常见垃圾焚烧炉及炉排应用研究

2022-09-11

当前, 垃圾处理的常用方法主要有填埋、堆肥和焚烧三种, 垃圾焚烧方法与其它处方法理相比较, 能更好地达到垃圾处理无害化、减量化、资源化的目标, 且具有占地面积小, 运行稳定、卫生、可靠, 对周边环境影响小等优点。

1 焚烧工艺

生活垃圾焚烧技术主要包括焚烧炉技术、烟气净化技术、生产过程自动化控制技术、残渣综合利用技术等, 其中, 主要是焚烧炉技术及烟气净化工艺。

垃圾焚烧技术进过几十年的发展, 目前应用于城市生活垃圾的焚烧炉炉型主要有炉排型焚烧炉、流化床焚烧炉和回转窑式焚烧炉。

1.1 炉排型焚烧炉

炉排型焚烧炉形式多样, 其应用占全世界垃圾焚烧市场总量的80%以上。该类炉型的最大优势在于技术成熟, 运行稳定、可靠, 适用性广, 绝大部分固体垃圾不需要任何预处理可直接进炉燃烧。尤其应用于大规模垃圾集中处理, 可使垃圾焚烧发电 (或供热) 。但机械炉排炉的应用也有局限性, 含水率特点高的污泥、大件生活垃圾, 不适宜直接用炉排型焚烧炉。

1.2 流化床焚烧炉

流化床焚烧炉可以对任何垃圾进行焚烧处理。最大优点是可以得到完全的燃烧效果并对有害物质进行最彻底的破坏, 一般排出炉外的未燃物均在1%左右, 是几种方式中最低的, 对环境保护很有利。但由于流化床对垃圾有严格的预处理要求, 在生活垃圾焚烧上的应用有限, 且已有的流化床垃圾焚烧炉处理规模较小, 尚未得到广泛应用, 有待于进一步完善。

1.3 回转窑焚烧炉

回转窑焚烧炉是一种成熟的技术, 如果待处理的垃圾中含有多种难燃烧的物质, 或者垃圾的水分变化范围较大, 回转窑是唯一理想的选择。回转窑因为转速的改变, 可以影响垃圾在窑中的停留时间, 并对垃圾在高温空气及过量氧气中施加较强的机械碰撞。但该技术也有一些明显的缺点:垃圾处理量不大, 飞灰处理难, 燃烧不易控制。这使它很难适应发电的需要, 在当前的垃圾焚烧中应用较少。

在上述3种焚烧技术中, 机械炉排焚烧炉技术完善可靠, 容量大, 对垃圾的适应性较强, 运行维护方便, 可燃烧低热值高水分的垃圾, 是比较适合在我国发展的焚烧技术。

2 国外垃圾焚烧炉排技术在国内项目上的技术特点

2.1 日本三菱, 德国马丁技术授权

逆动式往复炉排。已应用于深圳清水河、广州李坑I期、澳门 (300t/d) 等项目。

炉排长度固定, 宽度则依炉床所需的面积调整, 可由数个炉床横向组合而成, 每个炉床含13个固定及可动阶梯炉条, 固定炉条及可动炉条采用横向交错配置, 炉床为26°的倾斜面。垃圾的干燥、燃烧及后燃烧均在此炉床进行, 一次空气由炉床底部经由炉条的空气槽从炉条两侧吹出。可动炉条由连杆及横梁组成, 由液压传动装置驱动, 其移动速度可调整, 以配合各种燃烧条件, 其搅拌垃圾可动炉条逆向移动, 使得垃圾因重力而滑落, 使垃圾层达到良好的揽拌, 最后灰烬经由灰渣滚轮移送至排灰槽。

2.2 新加坡吉宝西格斯 (原比利时西格斯)

台阶式炉排, 已用于深圳南山 (400t/d) 、深圳盐田 (400t/d) 、深圳宝安 (400t/d) 、江苏常熟 (350t/d) 、江苏苏州 (350t/d、500t/d) 、江苏江阴 (400t/d) 、天津贯庄 (500t/d) 等项目。

西格斯炉排由固定式炉条、滑动式炉条和翻动式炉条的相互结合而成, 可单独控制。炉排由相同标准的元件组成, 每一元件包括由刚性梁组成的下层机构, 每片炉条的铸钢支撑和钢质炉条。每件标准炉排元件有六行炉条, 分三种不同炉条按两套布置:固定式、水平滑动式和翻动式。下层机构的低层框架直接支撑固定炉条。全部炉条顶层表面形成2l°斜角的倾斜面, 全部元件皆按这个方式布置。滑动炉条推动垃圾层向炉排末端运动, 而翻动炉条使垃圾变得膨松并充满空气。在炉条下面的燃烧风经过几个冷却鳍片和位于每片炉条前端的开口槽后离开炉条, 并吹过下一炉排片的顶部。每一片炉条有燃烧风出口开口。从而保证整个炉排表面的空气分布均匀。

2.3 日本荏原

已用于厦门项目 (300t/d) 。荏原炉排炉的主要技术特点:

(1) 高速燃烧:通过无缝炉排 (经过机加工的炉排片侧面之间间隙小) 实现高速燃烧;一次送风的喷口速度达20m/s以上;可形成高温火焰;漏灰少, 每天每台少于60kg;最大可掺烧20%的含水率为80%脱水污泥。

(2) 炉排片顺推向上倾斜20度:易于垃圾的前进、翻滚、搅拌。

(3) 设置2个台阶:分别在干燥段和燃烧I段、燃尽段和后燃烧段之间设有2个台阶, 使燃烧结块垃圾易于破碎和燃烧完全。

(4) 4段独立驱动:可对应垃圾热值较大变化、根据燃烧情况自动控制垃圾的推进速度。

(5) 炉排片种类单一、备件容易、卡槽安装, 安装拆卸非常简单, 维护之际可根据磨损程度对不同位置的炉排片进行位置替换和使用。

2.4 日本田熊 (Takuma)

阶段往复摇动式焚烧炉, 已用于天津双港 (400t/d) 、北京高安屯 (80ot/d) 。

阶段往复摇动式炉排干燥、燃烧及后燃烧三段炉排均为倾斜床排, 固定炉条及可动炉条以纵向交错排列。高压高速的一次空气由炉底的空气导管送人炉条底部, 再由盒状炉条两侧的空气喷嘴吹出。可动炉条由炉条支架及连杆曲柄机构组成, 由液压传动装置驱动, 各炉排的可动炉条水平前后移动, 使得垃圾因重力滑落, 及切断垃圾, 经过阶段落差使得垃圾产生混合搅拌。垃圾移动所需的力与垃圾自重及炉条的摩擦系数成正比, 炉条的倾斜角愈大时, 垃圾所需的移动力愈小, 同时垃圾作用于炉条的反作用力也愈小。

2.5 日立造船 (瑞士VON—ROLL技术授权)

阶段反复摇动式焚烧炉, 已用于成都项目。阶段反覆摇动式焚烧炉的每个炉排上都有固定炉条及可动炉条以纵向交错配置, 可动炉条由连杆及棘齿组成, 在可动炉条支架上水平方向作反覆运动, 此种运动方式将剪力作用于垃圾层的前后及左右各方向, 使得垃圾层能松动及均匀混合, 并与火上空气充分接触。一次空气由炉排底部经由炉条两侧的缝隙吹出。在燃烧区的固定炉条上的炉条有切断刀刃装置, 其功能为松动垃圾块、垃圾层及调整垃圾停留时间, 使供给空气分布均匀, 以及使二次空气的通道有自清作用, 垃圾借此力量反覆翻搅及移动。