大型垃圾焚燒廠垃圾抓斗起重機(jī)選型探討

楊海根，楊凌云

（深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠，廣東 深圳 518029）

大型垃圾焚燒廠垃圾抓斗起重機(jī)選型探討

楊海根，楊凌云

（深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠，廣東 深圳 518029）

簡述了國內(nèi)外大型垃圾焚燒廠垃圾抓斗起重機(jī)配置情況，針對國內(nèi)垃圾焚燒廠大型化的趨勢，探討垃圾抓斗起重機(jī)的選型模式。

大型垃圾焚燒廠；垃圾抓斗起重機(jī)；選型

垃圾抓斗起重機(jī)主要負(fù)責(zé)垃圾焚燒爐供料，并承擔(dān)垃圾搬運(yùn)、攪拌、倒垛等工作。整機(jī)工作環(huán)境惡劣，工作負(fù)荷繁重，維護(hù)保養(yǎng)困難，易發(fā)生故障［1］。垃圾抓斗起重機(jī)一旦出現(xiàn)故障，將直接導(dǎo)致整個(gè)垃圾焚燒廠癱瘓。對大型垃圾焚燒廠而言，這可能造成整個(gè)城市生活垃圾處理系統(tǒng)的混亂，因?yàn)?，在局部區(qū)域構(gòu)建大型垃圾焚燒廠的全負(fù)荷垃圾處理能力替代容量絕非易事。所以，根據(jù)垃圾焚燒廠規(guī)模、工藝需要正確選擇、配置垃圾抓斗起重機(jī)非常重要。一般而言，垃圾抓斗起重機(jī)的選型與以下幾種因素有關(guān)：①垃圾種類；②垃圾處理量；③垃圾貯坑；④攪拌；⑤堆放；⑥投料；⑦進(jìn)垃圾時(shí)間［2］。但隨著垃圾焚燒廠規(guī)模的擴(kuò)大，僅憑以上因素已不能滿足垃圾抓斗起重機(jī)的選型要求。對于大型垃圾焚燒廠，垃圾抓斗起重機(jī)的選型還應(yīng)考慮抓斗起重機(jī)的數(shù)量、給料周期、抓斗容積等因素。

1 起重機(jī)數(shù)量

以前垃圾抓斗起重機(jī)的數(shù)量一般是根據(jù)焚燒廠的規(guī)模設(shè)置（如表1所示）［3］。隨著焚燒爐單爐規(guī)模的擴(kuò)大，垃圾抓斗起重機(jī)的設(shè)置不僅要考慮全廠規(guī)模，更要考慮焚燒爐臺數(shù)及起重機(jī)數(shù)量對操作便利性的影響。

表1 一般垃圾焚燒廠設(shè)置垃圾抓斗起重機(jī)的數(shù)量

垃圾抓斗起重機(jī)的數(shù)量應(yīng)遵循以下原則：①滿足焚燒爐進(jìn)料量的要求；②同軌道布置不超過3臺；③實(shí)際投用數(shù)量不超過焚燒爐進(jìn)料斗數(shù)量，宜備用1臺；④1臺抓斗起重機(jī)對應(yīng)的焚燒爐不宜超過3臺。

大型垃圾焚燒廠抓斗起重機(jī)應(yīng)設(shè)置2臺或以上。焚燒線在3條以內(nèi)時(shí)宜配置2臺起重機(jī)，一般情況為1臺運(yùn)行1臺備用，每臺出力均能滿足所有焚燒線的給料要求及一般的混料工作。

同軌道有2臺以上抓斗起重機(jī)同時(shí)運(yùn)作時(shí)，起重機(jī)活動空間大幅縮減，為避免碰撞，對操作要求較高。因垃圾焚燒廠規(guī)模巨大，同時(shí)投用的抓斗起重機(jī)需超過4臺時(shí)，建議采用垃圾池分池方式或雙層軌道布置。新加坡大士南焚化廠（4 320 t/d）及在建的深圳東部垃圾焚燒處理項(xiàng)目（5 100 t/d）均采用垃圾池分池方式。雙層軌道布置尚無應(yīng)用實(shí)例，存在操作視野受限、抓斗容易碰撞的局限。

