固废处置水冷炉排技术研究

盛庆伟

(江苏天楹环保能源成套设备有限公司，江苏 南通 226000)

1 美国B&W公司Dynagrate水冷式炉排炉

1.1 IDynaGrate 炉排

Dynagrate技术最初是由丹麦Bruun & Sorensen A/S公司开发的，随后，B&W公司收购了该公司，同时拥有了该技术。该技术设计如图1所示。

图1 Dynagrate炉排炉

该炉排炉是由许多组内部空心的板状炉排条组成，倾斜自上而下排列，其中数组炉排条安装在同一传动轴上。当炉排移动时，传动轴沿相反方向同时旋转60°，炉排片将在水平方向和垂直方向之间交替变化，产生的波浪状运动使得垃圾得到翻转和搅拌并慢慢前行，同时与来自炉排下面的空气充分接触，保证了垃圾的干燥，运送和燃烧。

位于燃烧室外部的驱动装置由液压系统驱动，每个炉排部分都配有单独的调速系统。在2个相邻轴的炉排条之间，有2 mm的间隙，供燃烧空气通过。炉排的连续运动使得该间隙始终保持清洁不会被卡住。该炉排炉的最大宽度为4.8 m。可以组合的炉排部分的数量没有限制，因此通过将多个炉排并联布置，就可以获得更大的宽度，该炉排炉与水平方向成25°角。

1.2 Dynagrate炉排炉冷却结构

水冷式炉排条为铸钢结构，内部为中空设计，有2条冷热分别运行的水管回路。冷却水通过炉排条入口流经炉排片，不断冷却炉排表面，极大减小了局部过热的风险。

每个冷却回路都配有循环泵、流量计、压力膨胀罐和一个热交换器。冷却水回路的设计最大工作压力为10 bar，最高工作温度为120 ℃。进出管的最大值温差为25 ℃。冷却回路还设计用于获得最大的热通量(正常热通量在15到20 kW/m2)。每个驱动轴的冷却水入口和出口由安装在轴端部的2个同心管形成。这些管子将水通过轴中间的固定管道系统输送到各个按顺序排列的炉排条内。

Dynagrate炉排炉已经应用在了全球共30多个国家的500多家垃圾焚烧发电及燃煤发电项目上。部分应用实例汇总如表1所示。

表1 Dynagrate炉排炉技术应用列表

在焚烧炉运行过程中，所有通过冷却水热交换的能量可以用来加热热交换器中的燃烧空气。这意味着更高的蒸汽发电效率。特殊设计的蒸汽软管用于从固定管道系统外部输送冷却水进入炉排管侧面，因此没有位于炉排下面的管道，避免了软管因工作在高温烟灰环境下而造成损坏。

1.3 Dynagrate冷却式炉排炉应用实例

WestPalmBeach美国900tpd2015Sakra,JurongIsland新加坡1150tpd2015Voimala2芬兰400tpd2014Lidkoping瑞典228tpd2014Filborna,瑞典648tpd2012HelsingborgForus2,Stavanger荷兰192tpd2012Meath爱尔兰'648tpd2011Hamar,荷兰264tpd2011TreherningenTASKolding丹麦240tpd2007Sundsvall瑞典600tpd2006RenoNord丹麦500tpd2005

从应用实例上看，虽然Dynagrate系统前期的投入较大，但是后期的维护费用非常低。以瑞典Sundsvall焚烧厂为例，该厂在5年时间里对炉排条的更换率为0.7%，而平均的焚烧厂该比率高达27%。光这一项就节省了超过65万欧元。同时也将每年维护停机的时间减少至1周，这也极大地提高了垃圾焚烧的处理量。

丹麦Copenhill/Amager Bakke垃圾焚烧电厂是目前垃圾焚烧发电行业最先进技术的代表，为世界上最环保的垃圾焚烧厂。该厂与娱乐设施相结合的商业化模式，让公众近距离地感受了垃圾焚烧厂的运营模式和排放状态，很好地消除了人们对垃圾焚烧污染严重 的误解，杜绝了邻避效应的产生。

2 Dynagrate炉排炉技术分析

(1)炉排采用水冷连续冷却，与传统的应用一次燃烧空气冷却的方法不同。因此燃烧控制系统可以更好地调节空气供给量，以实现最佳燃烧。

(2)每个炉排条模块都配有一套单独的调速系统，即根据炉排条单独分区调整炉排移动速度和进水量，控制垃圾在该阶段的驻留和燃烧。因此，可用于处理不同种类的垃圾，适应范围较广。

(3)炉排条釆用普通的铸铁材料制造，因此费用低，使用寿命长。

(4)受热面上没有移动部件，可以减少磨损和被垃圾中的铁器卡住的现象。同时减少了炉膛出口的飞灰及相应造成的随后对受热面的磨损。

3 结语

我们釆用水冷式的炉排炉式，如果循环水内杂质较多，容易在炉排条管道内形成结渣，从而降低了冷却效果。所以该方法对冷却水的水质有较高的要求。此外，虽然该技术前期的投入较高，但是后期的维护费用较低，炉排炉停机检修周期大大缩短。因此，从长期运行维护上看，经济性是可行的。