机械炉排垃圾焚烧炉新型进料装置的研究设计

唐胜华

(重庆三峰卡万塔环境产业有限公司，重庆 400084)

机械炉排垃圾焚烧炉新型进料装置的研究设计

唐胜华

(重庆三峰卡万塔环境产业有限公司，重庆 400084)

根据中国生活垃圾现状，结合炉料进料要求，对机械炉排焚烧炉新型进料装置进行设计，增加了料位检测装置、水冷循环装置、测温装置和喷淋防火装置，可保证供料持续顺畅，提高焚烧炉进料装置的寿命，有效预防垃圾自燃导致火灾事故的发生。

焚烧炉;新型进料装置;设计;功能

机械炉排焚烧炉因其技术完善可靠，处理规模大，运行维护方便，对含水率较低的高热值垃圾或含水率较高的低热值垃圾都具有较强的适应能力，现已广泛应用于生活垃圾焚烧处理领域。根据炉排的结构和运动方式不同，机械炉排焚烧炉的形式多种多样，但是垃圾燃烧处理过程基本相同:将生活垃圾运到焚烧厂的垃圾存储池发酵，再用抓斗送进炉前进料斗及溜槽中，通过溜槽下部的给料器将垃圾推进到炉排上，垃圾随着炉排的运行向前移动，并与从炉排底部进入的热空气进行混合、翻动，从而得以预热、干燥、燃烧直至燃烬，燃烬后的炉渣通过除渣装置清除。为了实现整个焚烧工艺过程，机械炉排垃圾焚烧炉设置了进料装置、给料器、炉排、炉膛和灰渣液接收装置等结构［1］。

1 我国垃圾的现状和机械炉排垃圾焚烧炉进料装置的设计要求

我国城市生活垃圾在进垃圾焚烧处理厂前均没有经过任何分拣、归类，这些垃圾有大有小，有软有硬，有干有湿，有块状也有带状，有的还有毒有害，带有强烈的异味，可以说是由多种物料组成的混杂物，而且随着季节与地区的不同，垃圾物料组成会有较大的差异，欲通过前处理系统对垃圾进行彻底的分解、破损、筛滤乃至成形，目前技术上很难实现［2］。由于进料装置需要同时对多组分多物性，形态、形状各异，体积大小不一的混杂物进行输送，且要保持均匀、连续、安全可靠，因此就必须在性能设计上具备多样性的特点。

机械炉排垃圾焚烧炉进料装置主要包括进料斗和溜槽，从目前我国垃圾现状来看，其在设计上需注意以下几点:

1)进料装置最主要的功能是为焚烧炉持续顺畅供料，工作稳定、连续、可靠。

2)进料装置与焚烧炉炉膛有很好的密封性，确保垃圾燃烧所产生的炉膛高温烟气不外溢，或外面的空气不窜入炉膛，保护厂区环境不受污染。

3)进料装置进料要顺行，对来料垃圾适应性好，防止堵塞和桥架现象，最大限度减少炉料对给料器的冲击和损坏。

4)进料装置下部与焚烧炉炉膛相连，热辐射较高，易使结构变形，造成无法供料。

5)对高热值垃圾要特别注意防止其自燃，引起进料装置内失火，损害给料器和进料装置本体结构，严重时，垃圾燃烧能从溜槽下部一直向上燃到进料斗，甚至引燃外侧垃圾坑内垃圾，引发灾难性事故［3］。

2 新型进料装置的设计

2.1 新型进料装置的设备结构组成

机械炉排垃圾焚烧炉新型进料装置围绕上述设计要求，设置了进料斗、密封隔离门、溜槽上部、膨胀节、溜槽下部。将垃圾存储坑发酵后的生活垃圾用抓斗送进进料斗内，利用垃圾自重连续不断地把垃圾传送到下方与进料斗相连的溜槽中［4］。

在进料斗底部和溜槽之间设置液压驱动的密封隔离门，避免启、停炉时热空气的外溢，同时也可防止燃烧过程中垃圾架桥时火焰通过进料斗外窜。

溜槽主要作为入炉垃圾的储存空间，确保焚烧处理的连续运行。溜槽分上下两部分，两部分的容积和高度能使垃圾在溜槽内形成足够的料柱，确保焚烧炉炉膛与外界隔离，阻止外界空气漏入炉内或炉内烟气外溢。同时，料柱的高低可通过不同位置的料位检测装置进行监控。

为了避免发生垃圾自燃的重大危险事故，在进料斗及溜槽中设置了防火装置，分上中下3层，上层防火喷淋装置设置在进料斗，中层防火喷淋装置设置在溜槽上部，下层防火喷淋装置设置在溜槽下部。每层防火喷淋装置布置一套温度变送器，输出温度信号控制防火喷淋装置的开闭，当温度高于设定温度时，防火喷淋装置自动开启，喷水灭火降温。

另外在溜槽下部设置了水冷套，主要吸收焚烧炉内高热值垃圾燃烧产生的热辐射能量，降低进料装置溜槽下部和给料平台的温度。水冷套内侧敷设耐热耐磨耐蚀板，能很好地抵抗燃料对水冷套结构的侵蚀、磨损及变形。

