3.2 粒状有机废弃物沸腾燃烧
粒状有机废弃物是指外形相对规整、粒径较小的固体有机废弃物，如木材加工业中产生的锯末、农产品加工中产生的稻壳等、破粒后的橡胶颗粒等。粒状有机废弃物适宜采用沸腾燃烧方式。
3.2.1 沸腾燃烧
沸腾燃烧相当于在火床中当火床通风速度达到粒状有机废弃物沉降速度时的临界状态下的燃烧，粒状有机废弃物由气力系统送入沸腾床中，燃烧所需空气经布风板孔以高速喷向料层，使粒状有机废弃物失去稳定性而在料层中做强烈的上下翻腾运动，因其颇类似沸腾状态，故称为沸腾燃烧。图3-16所示为沸腾燃烧的原理。由于粒状有机废弃物和空气进行剧烈的搅拌和混合，燃烧过程十分强烈，有机废弃物的燃尽率很高（一般可达到96%～98%以上），所以沸腾燃烧能有效地燃烧各种粒状有机废弃物，但由烟气带出的飞灰量也较大，一般需经二级除尘后才能达到排放标准。
图3-16 沸腾燃烧原理
1—燃料管；2—排灰管；3—进气管；4—布风板；5—混合器
为防止沸腾层内灰渣结块破坏燃烧过程，通常在沸腾床内设置埋管受热面，使床内温度维持在800～900℃之间。这些受热面由于受到强烈翻腾料粒的冲刷，使热阻的层流边界层被破坏，故受热面可达到很高的传热系数[可达250～350W/（m2·℃）]。因此，较小的受热面积即可传递大量的燃烧放热量。
3.2.2 沸腾燃烧炉
沸腾炉中，粒状有机废弃物通过螺旋给料机从前墙送入床内。床内布置有倾斜的埋管受热面，空气由风箱经过床底的布风板进入床层，使固体料床（热灰渣）及粒状有机废弃物沸腾起来（流态化）。沸腾床层静止时，高度约为500～600mm，料床中90%～95%左右是热渣，只有5%～10%左右才是新加入的粒状有机废弃物，有机废弃物的尺寸在8～10mm以下，大部分是2～3mm的碎屑。运行时新加入的粒状有机废弃物在气流作用下迅速与灼热的灰渣粒混合，并在一定高度内上下翻腾地进行燃烧。这个一定高度便称为沸腾段（一般为1.0～1.5m）。沸腾段内的温度常维持在850～1050℃。温度之所以保持得较低是为了避免床层内炉料的结渣。沸腾段内的颗粒浓度很大，其中新加入的有机废弃物颗粒只占5%～10%。新加入的粒状有机废弃物进入沸腾段后，和10倍、20倍的炽热炭粒或灰粒混合，因而能迅速着火燃烧，即使是灰分多、水分大、挥发分少的有机废弃物也能稳定地燃烧。并且由于有机废弃物颗粒在沸腾段内上下翻腾，停留时间较长，因此绝大部分颗粒（90%以上）都能燃烧完全。沸腾床上界面以上的炉膛空间称为悬浮段。悬浮段也应有足够的高度和温度，以保证从沸腾段飞出的细粒能够燃尽。沸腾床内用的床料和灰渣，可以从位于沸腾床高度处的溢流口，或从床底部的冷渣排放管中排出。
沸腾燃烧与层燃燃烧的主要不同之处是固体有机废弃物的颗粒大小不同和颗粒在炉膛里的运动特性不同。在沸腾炉中燃烧的固体有机废弃物不是块状，也不是粉状，而是粒径小于10mm的粒状有机废弃物。这些有机废弃物颗粒既不是在炉排上固定不动地燃烧，也不是悬浮在空间燃烧，而是在一定高度内上下翻腾地进行燃烧。正是由于这种新型的燃烧方式，使它具有层燃及粉状燃烧所没有的一些优点。这些优点主要有：
①燃烧稳定，对原料的适应性大。沸腾炉采用较小的有机废弃物颗粒，燃烧面积很大。且颗粒在炉内停留时间长，炉内蓄热量大，混合又十分强烈，因此着火和燃烧都很稳定，可以采用含灰量多、含水量大、挥发分少的有机废弃物来工作，非常适用于固体有机废弃物的燃烧。又由于沸腾炉内温度较低，有利于灰熔点低、含碱量高的有机废弃物工作。所以这种燃烧方式的适应性大。
②沸腾床内传热强烈，可节省受热面钢材。沸腾床内的受热面，由于颗粒上下翻滚，因此传热性能很好，传热系数通常可达230～290W/（m2·K）。这一数值比一般对流传热系数大3～4倍，因而可大大节省受热面耗用的钢材。
③污染物排放较少，对环境保护有利。沸腾床内维持的温度较低，因此燃烧生成的NOx较少，可以大大减轻氮氧化物对大气的污染。
④容积热强度大，锅炉体积小。沸腾炉内燃烧强度很大，炉膛的容积热强度可达1750～2080kW/m3，再加上炉内传热系数大，因此沸腾炉的体积较小，造价较低。
⑤沸腾炉的灰渣具有“低温烧透”的特点，因而灰渣不会软化和黏结，可用作水泥等建筑材料，也可作沥青和塑料的填料，或进行其他综合利用。
沸腾炉虽有上述优点，但在运行过程中也存在不少问题。这些问题主要有：
①飞灰量大，飞灰中含碳量高，因而锅炉热效率低（60%～75%）。
②炉内受热面和炉墙磨损比较严重，沸腾层中埋管一般一年左右就得更换。
③烟尘排放浓度大，一般必须进行二级除尘。
④有机废弃物需破碎至10mm以下，且送风需要压力高（5886～7848Pa）的鼓风机，因而耗电量大。
上述问题严重影响沸腾炉的进一步发展和应用，但随着燃烧技术的进一步发展，这些问题不断得到改善和解决。目前已出现了能发挥沸腾燃烧技术优点，并能克服其不足的循环流化床技术（循环床），并已在实际中开始应用。