我国垃圾焚烧厂机械炉排型式分析

李健峰

摘 要：随着城市化进程的加快，垃圾围城在中国早已是普遍现象。当前，城市生活垃圾累积堆存量已达80亿吨，占地80多万亩，且垃圾产生量仍以5%-8%的速度增长，占地量以平均每年4.8%的速度持续增长。全国668个城市中，有2/3的城市处于垃圾包围之中，其中1/4已无填埋堆放场地，“垃圾围城”现象日趋严重，对公共环境和公众健康的危害也日益凸现，也给中国的城市敲响了警钟。而在世界范围内，已有2000多座生活垃圾焚烧发电厂，欧盟于2001年就出台了填埋禁令，欧洲、日本等发达国家和地区70%-90%的生活垃圾均焚烧处理。通过焚烧后，垃圾可以减容90%，减量80%。据《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，截止到2015年年底，我国投产和在建的生活垃圾焚烧发电厂超过300座。垃圾焚烧发电将成为我国城市处理垃圾的主要方式。

关键词：垃圾焚烧；机械炉；分析

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

1 炉型工艺选择

目前，在垃圾焚烧领域中技术成熟的焚烧炉型主要有机械炉排炉、流化床、回转窑，这三种炉型基本原理如下：

1.1 机械炉排炉

靠炉排的运动，使垃圾移动、翻转，与高温气体充分接触后燃烧燃烬。根据炉排型式不同，炉排炉又分为往复式、顺推式、逆推式和阶梯式等。

1.2 流化床

由预热后热空气吹动垃圾，使其呈流态化燃烧，未燃烬颗粒经炉内高温分离后，返回炉膛内循环燃烧燃烬。

1.3 回转窑

垃圾在回转窑中翻转、前进燃烧，直至燃烬。

目前我国垃圾分类做得还很不到位，所以我国的垃圾存在着成分复杂，水分高，热值低的特点，而机械炉排炉具有垃圾适应性强，技术成熟，应用时间最早，是我国应用最广泛的垃圾焚烧炉型。截止到2014年底已正式投运的181座生活垃圾焚烧设施中，炉排炉焚烧厂共133座，占73.5%；另外46座采用流化床技术，占25.4%；以及2座回转窑协同处理设施。

2 机械炉排型式比较

2.1 三菱-马丁炉排

2.1.1结构特点：

三菱-马丁炉排是逆推往复式炉排，活动炉排与固定炉排以行为单位交错布置，按一定的斜度依次排列，当炉排片上的垃圾在重力作用下向下移动的同时，垃圾料层下部受与重力方向相反的倾斜推力，使得一部分垃圾沿炉排表面往相反方向移动，产生了向上运动，由此完成垃圾层的充分搅拌。

2.1.2 优点

（1）灼热的物料沿炉排表面向上滑动，使新加入的垃圾与灼热层混合在一起，因此干燥和点火可在很短时间内完成；

（2）在燃烧过程中，整个垃圾层被均匀搅拌，以达到完全燃烧。在后燃烧阶段，残留可燃物通过同样的逆推方式送回燃烧区，继续燃烧，使燃烧更充分；

（3）由于垃圾层能充分搅拌，因此料层非常平整，燃烧状态稳定；

（4）由于逆向推动可相应延长垃圾在炉内的停留时间，炉床长度小，可减少安装占地，因此在处理能力相同的情况下，炉排面积可以小于顺推炉排。

2.2 西格斯炉排

2.2.1 结构特点

西格斯炉排是由不同炉排单元组成的往复阶梯式顺推炉排。每个标准炉排单元都由固定式炉条、滑动式炉条和翻动式炉条相互结合而成，并且可以各自单独控制。每个炉排组模块包括2排固定炉排片，2排水平滑动炉排片和2排上下翻动的炉排片。每个炉排组模块的框架两侧分别设置独立的三组液压驱动，其中一组驱动两行炉排片的水平运动，另外两组分别驱动两行炉排片的上下翻转运动。

