爐排式生活垃圾焚燒爐技術(shù)及應(yīng)用

雷欽平

爐排式生活垃圾焚燒爐技術(shù)及應(yīng)用

雷欽平

介紹我國(guó)生活垃圾的處理現(xiàn)狀，并就垃圾焚燒與填埋處理的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較說明，闡述焚燒處理將成為主要和首選的處理方式；在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵(lì)下，垃圾焚燒將作為低碳經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的新興產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展。介紹目前國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用的機(jī)械爐排式生活垃圾焚燒爐爐排技術(shù)，就各爐排技術(shù)的產(chǎn)品特點(diǎn)等作了詳細(xì)說明；總結(jié)分析爐排爐技術(shù)的特點(diǎn)，并提出了爐排爐的引進(jìn)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化和自主產(chǎn)業(yè)化研發(fā)的發(fā)展方向。

垃圾焚燒；爐排式焚燒爐；應(yīng)用

一、生活垃圾處理現(xiàn)狀和焚燒處理的發(fā)展趨勢(shì)［1-4］

21世紀(jì)以來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，人民生活水平日益提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生量愈來愈大；垃圾填埋處理方式的弊端和產(chǎn)生的矛盾日益顯露，填埋后產(chǎn)生的高濃度滲濾液和大量有害氣體對(duì)環(huán)境污染非常嚴(yán)重，同時(shí)需要占用大量的土地資源。焚燒處理將成為主要的垃圾處理方式，它既能擺脫對(duì)大量土地資源的依賴，又能滿足環(huán)境保護(hù)和資源利用的雙重要求，也符合生活垃圾減量化、無害化和資源化的國(guó)家政策。

近年來，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵(lì)下，我國(guó)的垃圾焚燒廠數(shù)量和處理規(guī)模逐年增加，各大中城市都在陸續(xù)新上垃圾焚燒項(xiàng)目，截止2010年底，已建成的垃圾焚燒廠數(shù)量已超過100座；“十二五“期間，我國(guó)垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)進(jìn)入發(fā)展的黃金期。

二、爐排式生活垃圾焚燒爐技術(shù)及應(yīng)用

生活垃圾焚燒爐按照燃燒方式的不同分為機(jī)械爐排式、流化床式、回轉(zhuǎn)窯式等幾類主要技術(shù)［5］，層狀燃燒方式的機(jī)械爐排式生活垃圾焚燒爐以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)和豐富的結(jié)構(gòu)形式在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛推廣，其應(yīng)用量占全世界垃圾焚燒市場(chǎng)總量的80%以上，已成為國(guó)際上垃圾焚燒處理的主選技術(shù)。

機(jī)械爐排式焚燒爐技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定，適應(yīng)性廣，絕大部分固體垃圾不需要任何預(yù)處理，垃圾焚燒過程中不需要添加輔助燃料，燃燒穩(wěn)定和完全，飛灰量少，爐渣熱灼減率低，且可長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)運(yùn)行。

機(jī)械爐排式焚燒爐技術(shù)的主要工藝流程是：堆棧發(fā)酵的生活垃圾由起重機(jī)液壓抓斗送至進(jìn)料斗，經(jīng)溜槽下落到給料器平臺(tái)，然后在給料小車的往復(fù)推動(dòng)下落到爐膛內(nèi)傾斜向下的機(jī)械爐排上 (爐排分為干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū))；生活垃圾在爐排持續(xù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)下緩慢下移，并逐漸干燥和燃燒；燃燒后的煙氣進(jìn)入爐膛上方的余熱鍋爐煙道，燃燼后的爐渣從爐排尾部落入到水封的除渣設(shè)備中，冷卻后經(jīng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的推頭體推出到焚燒爐外的專用收集裝置中。給料平臺(tái)下方橫向設(shè)置多個(gè)收集和轉(zhuǎn)運(yùn)垃圾滲濾液的收集斗；爐排下方縱向設(shè)置多個(gè)灰斗(一次風(fēng)室)，用以收集爐排漏渣和作為燃燒空氣(一次風(fēng))的進(jìn)入通道。爐排上方設(shè)置了特殊的爐膛形式，并布置有合理的燃燒空氣系統(tǒng)(二次風(fēng))，確保生活垃圾的穩(wěn)定燃燒和完全燃燒。

