一、現(xiàn)有常用的垃圾焚燒爐機械結構及運行機理

1.流化床焚燒爐

流化床焚燒爐由進料口、分選機、破碎機、流化床、石英砂所組成。焚燒爐內(nèi)采用石英砂作為熱載體，流化床在焚燒垃圾前，通過噴油燃燒將爐內(nèi)的石英砂加熱至600℃以上，然后垃圾經(jīng)破碎機破碎至粒度5cm以下投入爐內(nèi),流態(tài)化的垃圾與石英砂體混合干燥并快速燃燒。

2.旋轉窯焚燒爐

旋轉窯焚燒爐由上進料口、鋼制旋轉筒、冷卻水管、排渣裝置組成。鋼制圓筒內(nèi)部裝設耐火涂料,筒體沿軸線方向呈小角度傾斜。在焚燒垃圾時，垃圾由上部供應，筒體緩慢旋轉，使垃圾不斷翻轉并向后移動，垃圾逐漸干燥、燃燒、燃燼，然后送至排渣裝置排出。

二、垃圾焚燒爐的設備選型

從目前焚燒爐應用市場領域上來看機械爐排爐是垃圾焚燒爐市場上的主導產(chǎn)品，占有市場份額80%以上。機械爐排焚燒爐經(jīng)過長期的發(fā)展，技術已較為完善，運行可靠性高，可以適應國內(nèi)高水分低熱值的垃圾燃燒，處理能力可以滿足國內(nèi)垃圾焚燒工程的處理量。而流化床焚燒爐和旋轉窯焚燒爐目前應用實例較機械爐排爐少。通過對技術先進性、運行可靠性、投資成本等因素綜合比較，該垃圾焚燒發(fā)電廠選用機械爐排爐。該爐引進德國MARTIN公司傾斜逆推式機械爐排爐技術，由國內(nèi)制造，經(jīng)應用實踐證明機械爐排爐運行可靠穩(wěn)定,取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

三、機械爐排焚燒爐的機械設計要求

機械爐排爐由垃圾進料斗、爐排、爐膛以及爐排液壓連桿機構等分機構所組成，各分機構的合理設計才能確保爐排爐運轉順暢。以下對主要機構設計要求進行分析。

1.液壓連桿機構

機械爐排爐在運轉過程中大部分機構做往復運動和翻轉運動，因此需要一套液壓系統(tǒng)來有效實現(xiàn)。該嶺垃圾焚燒發(fā)電廠機械爐排爐采用的液壓系統(tǒng)由主油泵、給料器液壓缸、爐排液壓缸、除渣機液壓缸、料層調節(jié)液壓缸、連桿機構等組成。通過液壓連桿機構的驅動可實現(xiàn)爐排、給料器、推料器、料層調節(jié)擋板的機械動作。

2.爐排的機械設計要求

爐排是機械爐排爐的關鍵設備，爐排設計直接影響到焚燒爐系統(tǒng)的正常運行。(1)爐排的材質和機加工要求。機械爐排爐對于爐排的材質要求和加工精度要求很高。爐排的材質采用含Cr、Ni、Mo等合金元素的鑄鐵件，因此具備耐熱、耐蝕、耐磨的特性，使用壽命較長。爐排與爐排之間的接觸面要確保光滑，同時爐排與爐排之間的間隙要相當小才能有效防止漏灰，因此爐排表面的側面和上表面都需經(jīng)過數(shù)控機床精加工和表面打磨處理，從而能夠有效避免在機械摩擦過程中產(chǎn)生的磨損。經(jīng)實踐表明，合理的爐排材質和加工精度可以使爐排的使用壽命能達到80，000h。(2)爐排片的裝配方式。爐排由爐排片組成。爐排片沿橫向通過螺栓連接后固定裝配形成爐排組，爐排組分為運動爐排組、固定爐排組。運動爐排組和固定爐排組在縱向交替排列，通過固定在鋼結構框架上形成整體爐排。爐排向下與水平面成24°傾角。(3)爐排的長度和面積。爐排的長度和面積設計應根據(jù)焚燒爐的處理規(guī)模、機械負荷、垃圾含水量來確定。焚燒爐的處理規(guī)模和機械負荷越大時，所需爐排的長度就越長，爐排面積就越大。當垃圾含水量較高時，應加長爐排的長度，增加爐排面積。(4)爐排上風孔設計。為確保垃圾充分燃燒，需要在爐排片上設置進風口，一次風從爐排片背面通過爐排片前端的出風口排出，產(chǎn)生助燃作用。同時通過風口能對爐排鑄件進行有效的冷卻，延長爐排片的壽命。在設計上爐排鑄件里的風孔通道應采用迷宮式，能夠對爐排鑄件進行良好的冷卻，使鑄件溫度一般不會超過400℃。(5)爐排配件更換。爐排在使用過程中不可避免產(chǎn)生磨損，在作動過程中也有可能發(fā)生機械損壞故障，為了維修方便，應確保爐排片的尺寸固定并且加工精度高，能夠以標準件的形式進行互換。

3.爐膛的機械設計要求

(1)爐膛體積設計要求。爐膛的體積是以爐排上方至高溫煙氣開始降溫截面之間的全部體積。爐膛的體積設計應根據(jù)焚燒爐設計上的垃圾處理能力和爐膛容積熱負荷來確定。當需求垃圾處理能力越大時，爐膛設計體積相應也應增大。爐膛容積熱負荷指燃燒室內(nèi)單位時間、單位體積的設計熱容量，是確定爐膛大小的指標，一般取（33.50～83.73）×104kJ/m3h。(2)爐膛高度設計要求。在實際應用中，爐膛的高度設計上須保證在適當?shù)臒煔饬魉傧拢瑺t膛的煙氣溫度達到850℃，煙氣停留時間不低于2s。(3)爐膛設計宜有變截面的喉部，以適應高溫煙氣紊流的影響。(4)在焚燒爐外部應考慮設計觀察孔，便于在爐外觀察爐膛內(nèi)的焚燒狀況。(5)對于單臺處理規(guī)模大于400t/d的垃圾焚燒鍋爐，應考慮爐膛冷卻問題。(6)在爐膛上方應設計噴射裝置，具有噴入各種添加劑的能力，如噴射尿素以降低NOX的排放量。

4.焚燒爐進料斗設計

焚燒爐進料斗應有不小于0.5～1h的垃圾儲存量，進料口長寬尺寸按垃圾抓斗全開尺寸基礎上增加不小于1.0m計算。傾斜的側壁傾角不小于45°，內(nèi)壁應光滑。進料裝置與擋板門的主體材料采用普通碳鋼，厚度一般不小于12mm。進料斗可采用如紅外線、超聲波、微波等料位檢測指示儀器進行進料檢測。

四、結語

通過對機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、旋轉窯焚燒爐三種主要的垃圾焚燒爐的設備特性和機械結構運行機理進行分析比較，可以看到目前機械爐排爐技術已經(jīng)成熟，是適用于我國國情的垃圾焚燒爐型式。同時機械爐排爐在設備機械設計上進行充分考慮和優(yōu)化，能夠確保機械爐排爐運行可靠穩(wěn)定。該垃圾焚燒發(fā)電廠引進德國MARTIN公司的機械爐排爐技術并不斷加以消化吸收，目前在生產(chǎn)中運行可靠穩(wěn)定,已取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

作者：康錦鋒 單位：新源廈門環(huán)保設備成套有限公司