我國垃圾焚燒廠機械爐排型式分析

李健峰

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的加快，垃圾圍城在中國早已是普遍現(xiàn)象。當(dāng)前，城市生活垃圾累積堆存量已達(dá)80億噸，占地80多萬畝，且垃圾產(chǎn)生量仍以5%-8%的速度增長，占地量以平均每年4.8%的速度持續(xù)增長。全國668個城市中，有2/3的城市處于垃圾包圍之中，其中1/4已無填埋堆放場地，“垃圾圍城”現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，對公共環(huán)境和公眾健康的危害也日益凸現(xiàn)，也給中國的城市敲響了警鐘。而在世界范圍內(nèi)，已有2000多座生活垃圾焚燒發(fā)電廠，歐盟于2001年就出臺了填埋禁令，歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)70%-90%的生活垃圾均焚燒處理。通過焚燒后，垃圾可以減容90%，減量80%。據(jù)《“十二五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，截止到2015年年底，我國投產(chǎn)和在建的生活垃圾焚燒發(fā)電廠超過300座。垃圾焚燒發(fā)電將成為我國城市處理垃圾的主要方式。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；機械爐；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.024

1 爐型工藝選擇

目前，在垃圾焚燒領(lǐng)域中技術(shù)成熟的焚燒爐型主要有機械爐排爐、流化床、回轉(zhuǎn)窯，這三種爐型基本原理如下：

1.1 機械爐排爐

靠爐排的運動，使垃圾移動、翻轉(zhuǎn)，與高溫氣體充分接觸后燃燒燃燼。根據(jù)爐排型式不同，爐排爐又分為往復(fù)式、順推式、逆推式和階梯式等。

1.2 流化床

由預(yù)熱后熱空氣吹動垃圾，使其呈流態(tài)化燃燒，未燃燼顆粒經(jīng)爐內(nèi)高溫分離后，返回爐膛內(nèi)循環(huán)燃燒燃燼。

1.3 回轉(zhuǎn)窯

垃圾在回轉(zhuǎn)窯中翻轉(zhuǎn)、前進(jìn)燃燒，直至燃燼。

目前我國垃圾分類做得還很不到位，所以我國的垃圾存在著成分復(fù)雜，水分高，熱值低的特點，而機械爐排爐具有垃圾適應(yīng)性強，技術(shù)成熟，應(yīng)用時間最早，是我國應(yīng)用最廣泛的垃圾焚燒爐型。截止到2014年底已正式投運的181座生活垃圾焚燒設(shè)施中，爐排爐焚燒廠共133座，占73.5%；另外46座采用流化床技術(shù)，占25.4%；以及2座回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處理設(shè)施。

2 機械爐排型式比較

2.1 三菱-馬丁爐排

2.1.1結(jié)構(gòu)特點：

三菱-馬丁爐排是逆推往復(fù)式爐排，活動爐排與固定爐排以行為單位交錯布置，按一定的斜度依次排列，當(dāng)爐排片上的垃圾在重力作用下向下移動的同時，垃圾料層下部受與重力方向相反的傾斜推力，使得一部分垃圾沿爐排表面往相反方向移動，產(chǎn)生了向上運動，由此完成垃圾層的充分?jǐn)嚢琛?/p>

2.1.2 優(yōu)點

（1）灼熱的物料沿爐排表面向上滑動，使新加入的垃圾與灼熱層混合在一起，因此干燥和點火可在很短時間內(nèi)完成；

（2）在燃燒過程中，整個垃圾層被均勻攪拌，以達(dá)到完全燃燒。在后燃燒階段，殘留可燃物通過同樣的逆推方式送回燃燒區(qū)，繼續(xù)燃燒，使燃燒更充分；

（3）由于垃圾層能充分?jǐn)嚢?，因此料層非常平整，燃燒狀態(tài)穩(wěn)定；

（4）由于逆向推動可相應(yīng)延長垃圾在爐內(nèi)的停留時間，爐床長度小，可減少安裝占地，因此在處理能力相同的情況下，爐排面積可以小于順推爐排。

2.2 西格斯?fàn)t排

2.2.1 結(jié)構(gòu)特點

西格斯?fàn)t排是由不同爐排單元組成的往復(fù)階梯式順推爐排。每個標(biāo)準(zhǔn)爐排單元都由固定式爐條、滑動式爐條和翻動式爐條相互結(jié)合而成，并且可以各自單獨控制。每個爐排組模塊包括2排固定爐排片，2排水平滑動爐排片和2排上下翻動的爐排片。每個爐排組模塊的框架兩側(cè)分別設(shè)置獨立的三組液壓驅(qū)動，其中一組驅(qū)動兩行爐排片的水平運動，另外兩組分別驅(qū)動兩行爐排片的上下翻轉(zhuǎn)運動。