2 給料周期

垃圾抓斗起重機(jī)給料周期的確定除了與垃圾焚燒爐處理垃圾能力有關(guān)外，還與垃圾抓斗起重機(jī)運(yùn)行周期及抓斗從事供料作業(yè)所占的時(shí)間比率有關(guān)。

垃圾抓斗起重機(jī)的運(yùn)行周期是指垃圾抓斗起重機(jī)投料作業(yè)1次所需的時(shí)間，即從抓取垃圾起，經(jīng)抓斗卷起、行走、橫移至垃圾焚燒爐進(jìn)料口，然后抓斗開啟，最后橫移、行走、下降到原位置所需的時(shí)間。當(dāng)上述速度和垃圾抓斗起重機(jī)的運(yùn)行距離確定后，垃圾抓斗起重機(jī)的運(yùn)行周期就確定了。表2為垃圾抓斗起重機(jī)常用工作速度，根據(jù)垃圾池的長度及跨度，垃圾抓斗起重機(jī)的運(yùn)行周期一般選擇為2～4 min。

表2 垃圾抓斗起重機(jī)常用工作速度

垃圾抓斗起重機(jī)正常作業(yè)除了抓取垃圾給垃圾焚燒爐供料以外，還需有足夠的時(shí)間進(jìn)行攪拌、混合和堆放等作業(yè)。此外，為降低垃圾抓斗起重機(jī)的故障率及操作人員的勞動強(qiáng)度，還需留有一定的休息時(shí)間。所以，單位時(shí)間內(nèi)抓斗所從事供料的時(shí)間只是其中的一部分，這一時(shí)間比率取值為1/2，即每小時(shí)1個(gè)抓斗用于供料的時(shí)間只有30min左右［4］。因此，每小時(shí)的給料周期為8～15個(gè)。

3 垃圾抓斗容積

抓斗的容積應(yīng)按照起重機(jī)服務(wù)的焚燒爐每小時(shí)處理垃圾量及工作周期確定，一般按照每小時(shí)給料8～15個(gè)給料周期計(jì)算。為降低起重機(jī)的工作負(fù)荷，減少故障率，宜按每小時(shí)給料8～10個(gè)給料周期計(jì)算選型。

通過垃圾焚燒爐處理能力可計(jì)算出抓斗1次供料的量G（t），再根據(jù)抓斗中的垃圾密度D（t/m3）和供料時(shí)抓斗的充滿度f（容積利用率），計(jì)算出所需抓斗的實(shí)際容積V（m3）=G/（Df）。通常垃圾池中未經(jīng)壓縮垃圾的密度為0.30～0.45 t/m3，抓斗中垃圾密度約增加1倍，即壓縮比取2∶1，取值為0.7 t/m3，抓斗充滿度一般為0.9，所以斗內(nèi)密度一般取0.63 t/m3。垃圾抓斗技術(shù)參數(shù)見表3。

表3 垃圾抓斗技術(shù)參數(shù)

垃圾抓斗起重機(jī)的給料能力取決于垃圾抓斗的容積，抓斗越大，給料能力越強(qiáng)。但就操作的便利性和靈活性而言，垃圾抓斗宜小不宜大，抓斗起重機(jī)抓斗的最大張角直徑宜取垃圾池寬度的1/5～1/4。在單位時(shí)間給料量一定的情況下，選取抓斗容積大小的優(yōu)缺點(diǎn)比較見表4。

抓斗容積不能僅憑給料能力確定，要綜合考慮垃圾池尺寸和操作的便利性。

4 垃圾抓斗起重機(jī)配置分析

表5針對常用抓斗容積對不同規(guī)模的大型垃圾焚燒廠垃圾抓斗起重機(jī)的配置比較分析。

表4 抓斗容積大小的優(yōu)缺點(diǎn)

