機械爐排垃圾焚燒爐新型進料裝置的研究設(shè)計

唐勝華

(重慶三峰卡萬塔環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司，重慶 400084)

機械爐排垃圾焚燒爐新型進料裝置的研究設(shè)計

唐勝華

(重慶三峰卡萬塔環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司，重慶 400084)

根據(jù)中國生活垃圾現(xiàn)狀，結(jié)合爐料進料要求，對機械爐排焚燒爐新型進料裝置進行設(shè)計，增加了料位檢測裝置、水冷循環(huán)裝置、測溫裝置和噴淋防火裝置，可保證供料持續(xù)順暢，提高焚燒爐進料裝置的壽命，有效預(yù)防垃圾自燃導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生。

焚燒爐;新型進料裝置;設(shè)計;功能

機械爐排焚燒爐因其技術(shù)完善可靠，處理規(guī)模大，運行維護方便，對含水率較低的高熱值垃圾或含水率較高的低熱值垃圾都具有較強的適應(yīng)能力，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生活垃圾焚燒處理領(lǐng)域。根據(jù)爐排的結(jié)構(gòu)和運動方式不同，機械爐排焚燒爐的形式多種多樣，但是垃圾燃燒處理過程基本相同:將生活垃圾運到焚燒廠的垃圾存儲池發(fā)酵，再用抓斗送進爐前進料斗及溜槽中，通過溜槽下部的給料器將垃圾推進到爐排上，垃圾隨著爐排的運行向前移動，并與從爐排底部進入的熱空氣進行混合、翻動，從而得以預(yù)熱、干燥、燃燒直至燃燼，燃燼后的爐渣通過除渣裝置清除。為了實現(xiàn)整個焚燒工藝過程，機械爐排垃圾焚燒爐設(shè)置了進料裝置、給料器、爐排、爐膛和灰渣液接收裝置等結(jié)構(gòu)［1］。

1 我國垃圾的現(xiàn)狀和機械爐排垃圾焚燒爐進料裝置的設(shè)計要求

我國城市生活垃圾在進垃圾焚燒處理廠前均沒有經(jīng)過任何分揀、歸類，這些垃圾有大有小，有軟有硬，有干有濕，有塊狀也有帶狀，有的還有毒有害，帶有強烈的異味，可以說是由多種物料組成的混雜物，而且隨著季節(jié)與地區(qū)的不同，垃圾物料組成會有較大的差異，欲通過前處理系統(tǒng)對垃圾進行徹底的分解、破損、篩濾乃至成形，目前技術(shù)上很難實現(xiàn)［2］。由于進料裝置需要同時對多組分多物性，形態(tài)、形狀各異，體積大小不一的混雜物進行輸送，且要保持均勻、連續(xù)、安全可靠，因此就必須在性能設(shè)計上具備多樣性的特點。

機械爐排垃圾焚燒爐進料裝置主要包括進料斗和溜槽，從目前我國垃圾現(xiàn)狀來看，其在設(shè)計上需注意以下幾點:

1)進料裝置最主要的功能是為焚燒爐持續(xù)順暢供料，工作穩(wěn)定、連續(xù)、可靠。

2)進料裝置與焚燒爐爐膛有很好的密封性，確保垃圾燃燒所產(chǎn)生的爐膛高溫?zé)煔獠煌庖?，或外面的空氣不竄入爐膛，保護廠區(qū)環(huán)境不受污染。

3)進料裝置進料要順行，對來料垃圾適應(yīng)性好，防止堵塞和橋架現(xiàn)象，最大限度減少爐料對給料器的沖擊和損壞。

4)進料裝置下部與焚燒爐爐膛相連，熱輻射較高，易使結(jié)構(gòu)變形，造成無法供料。

5)對高熱值垃圾要特別注意防止其自燃，引起進料裝置內(nèi)失火，損害給料器和進料裝置本體結(jié)構(gòu)，嚴重時，垃圾燃燒能從溜槽下部一直向上燃到進料斗，甚至引燃外側(cè)垃圾坑內(nèi)垃圾，引發(fā)災(zāi)難性事故［3］。

2 新型進料裝置的設(shè)計

2.1 新型進料裝置的設(shè)備結(jié)構(gòu)組成

機械爐排垃圾焚燒爐新型進料裝置圍繞上述設(shè)計要求，設(shè)置了進料斗、密封隔離門、溜槽上部、膨脹節(jié)、溜槽下部。將垃圾存儲坑發(fā)酵后的生活垃圾用抓斗送進進料斗內(nèi)，利用垃圾自重連續(xù)不斷地把垃圾傳送到下方與進料斗相連的溜槽中［4］。

