随着经济和城市的发展、环保标准的提高，垃圾焚烧处置已成为解决城市垃圾处理问题的有效手段。目前焚烧方式主要有层燃、流化悬浮燃烧和沸腾悬浮燃烧三种方式，了解垃圾焚烧产物、焚烧过程及焚烧产物特性对工程设计和运行控制至关重要，直接影响垃圾焚烧厂的稳定运行和无害化处置效率，对垃圾焚烧项目工程设计及运行控制具有指导意义。

　　一、垃圾焚烧产物

　　可燃的生活垃圾基本上是有机物，由大量的碳、氢、氧元素组成。有些还含有氮、硫、磷和卤素等元素。这些元素在燃烧过程中与空气中的氧起反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。

　　（一）有机碳的焚烧产物是二氧化碳气体。

　　（二）有机物中氢的焚烧产物是水。若有氟或氯存在，也可能有它们的氢化物生成。

　　（三）生活垃圾中有机硫和有机磷在焚烧过程中生成二氧化硫或三氧化硫以及五氧化二磷。

　　（四）有机氮化物的焚烧产物主要是气态的氮，也有少量的氮氧化物生成。由于高温时空气中氧和氮也可结合生成一氧化氮，相对空气中氮来说，生活垃圾中的氮元素含量很少，一般可以忽略不计。

　　（五）有机氟化物的焚烧产物是氟化氢。若体系中氢的量不足以与所有的氟结合生成氟化氢，可能出现四氟化碳或二氟氧碳,除非有其他元素存在。

　　（六）有机氯化物的焚烧产物是氯化氢。由于氧和氯的电负性相近，存在着下列可逆反应：4HCl+O₂→2Cl₂+2H₂O。

　　（七）有机溴化物和碘化物焚烧后生成溴化氢及少量溴气以及元素碘。

　　（八）根据焚烧元素的种类和焚烧温度，金属在焚烧以后可生成卤化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物等。

　　二、垃圾燃烧过程

　　垃圾的燃烧过程比较复杂，通常由水分的蒸发、热解、气化和固定碳燃烧等物理及化学反应组成。生活垃圾中含有多种有机成分，其燃烧过程是蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合过程。同时，生活垃圾的含水率高于其他固体燃料，为了更好地认识生活垃圾的焚烧过程，将其依次分为干燥、热分解和燃烧三个过程。

　　（一）干燥

　　生活垃圾的干燥是利用垃圾焚烧炉壁和前端火焰热辐射的作用使垃圾中的水分蒸发，并排出生成的水蒸气的过程。

　　（二）热分解

　　生活垃圾的热分解是垃圾中多种有机可燃物在高温作用下的分解或聚合化学反应过程，反应的产物包括各种烃类、固定碳及不完全燃烧物等。（三）燃烧生活垃圾的燃烧是在氧气存在条件下有机物质的快速、高温氧化。生活垃圾的焚烧过程十分复杂，一般经过干燥和热分解后，产生许多不同种类的气、固态可燃物，这些物质与助燃空气混合，达到着火所需的必要条件时就会形成火焰而燃烧。因此，生活垃圾的焚烧是气相燃烧和非均相燃烧的混合过程，它比气态燃料和液态燃料的燃烧过程更复杂。同时，生活垃圾的燃烧还可以分为完全燃烧和不完全燃烧。最终产物为CO₂和H₂O的燃烧过程为完全燃烧；当反应产物为CO或其他可燃有机物(由氧气不足、温度较低等引起)时，则称之为不完全燃烧。燃烧过程中要尽量避免不完全燃烧现象，尽可能使垃圾燃烧完全。

　　三、焚烧产物及其特性

　　（一）粉尘产生和特性

　　焚烧烟气中的粉尘(颗粒物)是垃圾焚烧过程中产生的微小无机颗粒物质，可以分为由于物理原因产生的粉尘和由于热化学反应产生的粉尘。物理原因产生的粉尘是指燃烧空气卷起的微小不燃物、可燃物的灰分等。热化学反应产生的粉尘是指高温燃烧室内氮化的盐类，在烟气冷却后凝结成盐颗粒。粉尘的产生量和垃圾性质与燃烧方法有关。垃圾焚烧设施的粉尘比较轻，碱性成分多有一定的黏性，微小粒径的粉尘含有重金属。

　　（二）炉渣、飞灰的产生和特性

　　焚烧过程产生的灰渣(包括炉渣和飞灰)一般为无机物质，它们主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。

　　（三）烟气的产生与特性

　　垃圾焚烧过程中产生烟气的成分与垃圾组成、燃烧方式、烟气处理设备有关，焚烧过程中一些物质会产生有害气体，有害气体也会和粉尘反应，成为粉尘的一部分。垃圾中挥发性氯元素转化为HCl的转化率为100%，燃烧性硫转化为SO_x的转化率为100%，氮元素转化为NO_x的转化率为10%。

　　1.温度与烟气成分关系

　　当温度超过800℃时，NO和SO₂是稳定的化学形态；温度低于300℃时，NO₂、SO₃或H₂SO₄是稳定的化学状态。但是，300℃以下的烟气实测数据显示，NO_x和SO_x的95%以上为NO和SO₂。在高温条件下，通过平衡计算的结果与实测值比较接近；而低温条件下，由于停留时间短，计算结果与实测值差异较大。300℃以下，HgCl₂是稳定的化学状态。大型焚烧炉的烟气温度在300℃以下，气体中的汞几乎都以HgCl₂形式存在，90%是水溶性的。

　　2.各种烟气的来源

　　烟气中HCl来源于含氯的塑料，SO_x来源于纸张和厨房垃圾，NO_x来源于厨房垃圾。

　　四、影响焚烧过程的因素分析

　　（一）垃圾分析

　　垃圾组成是决定焚烧炉状况的重要因素。因此，对垃圾组成进行分析，可以预测焚烧炉的发热量、烟气中二氧化硫浓度，也可以计算焚烧垃圾量与空气需求量。

　　（二）烟气分析

　　焚烧炉的烟气温度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧浓度是跟踪测定的参数，利用这些参数对焚烧炉进行反馈控制。为了使垃圾完全燃烧，减少恶臭，炉膛出口的温度必须达到750～950℃。为了防止高温腐蚀，余热锅炉出口的温度必须控制在200～300℃。为了减少氮氧化物生成，在氧化条件下炉内温度不能升得太高。为了控制炉内不同部位达到不同温度，在炉内适当的部分进行温度测定是非常必要的。

　　（三）焚烧灰渣分析

　　焚烧灰渣是判定焚烧炉运行正常与否最有力的数据。通过测定焚烧灰渣热灼减量，可以推算焚烧的完成状况。炉内热损失计算在热量管理上十分重要，定期测定热灼减量，可以观测焚烧炉的运行状况。

　　热灼减量是指焚烧灰渣中残存的未燃物的比例，可用下式表示：

　　式中：W——热灼减量，%;

　　B——干燥后的不燃物的含量，g;

　　C——去除10mm不燃物质量，g;

　　D——热灼烧前10mm下的试样质量，g;

　　E——600℃加热3h的试样质量，g。

　　五、展望

　　垃圾焚烧技术未来发展将聚焦于提升焚烧效率、减少污染物排放、增强智能化水平，以实现更清洁、高效、智能的焚烧处理。这包括烟气超低排技术、高效焚烧技术、智能燃烧控制等创新。在国家双碳战略下，垃圾焚烧行业在碳减排方面大有可为，需采用先进焚烧技术，如提升焚烧能效、节能减排等，以应对双碳目标带来的机遇与挑战。