表5 垃圾抓斗起重機(jī)配置比較分析

垃圾抓斗起重機(jī)配置工程實(shí)例如下。

上海江橋生活垃圾焚燒廠：1 500 t/d（500 t/d×3臺），垃圾吊車9 m3×2臺，1用1備，平均每小時(shí)給料周期11個(gè)。

臺北木柵垃圾焚化廠：1 500 t/d（375 t/d×4臺），垃圾吊車10 m3×2臺，無備用，平均每小時(shí)給料周期5個(gè)。

臺灣高雄南區(qū)垃圾焚化廠：1 800 t/d（450 t/d×4臺），垃圾吊車8 m3×3臺，2用1備，平均每小時(shí)給料周期8個(gè)。

荷蘭阿姆斯特丹垃圾焚化廠：2 880 t/d（720 t/d×4臺），垃圾吊車12 m3×3臺，2用1備，平均每小時(shí)給料周期8個(gè)。

新加坡大士南焚化廠：4 320 t/d（720 t/d×6臺），垃圾吊車10 m3×4臺，無備用，平均每小時(shí)給料周期7個(gè)。

5 其它因素

5.1 抓斗液壓系統(tǒng)

大型垃圾焚燒廠一般選用液壓式抓斗，其抓斗開關(guān)動作迅速，抓力大。但因液壓中心、液壓油缸及活瓣等設(shè)備直接安裝在抓斗上，容易污損，保養(yǎng)應(yīng)充分，液壓系統(tǒng)維修要求較高。在選型時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①電機(jī)功率宜大不宜??；②液壓機(jī)組使用可變流量型式優(yōu)于固定流量型式；③液壓管路應(yīng)設(shè)置2道以上的壓力保護(hù)，一道設(shè)在液壓機(jī)出口前，一道設(shè)在控制閥組前；④內(nèi)部液壓軟管應(yīng)盡量縮短，以減小振動磨損破管的幾率；⑤液壓阻力應(yīng)盡可能減小，以降低操作溫度［5］。

5.2 電氣系統(tǒng)

電動液壓抓斗由于起升速度快、高度大等原因，電纜容易受拉造成故障，目前工程實(shí)踐成功解決方案：一是去除電纜卷筒驅(qū)動電機(jī)，電纜卷筒與鋼絲繩卷筒通過鏈條連接同步實(shí)現(xiàn)；二是每條電纜配置一條稍短的韌性好的同步麻繩。2種方式都可確保電纜在升降過程中僅承擔(dān)自身質(zhì)量，以增加電纜壽命。在電氣設(shè)備的配置上，用于消耗多余電力的電阻器散熱板，由于發(fā)熱量驚人，應(yīng)該與電氣盤室分置于不同房間并裝設(shè)冷卻系統(tǒng)，以確保控制電路的操作穩(wěn)定。

6 結(jié)束語

隨著垃圾焚燒廠規(guī)模的擴(kuò)大特別是焚燒爐單爐規(guī)模的擴(kuò)大，垃圾抓斗起重機(jī)的選型不但要考慮滿足進(jìn)料的要求，而且要綜合考慮抓斗起重機(jī)的數(shù)量、給料周期、抓斗容積，以保障操作的便利性和運(yùn)行的可靠性。

［1］杜堅(jiān)壯，岳文翀.半自動垃圾抓斗起重機(jī)電氣配置與功能［J］.起重機(jī)運(yùn)輸，2005（4）：41-42.

［2］建設(shè)部人事教育司.城市生活垃圾焚燒處理技術(shù)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

［3］龔佰勛.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊：固體廢物處理設(shè)備［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［4］梁立軍，張志武.焚燒廠垃圾儲運(yùn)系統(tǒng)及抓斗起重機(jī)的應(yīng)用［J］.工廠動力，2004（3）：58-63.

［5］曹本善.垃圾焚化廠興建與操作實(shí)務(wù)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

Selection of Waste Grab Crane in Large-scale Waste Incineration Plants

Yang Haigen,Yang Lingyun
（Shenzhen Refuse Incineration and Multiple-treatment Plant,Shenzhen Guangdong 518029）

Arrangement situation of waste grab crane in large-scale waste incineration plants at home and abroad was expounded.In accordance with developing trend of large-scale waste incineration plant in China,selection mode of waste grab crane was discussed.

large-scale waste incineration plant；waste grab crane；selection

TH21；X705

B

1005-8206（2011）02-0013-03

2010-10-09

楊海根（1977—），工程師，畢業(yè)于華南理工大學(xué)機(jī)械工程及自動化專業(yè)，曾參與深圳市垃圾中轉(zhuǎn)站改造工程、深圳市東部垃圾焚燒處理項(xiàng)目、深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠煙氣凈化改造工程等環(huán)保類項(xiàng)目。

E-mail：yby_1980@163.com。

（責(zé)任編輯：鄭雯）