機(jī)械爐排式焚燒爐有多種爐排形式，目前應(yīng)用的主要有逆推型爐排、順推型爐排、滾筒型爐排等；其主要功能都是爐排作往復(fù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)生活垃圾的移動(dòng)和翻轉(zhuǎn)。目前國(guó)內(nèi)外主要應(yīng)用的機(jī)械爐排式焚燒爐有德國(guó)的馬丁爐排爐技術(shù)、日本的日立造船爐排爐技術(shù)、比利時(shí)的西格斯?fàn)t排爐技術(shù)等，這些技術(shù)在其核心的爐排部分有不同的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)，都得到了實(shí)際應(yīng)用，特別是馬丁爐排爐技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。

（一）馬丁SITY2000爐排爐技術(shù)

馬丁SITY2000爐排爐屬于典型的逆推型機(jī)械爐排，整個(gè)爐排設(shè)置為傾斜向下(傾角為24°)的一個(gè)斜平面，斜平面縱向方向根據(jù)各項(xiàng)目垃圾熱值等情況設(shè)置不同的長(zhǎng)度，橫向方向由結(jié)構(gòu)相同、傳動(dòng)獨(dú)立的爐排列組成，根據(jù)各項(xiàng)目垃圾處理能力的要求設(shè)置不同的爐排列數(shù)。每列爐排都采用結(jié)構(gòu)相同的活動(dòng)爐排片與固定爐排片以行為單位交錯(cuò)布置的方式，活動(dòng)爐排片(行)在固定爐排片(行)上作持續(xù)往復(fù)的逆推運(yùn)動(dòng)。

圖1 SITY2000爐排技術(shù)

爐排采用模塊化設(shè)計(jì)，是系列化的成套產(chǎn)品。SITY2000爐排爐技術(shù)爐排由多個(gè)結(jié)構(gòu)相同、傳動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)立的爐排列組成，爐排列之間設(shè)置固定隔墻；每列爐排都采用前后兩組傳動(dòng)的方式(干燥段和燃燒段活動(dòng)爐排設(shè)置一組傳動(dòng)，燃燼段活動(dòng)爐排設(shè)置一組傳動(dòng))，兩組轉(zhuǎn)動(dòng)的液壓缸及搖臂等裝置統(tǒng)一設(shè)置在爐排前方的給料平臺(tái)下方，檢修維護(hù)方便。每列爐排都由相同的幾種爐排片(主要為一種規(guī)格)，所有爐排片采用相同的安裝方式。

該爐排技術(shù)可根據(jù)各項(xiàng)目垃圾處理能力的要求設(shè)置不同的爐排列數(shù)，是包含200t～1050t/天多種處理能力的系列化產(chǎn)品，目前國(guó)內(nèi)已有200t/天、300t/天、400t/天、500t/天、600t/天等多種系列化的產(chǎn)品得到應(yīng)用，根據(jù)市場(chǎng)需要，800t/天及以上的特大型焚燒爐也將得到推廣和應(yīng)用。

爐排功能性強(qiáng)，垃圾燃燒穩(wěn)定和完全。SITY2000爐排爐技術(shù)是典型的逆推型機(jī)械爐排，爐排片頭部設(shè)置合理的凸臺(tái)，對(duì)垃圾的攪拌和輸送效果都非常良好；同時(shí)采用了較低的機(jī)械負(fù)荷(較大的爐排面積)設(shè)計(jì)；爐排片頭部凸臺(tái)后斜面上均勻布置了一次風(fēng)入孔，爐膛上設(shè)置了均勻的二次風(fēng)入孔，以及合理的燃燒空氣系統(tǒng)和特殊逆流式的焚燒爐膛設(shè)計(jì)，確保了生活垃圾穩(wěn)定燃燒和完全燃燒，其結(jié)構(gòu)形式完全能適應(yīng)中國(guó)城市生活垃圾的熱值低、含水高、灰分重、季節(jié)性變化大等特點(diǎn)，運(yùn)行效果非常好。

