ZS09-01型藏區專用坐式火化設備的設計

高 源 李伯森 孟 浩 孫成龍 錢 高

（民政部一零一研究所，北京 100070）

ZS09-01型藏區專用坐式火化設備的設計

高 源 李伯森 孟 浩 孫成龍 錢 高

（民政部一零一研究所，北京 100070）

在我國西南和西北一些信奉藏傳佛教的地區盛行坐式火化，即將逝者遺體呈坐姿焚化。國內目前還缺少能進行坐式火化的火化機產品,國外也沒有相關產品可以引進使用。民政部一零一研究所自主開發研制的ZS09-01型藏區專用坐式火化機已經通過專家鑒定，測試結果表明煙氣污染物排放指標均達到或優于國家標準。文中詳細介紹了該坐式火化機的系統及結構特點，并對有關控制污染物排放的技術手段進行了分析。

坐式火化機；設計；污染物排放控制

目前市面上的火化機均為傳統的臥式火化機，即遺體平躺入爐火化，該種火化機技術比較成熟，在我國大部分地區及西方等發達國家得到廣泛應用［1］。而在我國西南和西北一些信奉藏傳佛教的地區盛行坐式火化，即將逝者遺體呈坐姿焚化。由于國內目前還缺少能進行坐式火化的火化機產品，某些藏區的殯儀館就采用自制的簡易土爐進行火化，將遺體呈盤坐狀放置在爐內，用木材進行焚燒，這種簡易土爐全部使用人力操作，工人勞動強度大，焚燒效果差，沒有采取任何煙氣處理措施，環境污染嚴重。

針對目前藏區坐式火化的需要，民政部一零一研究所開發了符合藏族地區殯葬習俗、排放性能良好的坐式火化技術，已研制出能耗低、自動化程度化較高的坐式燃油火化機，并且通過了專家鑒定，在青海省進行示范性應用，經權威部門監測，結果表明大部分煙氣污染物排放指標均已達到或優于國家標準。

1.火化設備設計原則

1.1 整體設計符合《燃油式火化機通用技術條件》（GB19054）的要求［2］。

1.2 尊重民族傳統喪葬習俗和宗教習慣的原則。該坐式火化機的涅槃塔式外形及外裝飾圖案均嚴格按照當地活佛要求設計建造，圖案設計遵從民族地區習俗，已得到藏民的普遍認可。

1.3 環保原則。煙氣排放應符合GB13801《燃油式火化機大氣污染物排放限值》二級以上標準的要求［3］。

1.4 節能原則。要求單具遺體火化時間不大于90min；單具遺體火化平均耗油量不大于30Kg。

1.5 高可靠性原則。藏區多地處高原地區，地理位置偏僻，當地機電設備維修技術水平相對偏低，設備一旦出現故障，維修困難，整套設備成型后必須能連續、穩定、可靠地運行。

2.工藝流程

將遺體盤坐在臺車炕面的蓮花底座上，通過進尸系統將遺體送入主燃室進行火化，火化生成的煙氣進入二次燃燒室、三次燃燒室進行消煙處理后排放到大氣。火化完成后，降下蓮花底座，臺車炕面剩下的是潔白的骨灰。冷卻后，由工作人員或逝者家屬清理骨灰。整個過程莊嚴肅穆，符合藏傳佛教的宗教習慣，又體現出對逝者的尊重和對家屬的慰藉。該坐式火化機電氣控制流程圖如圖1所示。

3.結構特點

該坐式火化機爐體采用涅槃塔式外形、上排煙結構，從下至上分別為主燃室、二次燃燒室、三次燃燒室、空氣預熱器、煙囪。

圖2 ZS09-01型坐式火化機外形結構圖

主燃室兩個煙氣出口設置在爐膛側下部，煙氣通道設置在主燃室外圍，煙氣從出口出來后通過位于側壁的蛇形煙道，進入二次燃燒室匯合，二次燃燒室內設花隔墻結構，匯合后的煙氣經燃燒器再次焚燒及花格墻的高溫氧化作用后，進入三次燃燒室，通過位于爐體頂部的排煙口向上排出，經過空氣預熱器降溫后，從煙囪排入大氣。三次燃燒室受空間限制，不設置燃燒器，只供給經空氣預熱器加熱后的高溫助燃風。助燃風共設置四路，即主燃室兩路、二次燃燒室和三次燃燒室各設置一路。

圖3 ZS09-01型坐式火化機內部結構圖

煙氣排放采用文丘里引射式排放系統，由引射風機、文丘里引射器和煙囪組成，同時安裝了LED視頻監控系統，監視煙氣排放，并在操作臺右側設置監控器控制臺，方便監控系統操作。

該坐式火化機外裝飾外表面材料選用鈦金版制作，圖案采用蝕刻的方式雕刻內襯鋼骨架支撐。各部分圖案嚴格按照當地活佛要求加工制作，圖案設計遵從民族地區習俗，以免引起民族矛盾。

