ZS09-01型藏區(qū)專用坐式火化設(shè)備的設(shè)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(qū)專用坐式火化設(shè)備的設(shè)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(qū)盛行坐式火化，即將逝者遺體呈坐姿焚化。國內(nèi)目前還缺少能進(jìn)行坐式火化的火化機(jī)產(chǎn)品,國外也沒有相關(guān)產(chǎn)品可以引進(jìn)使用。民政部一零一研究所自主開發(fā)研制的ZS09-01型藏區(qū)專用坐式火化機(jī)已經(jīng)通過專家鑒定，測試結(jié)果表明煙氣污染物排放指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。文中詳細(xì)介紹了該坐式火化機(jī)的系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并對有關(guān)控制污染物排放的技術(shù)手段進(jìn)行了分析。

坐式火化機(jī)；設(shè)計；污染物排放控制

目前市面上的火化機(jī)均為傳統(tǒng)的臥式火化機(jī)，即遺體平躺入爐火化，該種火化機(jī)技術(shù)比較成熟，在我國大部分地區(qū)及西方等發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用［1］。而在我國西南和西北一些信奉藏傳佛教的地區(qū)盛行坐式火化，即將逝者遺體呈坐姿焚化。由于國內(nèi)目前還缺少能進(jìn)行坐式火化的火化機(jī)產(chǎn)品，某些藏區(qū)的殯儀館就采用自制的簡易土爐進(jìn)行火化，將遺體呈盤坐狀放置在爐內(nèi)，用木材進(jìn)行焚燒，這種簡易土爐全部使用人力操作，工人勞動強(qiáng)度大，焚燒效果差，沒有采取任何煙氣處理措施，環(huán)境污染嚴(yán)重。

針對目前藏區(qū)坐式火化的需要，民政部一零一研究所開發(fā)了符合藏族地區(qū)殯葬習(xí)俗、排放性能良好的坐式火化技術(shù)，已研制出能耗低、自動化程度化較高的坐式燃油火化機(jī)，并且通過了專家鑒定，在青海省進(jìn)行示范性應(yīng)用，經(jīng)權(quán)威部門監(jiān)測，結(jié)果表明大部分煙氣污染物排放指標(biāo)均已達(dá)到或優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。

1.火化設(shè)備設(shè)計原則

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

1.2 尊重民族傳統(tǒng)喪葬習(xí)俗和宗教習(xí)慣的原則。該坐式火化機(jī)的涅槃塔式外形及外裝飾圖案均嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)鼗罘鹨笤O(shè)計建造，圖案設(shè)計遵從民族地區(qū)習(xí)俗，已得到藏民的普遍認(rèn)可。

1.3 環(huán)保原則。煙氣排放應(yīng)符合GB13801《燃油式火化機(jī)大氣污染物排放限值》二級以上標(biāo)準(zhǔn)的要求［3］。

1.4 節(jié)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(qū)多地處高原地區(qū)，地理位置偏僻，當(dāng)?shù)貦C(jī)電設(shè)備維修技術(shù)水平相對偏低，設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，維修困難，整套設(shè)備成型后必須能連續(xù)、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)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(jìn)尸系統(tǒng)將遺體送入主燃室進(jìn)行火化，火化生成的煙氣進(jìn)入二次燃燒室、三次燃燒室進(jìn)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(yán)肅穆，符合藏傳佛教的宗教習(xí)慣，又體現(xiàn)出對逝者的尊重和對家屬的慰藉。該坐式火化機(jī)電氣控制流程圖如圖1所示。

3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該坐式火化機(jī)爐體采用涅槃塔式外形、上排煙結(jié)構(gòu)，從下至上分別為主燃室、二次燃燒室、三次燃燒室、空氣預(yù)熱器、煙囪。

圖2 ZS09-01型坐式火化機(jī)外形結(jié)構(gòu)圖

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

圖3 ZS09-01型坐式火化機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

煙氣排放采用文丘里引射式排放系統(tǒng)，由引射風(fēng)機(jī)、文丘里引射器和煙囪組成，同時安裝了LED視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)視煙氣排放，并在操作臺右側(cè)設(shè)置監(jiān)控器控制臺，方便監(jiān)控系統(tǒng)操作。

該坐式火化機(jī)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(nèi)襯鋼骨架支撐。各部分圖案嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)鼗罘鹨蠹庸ぶ谱?，圖案設(shè)計遵從民族地區(qū)習(xí)俗，以免引起民族矛盾。

