垃圾焚燒爐的專利技術綜述

鄒鴻 國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心

一、引言

隨著社會經濟的發展，人們的日常生活水平也在逐步提高，隨之而產生的城市生活垃圾也越來越多，現有的垃圾處理技術主要有焚燒、衛生填埋等。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械式爐排焚燒爐、旋轉窯式焚燒爐、流化床式焚燒爐。下面將對上述三種焚燒爐的結構及其工作原理進行簡單介紹。

（一）機械式爐排焚燒爐

機械式爐排焚燒爐的發展歷史最長，應用實例最多。其通常結構是將垃圾原料投入給料倉，通過推料器往復多次推料，落入氣化焚燒爐的移動爐床，啟動、調節供風系統，調節氣化焚燒爐以及供風系統的工藝參數，移動爐床工作輸送垃圾，垃圾在爐膛內開始進行燃燒[1]。機械式爐排焚燒爐的主要優點是容量大、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）旋轉窯式焚燒爐

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

回轉窯焚燒爐的主要優點是容量范圍調節靈活，垃圾攪拌和干燥性較好，主要缺點是連接轉動裝置復雜，爐內耐火材料易損壞。

（三）流化床式焚燒爐

流化床焚燒爐以前用來焚燒輕質木屑等，但近年來開始用于燃燒城市垃圾、污泥等。其通常結構是垃圾從焚燒爐上部的加料口加入，焚燒爐下部具有布風板結構，一次風同時也是流化風從布風板下部的風室進入，通過布風板的均風作用被引入焚燒爐燃燒室，上部落下的垃圾被流化風拖曳懸浮于燃燒室中進行燃燒，燃燒后的氣體產物從焚燒爐的頂部排出[3]。流化床式焚燒爐的主要優點是熱傳導性佳、容量中等，主要缺點是操作運轉技術高、進料顆粒較小、動力消耗大。

圖1 典型的旋轉窯式焚燒爐結構

三、國內外專利申請狀況

（一）國內外專利主要申請人

國內主要申請人前三位分別為華南理工大學、浙江大學，均是高校，說明我國垃圾焚燒爐自主研發產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，足見其在垃圾焚燒領域先進的主導地位。

（二）主要國別分布

在SIPOABS 數據庫中統計了垃圾焚燒爐領域的國別分布情況，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改進

對于垃圾焚燒爐領域，近年來主要技術改進集中在如何擴大原料的適用范圍使其適應于危險廢棄物的焚燒、增加二燃室設置等方面。對于如何擴大原料的適用范圍使其適應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置防回火、防爆裝置使得原料危險因素被消除，進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。二燃室的設置，可部分或全部去除垃圾裂解產生的焦油、二噁英，最大限度消除二次污染。

五、結語

雖然我國在垃圾焚燒爐領域的專利申請量處于世界前列，但是專利質量不太高，且實際應用在工業上的專利技術更少，鑒于我國在該產業的發展狀況，有必要借鑒日本等國外先進的焚燒爐設計，在巨人的肩膀上自主創新，使我國的垃圾處理焚燒爐領域茁壯成長。