在進料斗底部和溜槽之間設(shè)置液壓驅(qū)動的密封隔離門，避免啟、停爐時熱空氣的外溢，同時也可防止燃燒過程中垃圾架橋時火焰通過進料斗外竄。

溜槽主要作為入爐垃圾的儲存空間，確保焚燒處理的連續(xù)運行。溜槽分上下兩部分，兩部分的容積和高度能使垃圾在溜槽內(nèi)形成足夠的料柱，確保焚燒爐爐膛與外界隔離，阻止外界空氣漏入爐內(nèi)或爐內(nèi)煙氣外溢。同時，料柱的高低可通過不同位置的料位檢測裝置進行監(jiān)控。

為了避免發(fā)生垃圾自燃的重大危險事故，在進料斗及溜槽中設(shè)置了防火裝置，分上中下3層，上層防火噴淋裝置設(shè)置在進料斗，中層防火噴淋裝置設(shè)置在溜槽上部，下層防火噴淋裝置設(shè)置在溜槽下部。每層防火噴淋裝置布置一套溫度變送器，輸出溫度信號控制防火噴淋裝置的開閉，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時，防火噴淋裝置自動開啟，噴水滅火降溫。

另外在溜槽下部設(shè)置了水冷套，主要吸收焚燒爐內(nèi)高熱值垃圾燃燒產(chǎn)生的熱輻射能量，降低進料裝置溜槽下部和給料平臺的溫度。水冷套內(nèi)側(cè)敷設(shè)耐熱耐磨耐蝕板，能很好地抵抗燃料對水冷套結(jié)構(gòu)的侵蝕、磨損及變形。

整個進料裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 新型進料裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖

2.2 新型進料裝置的系統(tǒng)組成

經(jīng)上述介紹可以看出，機械爐排垃圾焚燒爐新型進料裝置最大的特點是在傳統(tǒng)進料裝置基礎(chǔ)上增加了料位檢測、料溫檢測、水套冷卻和防火噴淋功能，整個進料裝置系統(tǒng)包括料位控制系統(tǒng)、防火噴淋系統(tǒng)、水冷套水循環(huán)系統(tǒng)以及液壓驅(qū)動系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 進料裝置系統(tǒng)圖

2.3 進料裝置各組成系統(tǒng)的工作原理

生活垃圾機械爐排焚燒爐進料裝置設(shè)置在爐排的前端上部，詳細結(jié)構(gòu)如圖1所示。進料斗1作為接收生活垃圾燃料的裝置，利用燃料自重連續(xù)不斷地把燃料傳送到下方與之相連的溜槽上部3和溜槽下部7內(nèi)。進料斗1呈梯形漏斗式框架，料斗的形狀及進口尺寸滿足接料要求。進料斗1內(nèi)壁面光滑利于垃圾移動，外部加強筋固定在進料斗支座上，用于支撐進料斗自重、燃料的質(zhì)量和燃料進入進料斗時對進料斗的沖擊力。

進料斗1底部設(shè)置了性能良好的密封隔離門裝置2，在啟、停爐時將進料斗與焚燒爐垃圾入口隔離。

溜槽連接進料斗1及爐膛，是燃料進入爐膛的通道。分為上下兩段，兩段之間有金屬膨脹節(jié)4，用于吸收受熱產(chǎn)生的熱膨脹。溜槽主要作為入爐燃料的儲存空間，確保焚燒處理的連續(xù)運行。在運行中，溜槽內(nèi)儲存的燃料要求構(gòu)成一個密封層，起到隔離焚燒爐膛與外界的作用，阻止空氣漏入爐內(nèi)或爐內(nèi)煙氣外溢，還可以防止給料平臺11上的燃料未入爐膛就開始燃燒。

溜槽上部3和溜槽下部7的中心軸線設(shè)置9°或10°的小傾角，防止垃圾直接落下，損壞給料器12和給料平臺11。溜槽的橫截面為矩形，溜槽下部7的矩形截面尺寸從上到下逐漸增加，溜槽下部7前、后墻均有大的折彎，向焚燒爐內(nèi)形成傾斜面，保證燃料給料順暢，避免了垃圾架橋現(xiàn)象的發(fā)生。

