20世纪60年代以前，用作污泥焚烧的设备主要是多膛式焚烧炉，但由于辅助燃料成本上升和更加严格的气体排放标准，多膛炉逐渐失去竞争力，促使流化床焚烧炉成为较受欢迎的污泥焚烧装置。
流化床焚烧炉于20世纪60年代开始于欧洲，70年代出现于美国和日本。自1962年以来，已有125台流化床焚烧炉在美国安装，其中43台是1988年以后安装运行的。此外，回转式焚烧炉在焚烧工业污泥方面也有大量的工程应用。
1）多膛式焚烧炉（立式多段焚烧炉）
该种焚烧炉由若干用耐火砖砌成的上下串联炉膛和圆柱形钢壳体组成，一般可含有4～14个炉膛，从炉子底部到顶部有一个可旋转的中心轴。每个炉膛上都有搅拌装置，可以耙动污泥，使之以螺旋型轨道通过炉膛。
脱水污泥从炉子顶部注入炉膛，在焚烧的同时向下流动，依次流过各个炉膛。炉内温度中间高两头低，顶部两层起污泥干燥作用，温度为480℃～680℃，可使污泥含水率降至40％以下；中部几层为污泥焚烧层，温度可达760℃～980℃，污泥在此与上升的高温气体和侧壁加入的辅助燃料一并燃烧；下部几层为缓慢冷却层，主要起冷却并预热空气的作用，温度为260℃～350℃，炉渣在此冷却后从底部排灰口排出，而热烟气流到炉子顶部后一部分回流到炉底，一部分经除尘净化后排空。有时，污泥可从顶部第二个炉膛注入，将顶部炉膛作为后燃室，以便燃尽烟气中剩余的碳氢化合物。多膛式焚烧炉由于具有对各种不同含水率的污泥都有较好的适应性、燃烧效率高、燃烧温度易于控制等优点而一度得到了广泛的应用，但在长期的使用过程中发现其二次污染严重。
（2） 炉排型焚烧炉
炉排型焚烧炉是使用最普遍的一种连续式焚烧炉，常在处理量较大的城市生活垃圾焚烧厂中使用。炉排型焚烧炉的特点是垃圾在大面积的炉排上分布，厚薄较均匀，空气沿排片上升，供氧均匀。炉排炉的关键技术是炉排，一般可采用往复式、滚筒式、振动式等型式。由于炉排型焚烧炉的空气是通过炉排的缝隙穿越与垃圾混合助燃，所以，小颗粒的渣土、塑料（粒径<5mm）等废物会阻塞炉排的透气孔，影响燃料效果。针对污泥性状来看，污泥焚烧会阻塞炉排的透气孔，因此炉排炉不适于焚烧污泥。
（3） 旋转窑式焚烧炉
也称为回转炉、回转窑等，主要用于处理有毒有害的医疗垃圾、化工废料、工业污泥等废物。
回转式焚烧炉的燃烧设备主要是一个缓慢旋转的回转窑，其内壁可采用耐火砖砌筑或用管式水冷壁，以保护外筒，回转窑直径一般为4m～6m，长度约10m～20m，由挡轮、托轮支撑，倾斜放置。
根据污泥含水量的高低，一般选择顺流式焚烧系统，被焚烧的固体流向与烟气流动方向相同，回转炉以每分钟几转左右的转速缓慢转动本体，利用内壁耐高温抄板将污泥由下部带到上部，然后靠污泥自重落下。污泥在筒内翻滚，可与空气充分接触，进行较完全的燃烧。污泥由滚筒一端送入，利用热烟气对其进行干燥，在达到着火温度后燃烧，一直到筒体出口排出灰渣。当污泥含水率过高时，可在筒体尾部增加一级炉排，来满足燃尽要求，滚筒中排出的烟气通过垂直的燃尽室，烟气中的可燃成分可在此得到充分燃烧。燃尽室温度一般控制在1000℃～1200℃。回转式焚烧炉因其能自动地对物料连续翻动，对于低热值的污泥或生活垃圾的焚烧相对彻底。但回转式焚烧炉设备投资和运行费用稍高。
（4） 流化床焚烧炉
流化床焚烧技术是近40年来迅速发展起来的一种新型清洁高效焚烧技术。流化床污泥焚烧炉采用一定粒度范围的石英砂作为床料，空气经风帽进入焚烧炉，促使炉内的砂床流化。污泥由给料装置给入焚烧炉后，立即被大量运动着的高温惰性物料冲散并与炽热的砂粒迅速混合，由于床料的蓄热量极大，污泥在流化床中迅速干燥、着火和燃烧，焚烧条件优于其它焚烧设备，能够取得较好的燃烧效率；为了避免污泥中的灰分熔化，一般须将焚烧炉的温度控制在850℃，这对于流化床焚烧炉是可以并容易做到的。
流化床床料材质组成的选用应考虑到不被高温融化，且不得含有氯化钠(钾)或硫酸钠（钾）等低熔点化合物，其粒径应尽可能均匀。一般常用的流化床床料多以二氧化硅（SiO2）为主，其中含有微量的三氧化二铝（Al2O3）及三氧化二铁（Fe2O3）等物。与其它焚烧方式相比，流化床焚烧技术具有以下显著优点：
①废物适应性好，可焚烧低热值、高水分、在其他燃烧装置中难以稳定燃烧的废弃物。
②焚烧效率高，市政污泥属于高水分、低热值废料，对于这类废料的焚烧，流化床具有显著优势。
③燃烧强度高，单位截面的废物处理量大，结构紧凑，占地面积小。
④炉内无活动部件，运行故障少。
⑤能够满足苛刻的环保要求。
因此，流化床污泥焚烧炉在国际上得到了较好的应用。在过去的20年中污泥的焚烧量大幅增加，据不完全统计，在需要焚烧的污泥中约65%以上的污泥是通过流化床焚烧炉实施焚烧处理的。
在污泥处理领域，尤其是大规模的市政污泥处理领域，焚烧设备及系统控制技术距发达国家存在较大差距。本项目通过引进日本的焚烧炉设备及其自动控制的思路和方法，迅速消化吸收并掌握其控制技术，使我院在该领域处于国内领先水平，借助于本项目的研究，使污泥处理工艺更为完善，处理技术更加先进，为进一步推进焚烧炉设备国产化和产业化的发展奠定基础。