4.污染物控制

一般的火化機(jī)，焚燒爐污染物控制都是通過加裝除塵裝置達(dá)到較好的煙氣處理效果［4］，但無論是采用機(jī)械式、袋式或是電除塵裝置，這些裝置的運(yùn)行、維護(hù)成本都很高。國家對遺體火化費(fèi)用收取數(shù)額有明確規(guī)定，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，政府很難給予補(bǔ)貼，藏區(qū)地處高原地區(qū)，含氧量只有平原地區(qū)的70%，一般燃油式火化機(jī)的耗油量都很大，如果再加裝后處理設(shè)備，會造成殯儀館入不敷出，難以為繼。鑒于使用地自然環(huán)境及經(jīng)濟(jì)條件限制，該坐式火化機(jī)沒有安裝煙氣后處理設(shè)備。煙氣凈化主要靠燃燒控制，采用二次燃燒技術(shù)凈化煙氣［5］。

為保證煙氣排放效果，同時實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，本坐式火化機(jī)采用很多獨(dú)創(chuàng)設(shè)計：煙氣通道設(shè)置在主燃室外圍，采用雙回程設(shè)計，可以使煙氣在高溫區(qū)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(fēng)噴口，能對煙氣進(jìn)行充分的擾動（3T控制法）［6］。二次燃燒室側(cè)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(nèi)還設(shè)置花格墻結(jié)構(gòu)，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(zhì)分解。傳統(tǒng)的火化機(jī)多數(shù)只有二個燃燒室，該坐式火化機(jī)為了保證煙氣凈化效果，設(shè)置了三次燃燒室，該燃燒室內(nèi)不設(shè)燃燒器，只供給經(jīng)過預(yù)熱后的助燃風(fēng)，設(shè)置三次燃燒室的目的，一是可以增加煙氣在高溫區(qū)的停留時間；二是煙氣從狹小的煙道口進(jìn)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(fēng)的供給，有利于高溫?zé)煔獾倪M(jìn)一步氧化分解。焚燒控制程序能夠根據(jù)爐膛內(nèi)的燃燒工況，自動調(diào)整每個燃燒室的一次風(fēng)量、一次風(fēng)壓，保持爐膛內(nèi)微負(fù)壓狀態(tài)，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(jī)污染物絕大部分被破壞分解，最終火化機(jī)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(huán)境測試分析中心完成了排放性能的常規(guī)測試，測試結(jié)果見表1。這里對表1的測試數(shù)據(jù)作幾點(diǎn)說明：

5.1測試數(shù)據(jù)除一氧化碳外均符合GB13801-2009《燃油式火化機(jī)大氣污染物排放限值》二級以上標(biāo)準(zhǔn)。在煙氣成分的測定中，每一個最終數(shù)據(jù)都是在某一時段內(nèi)三次甚至多次取樣的平均數(shù)值［7］。從原始數(shù)據(jù)分析，污染物的含量在一定范圍內(nèi)波動，雖然絕大部分處于排放合格區(qū)域，但是在燃燒不穩(wěn)定、出現(xiàn)爆燃的情況下，仍然會有少量數(shù)據(jù)超出國家標(biāo)準(zhǔn)，這就要求進(jìn)一步控制燃燒工況，爭取將其波動完全控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，使氣態(tài)常規(guī)污染物的排放進(jìn)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(qū)，海拔3200m左右，含氧量只有平原地區(qū)的70%，一般燃油式火化機(jī)的耗油量都很大，盡管采取了一些控制燃燒的方法，爐膛內(nèi)設(shè)置多路助燃風(fēng)，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(huán)境及經(jīng)濟(jì)條件限制，該坐式火化機(jī)沒有安裝煙氣后處理設(shè)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(dá)到經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益的最佳結(jié)合點(diǎn)，相信其各項性能指標(biāo)將會進(jìn)一步提高。

表1 ZS09-01型坐式火化機(jī)常規(guī)污染物檢測結(jié)果

6.結(jié)論

6.1 ZS09-01型坐式火化機(jī)采用涅槃塔式外形結(jié)構(gòu)，由坐式進(jìn)尸系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、排放系統(tǒng)、外裝飾設(shè)計等幾大部分組成。

6.2 測試數(shù)據(jù)表明，該坐式火化機(jī)的測試項目基本達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，滿足了設(shè)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(jìn)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(dá)到較好的處理能力，相信其各項性能指標(biāo)將會進(jìn)一步提高。

［1］盧軍.火化機(jī)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(jī)通用技術(shù)條件［S］.

［3］GB／T 13801,燃油式火化機(jī)大氣污染物排放限值［S］.

［4］盧軍.火化機(jī)節(jié)能技術(shù)研究［J］.長沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報［J］.2006,（4）:87-89.

［5］丁寶太等.1000kg／h醫(yī)療垃圾焚燒爐的設(shè)計［J］.應(yīng)用能源技術(shù),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(shù)研究［J］.環(huán)境污染與防治,2006,（10）:786-787.

［7］鄧高峰等.150t／d循環(huán)流化床生活垃圾焚燒爐的工藝結(jié)構(gòu)與污染排放［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2003,（1）:81-84.

D632.9 < class="emphasis_bold">［文章標(biāo)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(xué)事業(yè)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(jī)械設(shè)計。