在進料斗1和溜槽上部3內(nèi)安裝料位監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測垃圾在進料斗1和溜槽中儲存位置，分為高料位檢測裝置21、低料位檢測裝置18和低低料位檢測裝置17。當(dāng)?shù)竭_到高料位時，停止向進料斗1內(nèi)給料;當(dāng)達到低料位時，發(fā)出報警信號，提醒操作者應(yīng)加快添加燃料;當(dāng)達到低低料位時，發(fā)出報警信號，并停止給料器11繼續(xù)向爐排推料，直到低低料位信號解除。以上所有的料位信號均傳輸?shù)焦SDCS和操作室［5］。

溜槽下部設(shè)置水冷套6，入水口14進水，出水口5出水。當(dāng)水冷套中水吸收爐膛熱輻射、溫度上升達到設(shè)定值時，溫度檢測裝置9將溫度信號傳輸出來，控制水冷套進行換水。從入水口14輸入冷水，出水口5輸出熱水，直至水冷套內(nèi)水溫下降到設(shè)定值，換水完成。水冷套內(nèi)側(cè)敷設(shè)耐熱耐磨耐蝕板13，抵抗燃料對它的侵蝕、摩擦及變形，保護水冷套6結(jié)構(gòu)。

進料裝置共設(shè)置了3層防火裝置，分上中下3層防火，上層防火噴淋裝置20設(shè)置在進料斗1，中層防火噴淋裝置16設(shè)置在溜槽上部3，下層防火噴淋裝置8設(shè)置在溜槽下部7。每層防火噴淋裝置布置一套溫度變送器，輸出溫度信號控制防火噴淋裝置的開閉，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時，各自控制防火噴淋裝置開啟，三層防護，有效地防止了垃圾自燃事故的發(fā)生。

3 結(jié)論

1)機械爐排垃圾焚燒爐新型進料裝置更能適應(yīng)我國各種復(fù)雜垃圾成分爐料的持續(xù)順暢供料，安全可靠，可減少焚燒爐廠區(qū)環(huán)境污染。

2)機械爐排垃圾焚燒爐新型進料裝置對連接爐膛的部分設(shè)計了循環(huán)水冷裝置，使整個進料裝置的工作環(huán)境得到改善，保障了垃圾爐料順行，大大提高了進料裝置的使用壽命。

3)機械爐排垃圾焚燒爐新型進料裝置設(shè)計了料位檢測、溫度檢測及相應(yīng)的噴淋裝置，具有噴淋冷卻爐料、進而防止?fàn)t料燃燒的功能，有效地防范了焚燒廠火災(zāi)事故的發(fā)生。

［1］白良成.生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］楊家林，倪明江，嚴建華，等.城市生活垃圾流化床焚燒爐進料裝置的研究開發(fā)［J］.熱力發(fā)電，2003(7):39-40.

［3］屈超蜀.垃圾焚燒過程特性及焚燒爐設(shè)計概要［J］.重慶大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，1997(5):52-57.

［4］李煜，楊偉，陳維新，等.帶水冷和消防功能的垃圾焚燒爐進料裝置:中國，CN201410203112.7［P/OL］.［2015-01-23］.http://industry.wanfangdata.com.cn/.

［5］陳亮，俞海斌，金建祥，等.引進的600t/d垃圾焚燒爐DCS系統(tǒng)及其控制方案［J］.熱力發(fā)電，2006(2):37-39.

Design of new type of feed device for the mechanical garbage incinerator

TANG Shenghua
(Chongqing Sanfeng Kawanta Environment Industry Co.，Ltd.，Chongqing，400084，China)

According to the situation of living garbage in our country，combining with burden material requirements，it designs a new type of feed device for the mechanical garbage incinerator.This device adds the material level detecting device，cooling water circulation device，temperature measuring device and spray fire protection device.The result shows that the device can ensure the continuous feeding smoothly，improve the life of feeding device，effectively prevent occurrence of garbage natural fire accident.

incinerator;new feeding device;design;function.

X799.3

A

2095-509X(2015)07-0048-03

10.3969/j.issn.2095-509X.2015.07.011

2015-05-15

唐勝華(1978—)，女，四川遂寧人，重慶三峰卡萬塔環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司機械工程師，主要研究方向為余熱利用及發(fā)電、生活垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域工程設(shè)計及技術(shù)研發(fā)。