2.2.2 优点

（1）它适应于宽范围热值变化的垃圾的燃烧，负荷变化范围为70%-110%；

（2）能够将输送动作（水平运动）、搅拌和通风动作（垂直运动）区分开的炉排控制系统，相互独立，操作灵活性高。其独特的炉排技术，使滑动炉排推动垃圾向前运动并决定了垃圾层厚度及停留时间；摆动炉排则起到搅拌垃圾层的作用。使系统很容易根据垃圾成分变化做出相应调整，特别适合低热值、高水分的中国垃圾；

（3）采用预组装和模块化结构，每个模块是通用的，且均在制造厂进行预组装和测试，施工周期缩到最短；一次风通过水平开孔而不是垂直开孔进入炉膛，这样减少了垃圾漏屑量；同排炉排片之间无摩擦，相邻炉排片之间采用柔性刮片，无摩擦；

（4）一次风由5台风机为对应的炉排区段提供，分区独立输送到各炉排单元，优化送风量，达到最佳燃烧效果，便于对燃烧的控制。

2.3 日立造船炉排

2.3.1 结构特点

日立造船炉排是顺推往复式炉排，炉排为纵列布置，固定炉排列与活动炉排列交错布置，垃圾依靠自身重力、活动炉排列的往返运动对垃圾层产生的纵向推力及剪力向前推进；各段炉排间设置了较大落差以增强燃烧效果；并在燃烧段固定炉排设置剪切刀，该装置可松动垃圾块、使垃圾层均匀，一次风分布均匀，可避免垃圾在炉排上结团而影响垃圾的透气性、燃烬程度及在垃圾层产生风洞。

2.3.2 优点

（1）炉排很适应国内的高水分、低热值垃圾；剪切刀的设置对于含水量高的垃圾燃烧结块有明显的破碎效果；将一次风温度加热到300?C，可以有效地提高垃圾焚烧处理的适应范围；炉排下设置多个风室有利于燃烧空气的调节；空冷壁的设置有利于防止炉墙结焦；

（2）炉排上设置落差，使垃圾翻转、松散；活动炉排与固定炉排相互运动，可以清除炉排片间的积灰，避免堵塞；

（3）仅在前墙和后墙设置水冷壁，两边的侧墙不设置水冷壁而采用风冷技术，设置专门的冷却风机对侧墙进行风冷；提高了垃圾焚烧炉炉膛内的温度。

2.4 荏原HPCC炉排

2.4.1 结构特点

荏原HPCC炉排是水平往复式阶梯顺推炉排，炉排采用的是炉宽方向炉排片列在垃圾输送方向间隔布置，前后动作的横列往复运动阶梯式结构。炉排由干燥，燃烧，燃烬的各炉排单元结构，各自依靠独立的驱动装置，可依据处理能力设定相应的干燥，燃烧速度，进行每个区域的运动控制。炉排炉床主要由耐热铸钢制的炉排片结构，在表面用燃烧热加热，里面采用一次燃烧空气进行冷却。炉排由炉排单元组合结构，应根据其处理能力，炉排片燃烧负荷，热负荷决定适合的炉床面积。

2.4.2 优点

（1）整体角度为水平、单个炉排角度上倾的横向型炉排。可以在短时间内进行搅拌、干燥、燃烧，运动性能高；

（2）4段独立驱动，即使垃圾品质变化，依靠各段炉排速度可便携的进行调整，仍然可以稳定燃烧；

（3）从微小的炉排间隙高速供给燃烧空气，可以形成均一火焰，燃烧性能高。

3 结语

本文四种机械炉排型式是目前我国垃圾焚烧厂引进的主要机械炉排炉型，已经在我国垃圾焚烧厂广泛应用。通过对这四种机械炉排型式结构和特点的比较分析，为实际工程应用中的选择提供参考。

参考文献：

[1]杨慧芬.固体废弃物处理技术及工程应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]张益，赵由才.生活垃圾焚烧技术[M].北京化学工业出版社，2000.