2.2.2 優(yōu)點

（1）它適應(yīng)于寬范圍熱值變化的垃圾的燃燒，負(fù)荷變化范圍為70%-110%；

（2）能夠?qū)⑤斔蛣幼鳎ㄋ竭\動）、攪拌和通風(fēng)動作（垂直運動）區(qū)分開的爐排控制系統(tǒng)，相互獨立，操作靈活性高。其獨特的爐排技術(shù)，使滑動爐排推動垃圾向前運動并決定了垃圾層厚度及停留時間；擺動爐排則起到攪拌垃圾層的作用。使系統(tǒng)很容易根據(jù)垃圾成分變化做出相應(yīng)調(diào)整，特別適合低熱值、高水分的中國垃圾；

（3）采用預(yù)組裝和模塊化結(jié)構(gòu)，每個模塊是通用的，且均在制造廠進(jìn)行預(yù)組裝和測試，施工周期縮到最短；一次風(fēng)通過水平開孔而不是垂直開孔進(jìn)入爐膛，這樣減少了垃圾漏屑量；同排爐排片之間無摩擦，相鄰爐排片之間采用柔性刮片，無摩擦；

（4）一次風(fēng)由5臺風(fēng)機為對應(yīng)的爐排區(qū)段提供，分區(qū)獨立輸送到各爐排單元，優(yōu)化送風(fēng)量，達(dá)到最佳燃燒效果，便于對燃燒的控制。

2.3 日立造船爐排

2.3.1 結(jié)構(gòu)特點

日立造船爐排是順推往復(fù)式爐排，爐排為縱列布置，固定爐排列與活動爐排列交錯布置，垃圾依靠自身重力、活動爐排列的往返運動對垃圾層產(chǎn)生的縱向推力及剪力向前推進(jìn)；各段爐排間設(shè)置了較大落差以增強燃燒效果；并在燃燒段固定爐排設(shè)置剪切刀，該裝置可松動垃圾塊、使垃圾層均勻，一次風(fēng)分布均勻，可避免垃圾在爐排上結(jié)團而影響垃圾的透氣性、燃燼程度及在垃圾層產(chǎn)生風(fēng)洞。

2.3.2 優(yōu)點

（1）爐排很適應(yīng)國內(nèi)的高水分、低熱值垃圾；剪切刀的設(shè)置對于含水量高的垃圾燃燒結(jié)塊有明顯的破碎效果；將一次風(fēng)溫度加熱到300?C，可以有效地提高垃圾焚燒處理的適應(yīng)范圍；爐排下設(shè)置多個風(fēng)室有利于燃燒空氣的調(diào)節(jié)；空冷壁的設(shè)置有利于防止?fàn)t墻結(jié)焦；

（2）爐排上設(shè)置落差，使垃圾翻轉(zhuǎn)、松散；活動爐排與固定爐排相互運動，可以清除爐排片間的積灰，避免堵塞；

（3）僅在前墻和后墻設(shè)置水冷壁，兩邊的側(cè)墻不設(shè)置水冷壁而采用風(fēng)冷技術(shù)，設(shè)置專門的冷卻風(fēng)機對側(cè)墻進(jìn)行風(fēng)冷；提高了垃圾焚燒爐爐膛內(nèi)的溫度。

2.4 荏原HPCC爐排

2.4.1 結(jié)構(gòu)特點

荏原HPCC爐排是水平往復(fù)式階梯順推爐排，爐排采用的是爐寬方向爐排片列在垃圾輸送方向間隔布置，前后動作的橫列往復(fù)運動階梯式結(jié)構(gòu)。爐排由干燥，燃燒，燃燼的各爐排單元結(jié)構(gòu)，各自依靠獨立的驅(qū)動裝置，可依據(jù)處理能力設(shè)定相應(yīng)的干燥，燃燒速度，進(jìn)行每個區(qū)域的運動控制。爐排爐床主要由耐熱鑄鋼制的爐排片結(jié)構(gòu)，在表面用燃燒熱加熱，里面采用一次燃燒空氣進(jìn)行冷卻。爐排由爐排單元組合結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)其處理能力，爐排片燃燒負(fù)荷，熱負(fù)荷決定適合的爐床面積。

2.4.2 優(yōu)點

（1）整體角度為水平、單個爐排角度上傾的橫向型爐排?？梢栽诙虝r間內(nèi)進(jìn)行攪拌、干燥、燃燒，運動性能高；

（2）4段獨立驅(qū)動，即使垃圾品質(zhì)變化，依靠各段爐排速度可便攜的進(jìn)行調(diào)整，仍然可以穩(wěn)定燃燒；

（3）從微小的爐排間隙高速供給燃燒空氣，可以形成均一火焰，燃燒性能高。

3 結(jié)語

本文四種機械爐排型式是目前我國垃圾焚燒廠引進(jìn)的主要機械爐排爐型，已經(jīng)在我國垃圾焚燒廠廣泛應(yīng)用。通過對這四種機械爐排型式結(jié)構(gòu)和特點的比較分析，為實際工程應(yīng)用中的選擇提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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