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流化床焚烧炉燃烧原理是借着砂介质的均匀传热与蓄热效果以达到完全燃烧的目的，由于介质之间所能提供的孔道狭小，无法接纳较大的颗粒，因此若是处理固体废物，必须先破碎成小颗粒，以利反应的进行。助燃空气多由底部送入，炉膛内可分为栅格区、气泡区、床表区及干舷区。向上的气流流速控制着颗粒流体化的程度，气流流速过大时会造成介质被上升气流带入空气污染控制系统，可外装一旋风集尘器将大颗粒的介质捕集再返送回炉膛内。空气污染控制系统通常只需装置静电集尘器或滤袋集尘器进行悬浮微粒的去除即可。在进料口加一些石灰粉或其他碱性物质，酸性气体可在流化床内直接去除，此为流化床的另一优点。
图1 气泡式流化床焚烧炉(散气式)
可用于处理废物的流化床的形态有五种：气泡床、循环床、多重床、喷流床及压力床。前两种已经商业化，后三种尚在研发阶段，气泡床多用于处理城市垃圾及污泥，循环床多用于处理有害工业废物。气泡式及循环式流化床的构造如图1及图2所示。气泡床是将不起反应的惰性介质(如石英砂)放入反应槽底部，借着风箱的送风(助燃空气)及燃烧器的点火，可以将介质逐渐膨胀加温，由于传热均匀，燃烧温度可以维持在较低的温度，因此氮氧化物产量也较低，同时若在进料时掺入石灰粉末，则可以在焚烧过程中直接将酸性气体去除，所以焚烧过程也同时完成了酸性气体洗涤的工作。一般焚烧的温度范围多保持在400~980℃，气泡床的表象气体流速约在1~3m/S之间，因此有些介质颗粒会被吹出干舷区，为了减少介质补充的数量，故可外装一旋风集尘器，将大颗粒的介质捕集回来，介质可能在操作过程中逐渐磨损，而由底灰处排出，或被带人飞灰内，进入空气污染控制系统。由于流化床中的介质是悬浮状态，气、固间充分混合、接触，整个炉床燃烧段的温度相当均匀;有些热交换管可安装于气泡区，有些则在干舷区;有些气泡式和涡流式流化床，在底部排放区有砂筛送机及砂循环输送带，可以排送较大颗粒的砂，经由一斜向的升管返送回炉膛内。在气泡区亦可设置热交换管以预热助燃空气。流化床和旋转窑一样，炉膛内部并无移动式零件，因此摩擦较低。格栅区、气泡区、床表面区提供了干燥及燃烧的环境，有机性挥发物质进入废气后，可在干舷区完成后燃烧，所以干舷区的作用有如二次燃烧室。
图2 循环流化床焚烧炉
图3两级焚烧炉
日本已有许多地方采用涡流气泡床式流化床焚烧炉来焚烧城市垃圾。此型流化床焚烧的原理为借由砂介质的良好蓄热及传热特性，助燃空气一般由砂床下的风箱自下而上送入砂床，使砂床向上膨胀，因垃圾含水量较高，需要较长的停留时间及搅拌程度，但炉壁四周因设计成曲折形状，使得上升的空气碰撞曲折部位而往下形成涡流，大大增强了扰动的效果。
若能在进料时加入石灰，流化床本身则成为一座良好的酸性气体洗涤塔，因此排出的废气仅须去除悬浮微粒即可。废气可导入下游的废热回收锅炉或冷却塔，再进入静电集尘器去除粒状污染物。蒸汽亦可送到涡轮发电机发电。底灰排出后可以经由振动筛及磁选机进行金属回收后，再与飞灰混合进行固化处理。
