垃圾焚燒爐翻轉(zhuǎn)軸加工及燃燒系統(tǒng)研究

羅國(guó)衡

(佛山市南海綠電再生能源有限公司，廣東 佛山528200)

垃圾焚燒爐排組合設(shè)備是機(jī)械爐排焚燒爐非常重要的設(shè)備之一，和垃圾焚燒爐別的設(shè)備共同組合成為整體的焚燒系統(tǒng)，以用在城市生活垃圾以及工業(yè)垃圾的焚燒處理。我們知道，垃圾焚燒爐中的翻轉(zhuǎn)中間軸為焚燒爐排組合設(shè)備中極其關(guān)鍵和重要的部件，利用翻轉(zhuǎn)軸作反復(fù)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，以此帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)爐的排片上下翻動(dòng)，把垃圾層床于具備位置直起來(lái)，破壞之前的垃圾層床、導(dǎo)致之前形成的層床錯(cuò)動(dòng)，或者破斷燃燒導(dǎo)致的較硬殼面與熔斷層，把一次助燃風(fēng)鼓入至垃圾層床的里部，就好像拔火一樣，以此使得垃圾可以完全的、充分地燃燒。

1 垃圾焚燒的背景介紹

從十九世紀(jì)中期開(kāi)始，西方發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)始著手設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)垃圾焚燒的相關(guān)設(shè)備。運(yùn)用垃圾焚燒技術(shù)以及設(shè)備最主要的作用是：

第一，在高溫下實(shí)施垃圾的無(wú)共害化處理，除去細(xì)菌和病原體；

第二，產(chǎn)生能夠加以使用的灰渣；

第三，避免因?yàn)槿紵霈F(xiàn)的煙塵與氣味；

第四，將垃圾中所固有的能量轉(zhuǎn)化為蒸汽以及電能等加以利用；

第五，以盡最小的成本實(shí)施垃圾的焚燒處理；

第六，焚燒全部不能利用的可以燃燒的廢棄物。

2 垃圾焚燒爐翻轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)介紹

通常，垃圾焚燒爐整條翻轉(zhuǎn)軸的總長(zhǎng)度為10.480米左右，由翻轉(zhuǎn)端軸、翻轉(zhuǎn)中間軸、翻轉(zhuǎn)端軸、翻轉(zhuǎn)支撐軸以及右邊的支撐軸總共五段，利用法蘭連接的方式組合而成。垃圾焚燒爐需要不停的作反復(fù)45°旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，翻轉(zhuǎn)軸的兩端與翻轉(zhuǎn)中間軸中的翻轉(zhuǎn)中心線組裝之后，一定要同軸，不然翻轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)會(huì)很不順暢甚至直接卡死，最嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致法蘭的連接螺栓會(huì)剪斷。

翻轉(zhuǎn)端軸的左右兩端與翻轉(zhuǎn)中間軸均為分開(kāi)單獨(dú)工作的，組裝完成之后一要保證旋轉(zhuǎn)中心線同軸，各軸的加工基準(zhǔn)一定要統(tǒng)一。各垃圾焚燒爐為了保證翻轉(zhuǎn)軸的左右兩端和翻轉(zhuǎn)的中間軸有著統(tǒng)一的加工基準(zhǔn)，一定要與生產(chǎn)的實(shí)際情況下相結(jié)合，設(shè)計(jì)出兩套工裝，一套使用在加工翻轉(zhuǎn)端軸，另一套使用在加工翻轉(zhuǎn)中間軸。此兩套工裝結(jié)構(gòu)是一模一樣的，只不過(guò)是所加配重不一樣。

垃圾焚燒爐翻轉(zhuǎn)中間軸（如圖1所示）的結(jié)構(gòu)主要是由一件兩端法蘭、圓弧板以及一對(duì)耳板與加強(qiáng)板焊接而組成。兩端法蘭都有兩個(gè)一樣的鉸制螺栓孔，其主要作用是為了保障翻轉(zhuǎn)中間軸可以準(zhǔn)確的定位，保障安裝的精度。另外，圓弧板中間部位需要加工出半徑是260毫米、寬度是160毫米的凹面，使之可以和支撐輪向接觸。站在翻轉(zhuǎn)軸整體角度看，加工之后的260毫米圓弧中心線實(shí)際為旋轉(zhuǎn)中心線，需要和左右兩端的翻轉(zhuǎn)端軸其旋轉(zhuǎn)中心線完全重合。

