3.3 粒状有机废弃物流化燃烧
流化燃烧是基于气固流态化的一项燃烧技术，其适应范围广，能够燃烧一般燃烧方法无法燃烧的含水率较高的有机废弃物等，如城市生活垃圾。此外，流化燃烧技术可以降低尾气中氮与硫的氧化物等有害气体含量，保护环境，是一种清洁燃烧技术。
3.3.1 流化燃烧
根据风速和有机废弃物颗粒的运动，燃烧炉内的有机废弃物可分为固定层、沸腾流动层和循环流动层。
（1）固定层
气体速度较低，有机废弃物颗粒保持静态，气体从有机废弃物颗粒间通过（如炉排炉）。
（2）沸腾流动层
气体速度超过流动临界点的速度，颗粒中产生气泡，颗粒被搅拌产生沸腾状态（如沸腾炉）。
（3）循环流动层
气体速度超过极限速度，气体和颗粒激烈碰撞混合，颗粒被气体带着飞散（如燃煤发电锅炉）。
流化床燃烧炉主要是沸腾流动层状态。一般需将有机废弃物粉碎到20mm以下再投入炉内，有机废弃物颗粒和炉内的高温（650～800℃）惰性介质接触混合，瞬时气化并燃烧。未燃尽成分和轻质颗粒一起飞到上部燃烧室继续燃烧。一般认为上部燃烧室的燃烧占40%左右，但容积却为流化层的4～5倍，同时上部的温度也比下部流化床层高100～200℃，通常也称其为二燃室。
不可燃物沉到炉底和惰性介质（砂）一起被排出，然后将惰性介质和不可燃物分离。惰性介质回炉循环使用。有机废弃物灰分的70%左右作为飞灰随着燃烧烟气流向烟气处理设备。
惰性介质可保持大量的热量，有利于再启动。而且即使是湿含量大、热值低的有机废弃物，在加入流化床后的短时间内，能通过惰性介质传热而迅速实现着火燃烧，因此流化燃烧技术的一个明显优点是能燃烧那些低热值的有机废弃物，但是，考虑到低温操作环境下所排出的气体，通常需添加一些含有较高热值的燃料。另外，流化燃烧对原料的预分类等有严格的要求。
3.3.2 流化床燃烧装置
流化燃烧具有混合均匀、传热和传质系数大、燃烧效率高、有害气体排放少、过程易于控制、反应能力大等优点，因此利用流化床燃烧装置对固体有机废弃物进行热化学处理越来越受到人们的关注。然而，单独的固体有机废弃物形状不规则，呈线条状、多边形、角形等，当量直径相差较大，受到气流作用容易破碎和变形，在流化床中不能单独进行流化。以锯末为例，气流通入以纯锯末为流化物的流化床中，床中将出现若干个弯曲的沟流，大部分气体从中溢出，无法实现正常的流化。通常加入廉价、易得的惰性物料如砂子、白云石等，使其与有机废弃物构成双组分混合物，从而解决了难以流化的问题。
图3-17是流化燃烧技术的典型装置。流化床燃烧炉是一个圆柱形容器，底部装有称为布风板的多孔板，板上放置载热体（砂），作为燃烧炉的燃烧床。空气（或其他气体）由容器底部喷入，砂子被搅成流动态，有机废弃物被喷入燃烧床内，由于燃烧床内迅速的热传递而立刻燃烧，烟道气的燃烧热即被燃烧床吸收。燃烧时砂床和有机废弃物之间进行热传递。有机废弃物在燃烧床中由向上流动的空气使其呈悬浮状态，直到烧尽，烧成的灰由烟道气带到炉顶排出炉外。在燃烧床中要保持一定的气流速度（一般为1.5～2.5m/s），气流速度过高会使过多的未燃烧有机废弃物被烟道气带走。
图3-17 流化燃烧技术典型装置
在流化床的床料中，炽热的灰渣占95%，占床料5%的新加入的有机废弃物进入床中就被床料吞没并迅速点火燃烧。这种优越的点火条件是其他燃烧方式无法比拟的，几乎可以燃烧任何有机废弃物。流化床中有机废弃物颗粒的扰动很剧烈，有机废弃物不仅点火迅速，而且与空气混合良好，温度均匀，在较低的过量空气系数下即可充分燃烧。
流化床一般采用石英砂作为惰性介质，依据气固两相流理论，当流化床中存在两种密度或粒径不同的颗粒时，床中颗粒会出现分层流化，两种颗粒沿床高形成一定相对浓度的分布。占份额较小的有机废弃物颗粒粒径大而轻，在床层表面附近浓度很大，在底部的浓度接近零。在较低的风速下，较大的有机废弃物颗粒也能进行良好的流化，而不会沉积在床层底部。料层的温度一般控制在800～900℃之间，属于低温燃烧。
流化床有炉体小、燃烧炉渣的热灼减率低（约1%）、炉内可动部分设备少的优点。此外，流化床燃烧炉燃烧时固体颗粒激烈运动，颗粒和气体间的传热、传质速率快，因而处理能力大。但与机械炉排炉相比，流化床燃烧炉有以下缺点：比机械炉排炉多设置流动砂循环系统，且流动砂造成的磨损比较大；燃烧速率快，燃烧空气的平衡较难，较易产生CO；炉内温度控制较难。
目前采用流化床燃烧有机废弃物已工业化。瑞典通过将树枝、树叶、森林废弃物、树皮、锯末和泥炭的碎片混合，然后送到热电厂，在大型流化床锅炉中燃烧利用。其有机废弃物处理能力达到55kW·h，占总能耗的16.1%。虽然有机废弃物的含水率高达50%～60%，锅炉的热效率仍可达80%。美国爱达荷能源公司生产的媒体流化床锅炉，其供热（1.06～1.32）×106kJ/h。该系列锅炉对有机废弃物的适应性广，燃烧效率高达98.5%，环保性能好，可在流化床内实现脱硫，装有多管除尘器和湿式除尘器，排烟浓度小于24.42mg/m3。我国哈尔滨工业大学开发的12.5t/h甘蔗流化床锅炉、4t/h稻壳流化床锅炉、10t/h碎木和木屑流化床锅炉也得到应用，燃烧效率可达99%。