4.污染物控制

一般的火化機，焚燒爐污染物控制都是通過加裝除塵裝置達到較好的煙氣處理效果［4］，但無論是采用機械式、袋式或是電除塵裝置，這些裝置的運行、維護成本都很高。國家對遺體火化費用收取數額有明確規定，當地經濟欠發達，政府很難給予補貼，藏區地處高原地區，含氧量只有平原地區的70%，一般燃油式火化機的耗油量都很大，如果再加裝后處理設備，會造成殯儀館入不敷出，難以為繼。鑒于使用地自然環境及經濟條件限制，該坐式火化機沒有安裝煙氣后處理設備。煙氣凈化主要靠燃燒控制，采用二次燃燒技術凈化煙氣［5］。

為保證煙氣排放效果，同時實現節能減排目標，本坐式火化機采用很多獨創設計：煙氣通道設置在主燃室外圍，采用雙回程設計，可以使煙氣在高溫區的滯留時間超過2s，同時對主燃室起到很好的保溫作用。在煙道入口處布置二次風噴口，能對煙氣進行充分的擾動（3T控制法）［6］。二次燃燒室側墻上方布置一只燃燒器，在二次燃燒室溫度低于800℃時自動開啟，保證煙氣保持在800℃以上，二次燃燒室內還設置花格墻結構，可以將燃燒器噴出的火焰打散，增加火焰與煙氣接觸面積，同時減緩煙氣流速，有利于煙氣中有毒有害物質分解。傳統的火化機多數只有二個燃燒室，該坐式火化機為了保證煙氣凈化效果，設置了三次燃燒室，該燃燒室內不設燃燒器，只供給經過預熱后的助燃風，設置三次燃燒室的目的，一是可以增加煙氣在高溫區的停留時間；二是煙氣從狹小的煙道口進入三次燃燒室，煙氣流通截面積突然變大，煙氣流速減緩，可形成局部紊流；三是增加助燃風的供給，有利于高溫煙氣的進一步氧化分解。焚燒控制程序能夠根據爐膛內的燃燒工況，自動調整每個燃燒室的一次風量、一次風壓，保持爐膛內微負壓狀態，保證遺體完全燃燒，釋放出大量的熱量，能使整個爐膛保持在較高溫度（800℃左右），有效地減少各類污染物的生成。通過采取上述措施，可以使火化過程中生成的有機污染物絕大部分被破壞分解，最終火化機出口煙氣中污染物濃度得到最大程度降低。

5.排放情況

國家環境測試分析中心完成了排放性能的常規測試，測試結果見表1。這里對表1的測試數據作幾點說明：

5.1測試數據除一氧化碳外均符合GB13801-2009《燃油式火化機大氣污染物排放限值》二級以上標準。在煙氣成分的測定中，每一個最終數據都是在某一時段內三次甚至多次取樣的平均數值［7］。從原始數據分析，污染物的含量在一定范圍內波動，雖然絕大部分處于排放合格區域，但是在燃燒不穩定、出現爆燃的情況下，仍然會有少量數據超出國家標準，這就要求進一步控制燃燒工況，爭取將其波動完全控制在國家標準以內，使氣態常規污染物的排放進一步降低。

5.2 煙氣中一氧化碳含量超過最高限值近兩倍，主要原因是使用地地處高原地區，海拔3200m左右，含氧量只有平原地區的70%，一般燃油式火化機的耗油量都很大，盡管采取了一些控制燃燒的方法，爐膛內設置多路助燃風，但不完全燃燒情況還是存在，造成一氧化碳含量偏高。

5.3 鑒于使用地自然環境及經濟條件限制，該坐式火化機沒有安裝煙氣后處理設備。如加裝部分煙氣處理裝置，在較低能耗下，爭取有較好的處理能力，達到經濟及環保效益的最佳結合點，相信其各項性能指標將會進一步提高。

表1 ZS09-01型坐式火化機常規污染物檢測結果

6.結論

6.1 ZS09-01型坐式火化機采用涅槃塔式外形結構，由坐式進尸系統、燃燒系統、供風系統、排放系統、外裝飾設計等幾大部分組成。

6.2 測試數據表明，該坐式火化機的測試項目基本達到國家標準，滿足了設計要求，但還存在火化時間偏長、耗油量偏大等問題，對其性能的進一步完善還有很多工作要做。

6.3 如加裝部分煙氣處理裝置，爭取在較低能耗下達到較好的處理能力，相信其各項性能指標將會進一步提高。

［1］盧軍.火化機原理與操作［M］.北京:中國社會出版社,2004.

［2］GB／T 19054,燃油式火化機通用技術條件［S］.

［3］GB／T 13801,燃油式火化機大氣污染物排放限值［S］.

［4］盧軍.火化機節能技術研究［J］.長沙民政職業技術學院學報［J］.2006,（4）:87-89.

［5］丁寶太等.1000kg／h醫療垃圾焚燒爐的設計［J］.應用能源技術,2009,（12）:21-25.

［6］王瑋,肖成龍,姜思朋等.火化過程中二噁英類污染物減排技術研究［J］.環境污染與防治,2006,（10）:786-787.

［7］鄧高峰等.150t／d循環流化床生活垃圾焚燒爐的工藝結構與污染排放［J］.環境污染治理技術與設備,2003,（1）:81-84.

D632.9 < class="emphasis_bold">［文章標識碼］ A

A

1671-5136（2011） 04-0021-03

2011-12-07

國家科技支撐項目（2007BAK38B03）、中央級科學事業單位修購專項（118004000402）。

高源（1983～），女，黑龍江人，民政部一零一研究所工程師、碩士。研究方向：機械設計。