3 工裝設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

觀察圖1中的結(jié)構(gòu)能夠發(fā)現(xiàn)R260毫米圓弧中心線和法蘭中心為不同心的，R260毫米圓弧中心線和法蘭中心的坐標(biāo)關(guān)系如圖2。利用該坐標(biāo)之間的關(guān)系，本文構(gòu)思了一個(gè)較為簡(jiǎn)單的圓盤，該大圓盤的圓心和R260毫米的圓弧中心能夠重合，相對(duì)R260毫米圓弧中心來(lái)說(shuō)，法蘭中心的坐標(biāo)是（-40，-135）。為了可以準(zhǔn)確的定位整個(gè)的翻轉(zhuǎn)中間軸，以法蘭中心的坐標(biāo)（-40，-135）作為圓心，將2-準(zhǔn)70毫米凹止口與2-準(zhǔn)32HY7鉸制螺栓孔，同時(shí)將5-準(zhǔn)30樣的圓孔制作出來(lái)（主要作用是為了裝上螺栓達(dá)到加緊工件的目的）。

圖1 翻轉(zhuǎn)中間軸其結(jié)構(gòu)平面圖

圖2 配重示意圖

3.2 配重的設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算，可以知道翻轉(zhuǎn)中間軸的重心與大圓盤相比較而言存在的坐標(biāo)關(guān)系，如圖2所示。翻轉(zhuǎn)中間軸的重心大圓盤圓心相比較而言是偏心的，為了有效地提升垃圾焚燒的穩(wěn)定性，一定要增加配重，因?yàn)镽260毫米圓弧所對(duì)的圓心角僅僅只有95°，加工之后不能使用量規(guī)等一般性的測(cè)量工具測(cè)量直徑或者是半徑值。因此為了能更好的測(cè)量，在設(shè)計(jì)之初，配重則需要有一段和260毫米圓弧有關(guān)大小的圓盤圓心的對(duì)稱。

在未加工翻轉(zhuǎn)中間軸時(shí)，在配重中，有180 mm長(zhǎng)的準(zhǔn)120 mm圓鋼上端有一小部分突出準(zhǔn)520 mm圓范圍，當(dāng)加工第一件翻轉(zhuǎn)中間軸弧面時(shí)，突出部分也一起被切削。當(dāng)翻轉(zhuǎn)中間軸被加工弧面尺寸達(dá)到R260 mm時(shí)，突出部分被切削成一段與準(zhǔn)260 mm弧面同心的圓弧。由此圓弧就可以用量規(guī)測(cè)量R260 mm弧面的加工尺寸。

4 系統(tǒng)介紹

十九世紀(jì)七十年代，世界上第一臺(tái)垃圾焚燒設(shè)備在英國(guó)投入使用。那時(shí)候的垃圾水分與灰分均較大，所以其發(fā)熱量非常低并相當(dāng)難焚燒，故那臺(tái)垃圾焚燒設(shè)備的工作狀況不好，沒(méi)有多久就停止了運(yùn)行。針對(duì)垃圾品質(zhì)的低劣以及焚燒難的問(wèn)題，應(yīng)該使用雙層爐排。在上世紀(jì)八十年代中期，英國(guó)有關(guān)研究者就試圖把垃圾和煤混合燃燒，以此改變某些垃圾難燒的性質(zhì)。但是種種嘗試都沒(méi)有收到很好的效果，而且那時(shí)候的煙囪較為低矮，導(dǎo)致周圍的環(huán)境受到嚴(yán)重污染。為了有效地解決污染等問(wèn)題，研究者首先使用的方法是把焚燒垃圾的溫度提升至600℃，后來(lái)又提升至800℃~1 200℃。那時(shí)候的人們已經(jīng)知道燃燒空氣量以及投入的方式對(duì)煙氣溫度有著很大的影響，所以相繼使用加高煙囪、引風(fēng)機(jī)以及配置送風(fēng)機(jī)等措施，這樣就能有效地增加通風(fēng)量以及滿足焚燒時(shí)所需的空氣。