整个进料装置结构示意图如图1所示。

图1 新型进料装置的结构组成示意图

2.2 新型进料装置的系统组成

经上述介绍可以看出，机械炉排垃圾焚烧炉新型进料装置最大的特点是在传统进料装置基础上增加了料位检测、料温检测、水套冷却和防火喷淋功能，整个进料装置系统包括料位控制系统、防火喷淋系统、水冷套水循环系统以及液压驱动系统，如图2所示。

图2 进料装置系统图

2.3 进料装置各组成系统的工作原理

生活垃圾机械炉排焚烧炉进料装置设置在炉排的前端上部，详细结构如图1所示。进料斗1作为接收生活垃圾燃料的装置，利用燃料自重连续不断地把燃料传送到下方与之相连的溜槽上部3和溜槽下部7内。进料斗1呈梯形漏斗式框架，料斗的形状及进口尺寸满足接料要求。进料斗1内壁面光滑利于垃圾移动，外部加强筋固定在进料斗支座上，用于支撑进料斗自重、燃料的质量和燃料进入进料斗时对进料斗的冲击力。

进料斗1底部设置了性能良好的密封隔离门装置2，在启、停炉时将进料斗与焚烧炉垃圾入口隔离。

溜槽连接进料斗1及炉膛，是燃料进入炉膛的通道。分为上下两段，两段之间有金属膨胀节4，用于吸收受热产生的热膨胀。溜槽主要作为入炉燃料的储存空间，确保焚烧处理的连续运行。在运行中，溜槽内储存的燃料要求构成一个密封层，起到隔离焚烧炉膛与外界的作用，阻止空气漏入炉内或炉内烟气外溢，还可以防止给料平台11上的燃料未入炉膛就开始燃烧。

溜槽上部3和溜槽下部7的中心轴线设置9°或10°的小倾角，防止垃圾直接落下，损坏给料器12和给料平台11。溜槽的横截面为矩形，溜槽下部7的矩形截面尺寸从上到下逐渐增加，溜槽下部7前、后墙均有大的折弯，向焚烧炉内形成倾斜面，保证燃料给料顺畅，避免了垃圾架桥现象的发生。

在进料斗1和溜槽上部3内安装料位监测装置，用于监测垃圾在进料斗1和溜槽中储存位置，分为高料位检测装置21、低料位检测装置18和低低料位检测装置17。当到达到高料位时，停止向进料斗1内给料;当达到低料位时，发出报警信号，提醒操作者应加快添加燃料;当达到低低料位时，发出报警信号，并停止给料器11继续向炉排推料，直到低低料位信号解除。以上所有的料位信号均传输到工厂DCS和操作室［5］。

溜槽下部设置水冷套6，入水口14进水，出水口5出水。当水冷套中水吸收炉膛热辐射、温度上升达到设定值时，温度检测装置9将温度信号传输出来，控制水冷套进行换水。从入水口14输入冷水，出水口5输出热水，直至水冷套内水温下降到设定值，换水完成。水冷套内侧敷设耐热耐磨耐蚀板13，抵抗燃料对它的侵蚀、摩擦及变形，保护水冷套6结构。

进料装置共设置了3层防火装置，分上中下3层防火，上层防火喷淋装置20设置在进料斗1，中层防火喷淋装置16设置在溜槽上部3，下层防火喷淋装置8设置在溜槽下部7。每层防火喷淋装置布置一套温度变送器，输出温度信号控制防火喷淋装置的开闭，当温度高于设定温度时，各自控制防火喷淋装置开启，三层防护，有效地防止了垃圾自燃事故的发生。

3 结论

1)机械炉排垃圾焚烧炉新型进料装置更能适应我国各种复杂垃圾成分炉料的持续顺畅供料，安全可靠，可减少焚烧炉厂区环境污染。

2)机械炉排垃圾焚烧炉新型进料装置对连接炉膛的部分设计了循环水冷装置，使整个进料装置的工作环境得到改善，保障了垃圾炉料顺行，大大提高了进料装置的使用寿命。

3)机械炉排垃圾焚烧炉新型进料装置设计了料位检测、温度检测及相应的喷淋装置，具有喷淋冷却炉料、进而防止炉料燃烧的功能，有效地防范了焚烧厂火灾事故的发生。

［1］白良成.生活垃圾焚烧处理工程技术［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［2］杨家林，倪明江，严建华，等.城市生活垃圾流化床焚烧炉进料装置的研究开发［J］.热力发电，2003(7):39-40.

［3］屈超蜀.垃圾焚烧过程特性及焚烧炉设计概要［J］.重庆大学学报:自然科学版，1997(5):52-57.

［4］李煜，杨伟，陈维新，等.带水冷和消防功能的垃圾焚烧炉进料装置:中国，CN201410203112.7［P/OL］.［2015-01-23］.http://industry.wanfangdata.com.cn/.

［5］陈亮，俞海斌，金建祥，等.引进的600t/d垃圾焚烧炉DCS系统及其控制方案［J］.热力发电，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

唐胜华(1978—)，女，四川遂宁人，重庆三峰卡万塔环境产业有限公司机械工程师，主要研究方向为余热利用及发电、生活垃圾焚烧发电领域工程设计及技术研发。