垃圾焚烧炉的专利技术综述

邹鸿 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心

一、引言

随着社会经济的发展，人们的日常生活水平也在逐步提高，随之而产生的城市生活垃圾也越来越多，现有的垃圾处理技术主要有焚烧、卫生填埋等。而垃圾焚烧法是一种实践多年的垃圾处理方法，相较于填埋法占地面积小、效率高，因此，垃圾焚烧法在垃圾的处理中占有越来越重要的地位。而焚烧炉作为焚烧工艺的核心，其选型是否合理对于垃圾的正常燃烧、污染物治理和能量利用都起着决定性作用。

二、垃圾焚烧炉的分类

用于垃圾焚烧处理的主要常见炉型有机械式炉排焚烧炉、旋转窑式焚烧炉、流化床式焚烧炉。下面将对上述三种焚烧炉的结构及其工作原理进行简单介绍。

（一）机械式炉排焚烧炉

机械式炉排焚烧炉的发展历史最长，应用实例最多。其通常结构是将垃圾原料投入给料仓，通过推料器往复多次推料，落入气化焚烧炉的移动炉床，启动、调节供风系统，调节气化焚烧炉以及供风系统的工艺参数，移动炉床工作输送垃圾，垃圾在炉膛内开始进行燃烧[1]。机械式炉排焚烧炉的主要优点是容量大、工艺简单、余热利用效率高，主要缺点是造价高，操作和维修费用高。

（二）旋转窑式焚烧炉

旋转窑式焚烧炉也被称为回转窑式焚烧炉，旋转窑式焚烧炉可处理的垃圾范围广，以下是典型的旋转窑式焚烧炉结构，如图1所示[2]。

回转窑焚烧炉的主要优点是容量范围调节灵活，垃圾搅拌和干燥性较好，主要缺点是连接转动装置复杂，炉内耐火材料易损坏。

（三）流化床式焚烧炉

流化床焚烧炉以前用来焚烧轻质木屑等，但近年来开始用于燃烧城市垃圾、污泥等。其通常结构是垃圾从焚烧炉上部的加料口加入，焚烧炉下部具有布风板结构，一次风同时也是流化风从布风板下部的风室进入，通过布风板的均风作用被引入焚烧炉燃烧室，上部落下的垃圾被流化风拖曳悬浮于燃烧室中进行燃烧，燃烧后的气体产物从焚烧炉的顶部排出[3]。流化床式焚烧炉的主要优点是热传导性佳、容量中等，主要缺点是操作运转技术高、进料颗粒较小、动力消耗大。

图1 典型的旋转窑式焚烧炉结构

三、国内外专利申请状况

（一）国内外专利主要申请人

国内主要申请人前三位分别为华南理工大学、浙江大学，均是高校，说明我国垃圾焚烧炉自主研发产品主要还处于科研阶段，而国外主要申请人前三位分别为三菱重工（日本）、石川岛播磨重工（日本），均是日本企业，足见其在垃圾焚烧领域先进的主导地位。

（二）主要国别分布

在SIPOABS 数据库中统计了垃圾焚烧炉领域的国别分布情况，排在第一位的日本的专利申请量占比为40%；排在第三位的美国的专利申请量占比为13%，而我国专利申请量占比为19%，排在第二位，仅次于日本，可见我国已经后起成为与日本、美国比肩的垃圾焚烧炉专利大国。

四、垃圾焚烧炉的主要技术改进

对于垃圾焚烧炉领域，近年来主要技术改进集中在如何扩大原料的适用范围使其适应于危险废弃物的焚烧、增加二燃室设置等方面。对于如何扩大原料的适用范围使其适应于危险废弃物的焚烧，采用增加前处理的方式或者采用在焚烧炉某个部分设置防回火、防爆装置使得原料危险因素被消除，进而使得焚烧炉适用于危险废弃物的燃烧，前处理包括高温消毒灭菌、增加热解段等。二燃室的设置，可部分或全部去除垃圾裂解产生的焦油、二噁英，最大限度消除二次污染。

五、结语

虽然我国在垃圾焚烧炉领域的专利申请量处于世界前列，但是专利质量不太高，且实际应用在工业上的专利技术更少，鉴于我国在该产业的发展状况，有必要借鉴日本等国外先进的焚烧炉设计，在巨人的肩膀上自主创新，使我国的垃圾处理焚烧炉领域茁壮成长。