整套處理系統(tǒng)由下列兩部分組成：助燃系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)。

（1）助燃系統(tǒng)

所謂的助燃系統(tǒng)其主要作用是為了點(diǎn)火開(kāi)爐以及加速垃圾的燃燒，天燃?xì)馊剂弦约翱諝庠谌紵鞯娜紵^內(nèi)結(jié)合燃燒能夠借助調(diào)節(jié)燃燒空氣以及燃燒頭獲取最好的燃燒參數(shù)，所燃燒至盡的氣體在燃燒頭內(nèi)可以再次循環(huán)，能夠使得污染物，特別是氮氧化物的排放大大減少。它具備全自動(dòng)管理的燃燒程序、自動(dòng)判斷以及提示故障等多種功能。物體燃燒器可以在程控器最大控制下，實(shí)施自動(dòng)點(diǎn)火。燃燒器能夠手動(dòng)調(diào)節(jié)空氣的流量以此改變火焰的大小，同時(shí)也設(shè)置有調(diào)壓閥，以此保障出口的氣壓穩(wěn)定，并且也能夠利用調(diào)整供氣的壓力來(lái)對(duì)燃?xì)饬窟M(jìn)行調(diào)節(jié)的大小。

（2）焚燒系統(tǒng)

垃圾焚燒爐本體是由保溫材料、耐火材料以及絕熱材料砌筑于爐排上部的腔體，同時(shí)外面包裹鋼板以防止煙氣泄漏，且能夠使得爐本體的表面溫度低于50℃。在爐本體的側(cè)面設(shè)置有檢修門，同時(shí)輔助性的點(diǎn)火燃燒器也設(shè)置于側(cè)面，爐本體設(shè)置有操作臺(tái)。

在垃圾焚燒爐膛內(nèi)煙氣從下向上沖刷物料，將物料中的水分烘干，使物料及時(shí)著火，而且前后拱耐火材料蓄熱又輻射物料，從而保證了物料燃燒溫度，延長(zhǎng)了煙氣的停留時(shí)間，使物料及飛灰中的有機(jī)物燃燒完全，提高了有害物質(zhì)的銷毀率。

爐本體以高溫耐火材料做襯，中間是隔熱材料，外層是保溫材料，可減少爐本體的熱損失，提高焚燒效率；外表用鋼板作保護(hù)層，防止漏風(fēng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

借助上面的工裝加工的翻轉(zhuǎn)中間軸R260毫米弧面，能夠把工件精度轉(zhuǎn)移至工裝自身的制作精度上，使用數(shù)控機(jī)床加工此類型工裝是一件非常容易的事情，能夠起到節(jié)約成本以及提高精度的效果。并且，使用同一工裝進(jìn)行加工，能夠保證每一個(gè)工件加工的精度一致，有效地提升了品質(zhì)穩(wěn)定性。同時(shí)，加工翻轉(zhuǎn)端軸其軸身所使用的工裝與翻轉(zhuǎn)中間軸的加工工裝構(gòu)造基本相同（所加配重有所不同），此兩套工裝均是使用數(shù)控機(jī)床制作，其誤差非常小。使用誤差非常小的兩套工裝加工翻轉(zhuǎn)端軸以及翻轉(zhuǎn)中間軸，能夠保證此三段軸的同軸度的精度，同時(shí)互換很強(qiáng)。經(jīng)過(guò)測(cè)量整條的翻轉(zhuǎn)軸的同軸度，都能夠達(dá)到相關(guān)要求，證明該工裝設(shè)計(jì)的目的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，有效地解決翻轉(zhuǎn)軸同軸度很難保證的問(wèn)題。該工裝制作成本雖然較低，不過(guò)，在焚燒爐制作中卻發(fā)揮了非常重要作用，不僅有效提升了翻轉(zhuǎn)軸的品質(zhì)，同時(shí)大大的縮短了制作時(shí)間。

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