爐排片連接緊密，膨脹解決方案合理，漏渣率小。SITY2000爐排爐所有爐排片之間采用無縫隙緊密接觸，每行的爐排片之間采用加工面接觸和螺栓連接固定，移動(dòng)爐排片與固定爐排片之間也采用加工面緊密接觸，確保一次風(fēng)的均勻分布和防止?fàn)t排片上爐渣灰的下漏。每行爐排片與中間隔墻(或兩邊側(cè)墻)間均設(shè)置了合理的膨脹間隙，既能吸收爐排片因受熱產(chǎn)生的橫向膨脹，又能確保每行爐排片在運(yùn)行中與隔墻(或側(cè)墻)的間隙始終維持在非常小的范圍內(nèi)，確保了活動(dòng)爐排片的持續(xù)正常運(yùn)行，又能防止?fàn)t排片上過多的爐渣灰漏到爐排下。

（二）日立造船爐排爐技術(shù)

日立造船爐排爐屬于典型的順推型爐排，爐排縱向分為三個(gè)傾斜向下(傾角為15°)、長(zhǎng)度不同的爐排面，分別稱為干燥段、燃燒段和燃燼段，燃燒段相對(duì)較長(zhǎng)，三段之間設(shè)置了不同高度的落差。每段爐排的爐排片以列為單位縱向分布，固定爐排列與活動(dòng)爐排列交錯(cuò)布置，相互之間設(shè)置了合理的運(yùn)動(dòng)間隙，每列爐排片由多塊相互搭接且固定的爐排片構(gòu)成；活動(dòng)爐排列在液壓驅(qū)動(dòng)下作往復(fù)的順推運(yùn)動(dòng)，每段爐排采用獨(dú)立的傳動(dòng)系統(tǒng)，其液壓缸和驅(qū)動(dòng)搖臂等裝置布置在對(duì)應(yīng)爐排段的前方。

一次風(fēng)孔設(shè)置在每塊爐排片的前端面下方，燃燒段中部橫向設(shè)置了一組剪切刀(撥火裝置)，剪切刀錯(cuò)開布置在固定爐排片中間，在傳動(dòng)軸的帶動(dòng)下作間斷性的上下剪切運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸的液壓缸及搖臂等裝置布置在爐排框架的左右兩側(cè)(框架外側(cè))。

圖2 日立造船爐排技術(shù)

（三）西格斯?fàn)t排爐技術(shù)

西格斯?fàn)t排爐屬于典型的順推型爐排，其縱向由多段(多級(jí))爐排組構(gòu)成，每級(jí)爐排采用結(jié)構(gòu)相似又相對(duì)獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)爐排一個(gè)面布置，向下傾角為21°，每臺(tái)焚燒爐一般由四級(jí)爐排模塊組成，形成干燥區(qū)、氣化區(qū)、燃燒區(qū)和燃燼區(qū)。爐排片以行為單位布置，每級(jí)爐排包括兩行固定爐排片、兩行水平運(yùn)動(dòng)爐排片和兩行上下翻動(dòng)的爐排片；每級(jí)爐排設(shè)置三組獨(dú)立的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，每組傳動(dòng)由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)(爐排框架左右兩側(cè)各一個(gè))，其中一組傳動(dòng)控制兩行爐排片的水平運(yùn)動(dòng)，另外兩組傳動(dòng)分別控制兩行爐排片的上下翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

多個(gè)均勻分布的一次風(fēng)孔設(shè)置在每行翻轉(zhuǎn)爐排片的前端，運(yùn)行中每級(jí)爐排的水平運(yùn)動(dòng)和翻動(dòng)運(yùn)動(dòng)配合進(jìn)行，有效控制生活垃圾的輸送和攪拌，確保垃圾的充分干燥和燃燒。

圖3 西格斯?fàn)t排技術(shù)

