灰。冷却后，由工作人员或逝者家属清理骨灰。整个过程庄严肃穆，符合藏传佛教的宗教习惯，又体现出对逝者的尊重和对家属的慰藉。该坐式火化机电气控制流程图如图1所示。

3.结构特点

该坐式火化机炉体采用涅槃塔式外形、上排烟结构，从下至上分别为主燃室、二次燃烧室、三次燃烧室、空气预热器、烟囱。

图2 ZS09-01型坐式火化机外形结构图

主燃室两个烟气出口设置在炉膛侧下部，烟气通道设置在主燃室外围，烟气从出口出来后通过位于侧壁的蛇形烟道，进入二次燃烧室汇合，二次燃烧室内设花隔墙结构，汇合后的烟气经燃烧器再次焚烧及花格墙的高温氧化作用后，进入三次燃烧室，通过位于炉体顶部的排烟口向上排出，经过空气预热器降温后，从烟囱排入大气。三次燃烧室受空间限制，不设置燃烧器，只供给经空气预热器加热后的高温助燃风。助燃风共设置四路，即主燃室两路、二次燃烧室和三次燃烧室各设置一路。

图3 ZS09-01型坐式火化机内部结构图

烟气排放采用文丘里引射式排放系统，由引射风机、文丘里引射器和烟囱组成，同时安装了LED视频监控系统，监视烟气排放，并在操作台右侧设置监控器控制台，方便监控系统操作。

该坐式火化机外装饰外表面材料选用钛金版制作，图案采用蚀刻的方式雕刻内衬钢骨架支撑。各部分图案严格按照当地活佛要求加工制作，图案设计遵从民族地区习俗，以免引起民族矛盾。

4.污染物控制

一般的火化机，焚烧炉污染物控制都是通过加装除尘装置达到较好的烟气处理效果［4］，但无论是采用机械式、袋式或是电除尘装置，这些装置的运行、维护成本都很高。国家对遗体火化费用收取数额有明确规定，当地经济欠发达，政府很难给予补贴，藏区地处高原地区，含氧量只有平原地区的70%，一般燃油式火化机的耗油量都很大，如果再加装后处理设备，会造成殡仪馆入不敷出，难以为继。鉴于使用地自然环境及经济条件限制，该坐式火化机没有安装烟气后处理设备。烟气净化主要靠燃烧控制，采用二次燃烧技术净化烟气［5］。

为保证烟气排放效果，同时实现节能减排目标，本坐式火化机采用很多独创设计：烟气通道设置在主燃室外围，采用双回程设计，可以使烟气在高温区的滞留时间超过2s，同时对主燃室起到很好的保温作用。在烟道入口处布置二次风喷口，能对烟气进行充分的扰动（3T控制法）［6］。二次燃烧室侧墙上方布置一只燃烧器，在二次燃烧室温度低于800℃时自动开启，保证烟气保持在800℃以上，二次燃烧室内还设置花格墙结构，可以将燃烧器喷出的火焰打散，增加火焰与烟气接触面积，同时减缓烟气流速，有利于烟气中有毒有害物质分解。传统的火化机多数只有二个燃烧室，该坐式火化机为了保证烟气净化效果，设置了三次燃烧室，该燃烧室内不设燃烧器，只供给经过预热后的助燃风，设置三次燃烧室的目的，一是可以增加烟气在高温区的停留时间；二是烟气从狭小的烟道口进入三次燃烧室，烟气流通截面积突然变大，烟气流速减缓，可形成局部紊流；三是增加助燃风的供给，有利于高温烟气的进一步氧化分解。焚烧控制程序能够根据炉膛内的燃烧工况，自动调整每个燃烧室的一次风量、一次风压，保持炉膛内微负压状态，保证遗体完全燃烧，释放出大量的热量，能使整个炉膛保持在较高温度（800℃左右），有效地减少各类污染物的生成。通过采取上述措施，可以使火化过程中生成的有机污染物绝大部分被破坏分解，最终火化机出口烟气中污染物浓度得到最大程度降低。

5.排放情况

国家环境测试分析中心完成了排放性能的常规测试，测试结果见表1。这里对表1的测试数据作几点说明：

5.1测试数据除一氧化碳外均符合GB13801-2009《燃油式火化机大气污染物排放限值》二级以上标准。在烟气成分的测定中，每一个最终数据都是在某一时段内三次甚至多次取样的平均数值［7］。从原始数据分析，污染物的含量在一定范围内波动，虽然绝大部分处于排放合格区域，但是在燃烧不稳定、出现爆燃的情况下，仍然会有少量数据超出国家标准，这就要求进一步控制燃烧工况，争取将其波动完全控制在国家标准以内，使气态常规污染物的排放进一步降低。

5.2 烟气中一氧化碳含量超过最高限值近两倍，主要原因是使用地地处高原地区，海拔3200m左右，含氧量只有平原地区的70%，一般燃油式火化机的耗油量都很大，尽管采取了一些控制燃烧的方法，炉膛内设置多路助燃风，但不完全燃烧情况还是存在，造成一氧化碳含量偏高。

5.3 鉴于使用地自然环境及经济条件限制，该坐式火化机没有安装烟气后处理设备。如加装部分烟气处理装置，在较低能耗下，争取有较好的处理能力，达到经济及环保效益的最佳结合点，相信其各项性能指标将会进一步提高。

表1 ZS09-01型坐式火化机常规污染物检测结果

6.结论

6.1 ZS09-01型坐式火化机采用涅槃塔式外形结构，由坐式进尸系统、燃烧系统、供风系统、排放系统、外装饰设计等几大部分组成。

6.2 测试数据表明，该坐式火化机的测试项目基本达到国家标准，满足了设计要求，但还存在火化时间偏长、耗油量偏大等问题，对其性能的进一步完善还有很多工作要做。

6.3 如加装部分烟气处理装置，争取在较低能耗下达到较好的处理能力，相信其各项性能指标将会进一步提高。

［1］卢军.火化机原理与操作［M］.北京:中国社会出版社,2004.

［2］GB／T 19054,燃油式火化机通用技术条件［S］.

［3］GB／T 13801,燃油式火化机大气污染物排放限值［S］.

［4］卢军.火化机节能技术研究［J］.长沙民政职业技术学院学报［J］.2006,（4）:87-89.

［5］丁宝太等.1000kg／h医疗垃圾焚烧炉的设计［J］.应用能源技术,2009,（12）:21-25.

［6］王玮,肖成龙,姜思朋等.火化过程中二噁英类污染物减排技术研究［J］.环境污染与防治,2006,（10）:786-787.

［7］邓高峰等.150t／d循环流化床生活垃圾焚烧炉的工艺结构与污染排放［J］.环境污染治理技术与设备,2003,（1）:81-84.

D632.9 < class="emphasis_bold">［文章标识码］ A

A

1671-5136（2011） 04-0021-03

2011-12-07

国家科技支撑项目（2007BAK38B03）、中央级科学事业单位修购专项（118004000402）。

高源（1983～），女，黑龙江人，民政部一零一研究所工程师、硕士。研究方向：机械设计。