（四）其它爐排爐技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的還用日本田熊、日本杰富意、德國(guó)斯坦米勒公司、杭州新世紀(jì)等公司的爐排爐技術(shù)。

田熊SN、杰富意(JFE)和斯坦米勒(STM)爐排爐都是順推型機(jī)械爐排，活動(dòng)爐排片和固定爐排片以行為單位交替布置，活動(dòng)爐排片行在液壓傳動(dòng)下做往復(fù)的順推運(yùn)動(dòng)；爐排縱向分為長(zhǎng)度不同的干燥、燃燒和燃燼3段，3段之間設(shè)置了一定高度的落差，各段活動(dòng)爐排采用獨(dú)立的液壓驅(qū)動(dòng)。這三種爐排技術(shù)在各段爐排長(zhǎng)度和傾角的設(shè)置、爐排片和傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式、爐膛形式及燃燒空氣的布置等方面有不同的設(shè)計(jì)，具有各自的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)都有應(yīng)用。

杭州新世紀(jì)兩段式爐排爐采用了逆推和順推相結(jié)合的方式，干燥和燃燒區(qū)域設(shè)置為一段 (逆推爐排)，燃燼區(qū)域設(shè)置為一段(順推爐排)。

三、爐排式生活垃圾焚燒爐技術(shù)的發(fā)展

2000年，三峰環(huán)境公司引進(jìn)世界一流的德國(guó)馬丁SITY2000垃圾焚燒和煙氣凈化處理全套技術(shù)，經(jīng)過十年的消化、吸收，完全實(shí)現(xiàn)了技術(shù)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，并結(jié)合中國(guó)生活垃圾的實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。三峰環(huán)境公司建成了全球最大的焚燒爐專業(yè)化總裝基地，每年可生產(chǎn)近50臺(tái)套的焚燒爐產(chǎn)品；SITY2000垃圾焚燒技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，三峰環(huán)境公司的馬丁爐排爐技術(shù)在重慶同興、福州紅廟嶺等近20個(gè)垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目中得到應(yīng)用，有力地促進(jìn)了爐排爐技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展。

日立造船、西格斯等其它爐排爐引進(jìn)技術(shù)在國(guó)內(nèi)也得到了廣泛應(yīng)用，并也逐步實(shí)現(xiàn)了技術(shù)裝備的國(guó)產(chǎn)化。

國(guó)內(nèi)多家企業(yè)在進(jìn)行焚燒爐技術(shù)產(chǎn)品的自主研發(fā)，自主品牌的產(chǎn)品也將得到進(jìn)一步的推廣應(yīng)用，這也將逐漸打破國(guó)外技術(shù)的限制。結(jié)合中國(guó)城市固廢處理的實(shí)際需求，目前單一焚燒生活垃圾的爐排爐技術(shù)也將逐漸向可進(jìn)行生活垃圾與污泥混燒等的新技術(shù)發(fā)展，爐排爐技術(shù)將為國(guó)家的環(huán)保事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

[1]中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)城市生活垃圾處理委員會(huì).我國(guó)城市生活垃圾處理行業(yè)2008年發(fā)展綜述[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2009（6）.

[2]中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)城市生活垃圾處理委員會(huì).我國(guó)城市生活垃圾處理行業(yè)2009年發(fā)展綜述[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（7）.

[3]中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)城市生活垃圾處理委員會(huì).我國(guó)城市生活垃圾處理行業(yè)2010年發(fā)展綜述[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2011（4）.

[4]徐文龍，劉晶昊.我國(guó)生活垃圾焚燒處理現(xiàn)狀及“十二五”發(fā)展趨勢(shì)[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2011（5）.

[5]GB/T 18750-2008.生活垃圾焚燒爐及余熱鍋爐[S].

X705

A

1673-1999（2011）16-0071-02

雷欽平，男，重慶人，重慶三峰環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司（重慶 400084）一級(jí)注冊(cè)建造師，從事生活垃圾焚燒發(fā)電經(jīng)營(yíng)管理工作。

2011-08-12