浙江旺能环保股份有限公司 周玉彩
摘 要：本文介绍了采用分段倾斜逆推往复炉排垃圾焚烧发电厂设计的案例。 关键词：设计案例 垃圾 焚烧 炉排
前 言
生活垃圾焚烧发电技术和分段倾斜逆推往复式炉排垃圾焚烧炉主要应用于环境保护领域，实现城市生活垃圾的无害化、减量化、减容化和资源化、智能化处理，达到节能减排之目的。垃圾焚烧发电厂主要工艺系统由：进厂垃圾计量系统；垃圾卸料及贮存系统；垃圾及辅助燃料进料系统；垃圾焚烧系统；焚烧余热利用系统；烟气净化和排放系统；灰渣处理系统；污水处理系统；烟气排放在线监测系统；垃圾焚烧自动控制系统等组成。 一、生活垃圾焚烧发电工艺过程
运载垃圾的运输车称重(设: 30t地磅一台,地磅输出的信号将连接中央控制电脑数据库,储存记
录时间,车辆编号,总重量和净重等数据)后驶向垃圾坑卸料区,卸料区一般室内布置,进出料口设置气幕机以防卸料区臭气外逸,飞虫苍蝇进入。车辆根据信号灯把垃圾通过垃圾倾卸门（设：卸料门自动开启、自动关闭）倾倒于垃圾贮坑中(在垃圾卸料坑口设计阻位拦嵌,以防垃圾车翻入),然后垃圾起重机(设:3台,每台10 m3双层轨道布置,液压抓斗的起升机构设双卷筒四绳四吊点液压抓斗)将垃圾送至焚烧炉的送料斗，经送料斗及给料溜槽使炉室封闭，给料器根据燃料燃烧控制的指令使用液压油驱动器按设定的速度把垃圾推到分段倾斜逆推往复式炉排上，炉排设固定炉排块与往复运行炉排块组成的炉床，通过炉排往复运动将垃圾不断搅动并推向前进，垃圾在炉床干燥区(控制烟温在200℃左右，垃圾在此区上停留时间为30min左右)、燃烧区(控制烟温在850～1000℃,垃圾在此区上停留时间30min左右)、燃烬区(控制烟温在550～650℃,垃圾在此区上停留时间为1h左右,尽可能减小炉渣的热灼减率，热灼减率小于3％)三个过程中焚烧完成，燃烬的炉渣排到水封冷渣机中。冷渣机内贮有水并保持着一定的水位起到水封作用，确保炉内负压的稳定，灰渣在出渣机内熄火和降温后被推送出来。垃圾焚烧炉燃烧所需一次风取自垃圾坑上部，一次风的功率可由变频调节，保持封闭垃圾坑内微负压运行防止臭味外逸，一次风经蒸气加热器加热200～230℃后送至焚烧炉底部向3个区分配，干燥区底部一次风占一次风总量的15%，燃烧区底部一次风 占一次风总量的75%，燃烬区底部一次风占一次风总量的10%左右，各区采取分仓送风，一次风共分3级配置，因此设置3个相互隔离的风室。一次风作用是一次风通过系统到炉底部在通过炉排缝隙、气孔进入燃烧室,冷却炉排后进入炉内烘干垃圾及助燃。二次风取自室内炉顶前部空气，二次风是热风经蒸气加热器加热200～230℃后，二次风通过风门调节送至炉第一通道的前、后墙上的一排二次风喷嘴，喷入燃烧区加强燃烧。其流量约占整个助燃空气量的22%左右,垃圾与助燃空气系统所提供的一次、二次助燃空气在焚烧炉中混合燃烧，一般控制炉内负压在-50～-30Pa左右。焚烧炉以独特的炉排结构和运动方式确保垃圾稳定而充分地燃烧，燃烧室出口确保烟气在≥850℃,持续停留时间大于 2s，有效分解二恶英/呋喃并抑制其生成。燃烧所产生的热能被余热锅炉转换成蒸汽（蒸汽压力、蒸汽温度400℃、28t/h*3），蒸汽被送到汽轮机发电机组（设：*2），转换成电能，输送并入电网。在炉膛后上部装有2个燃油量200Kg/h的助燃油，供启动升温时或炉燃烧不稳定时助燃。垃圾在燃烬段燃烬后剩下的灰渣落入冷渣除渣机内冷却。余热锅炉第二、第三、第四通道排除的灰渣由排灰渣锁气器经输灰机送出落入冷渣机中后推到振动输送机经过抛灰机抛到灰渣贮坑中。振动输送带上方悬挂的自动永磁铁除铁器将铁吸出，汇集后打包回收。渣库行吊（设：5t/h *2）把渣装到车上运送到厂外进行危险废弃物填埋场处理。省煤器出
口的烟气（200℃左右）经过喷雾干燥式吸收塔在经过布袋除尘器烟气处理装置除去有害气体和粉尘后经引风机抽出，由100m烟筒排往大气。喷雾塔、布袋除尘器收集下来的飞灰与烟气处理系统的残余物由压缩空气输送装置收集到灰仓, 经加湿搅拌器加湿后再放到车上运送到厂外进行危险废弃物填埋场处理。图1给出垃圾焚烧发电工艺流程图。
图1 垃圾焚烧发电工艺流程图
二、分段倾斜逆推往复式炉排垃圾焚烧炉的结构及特点
分段倾斜逆推往复式炉排垃圾焚烧炉包括料斗、给料溜槽、给料器、反推往复式炉排、炉
膛、液压系统、润滑系统、推灰器、二次风喷嘴等系统。图2给出机械往复逆推炉排垃圾焚烧炉型工艺示图。该炉是针对垃圾热值低、含水量高的特点(含水量30%-60%)开发的逆推式机械焚烧炉，其炉排向下与水平面成24°倾角，炉排上的垃圾通过可动炉排片的逆向运动而得到充分的搅动、混合及滚动；燃料与炉排之间有相对运动，相对于发热值较低的生活垃圾更易着火和燃烧完全，其燃烧过程有明显的区域性，各区域的分界面基本与炉排垂直。生活垃圾热值适应范围在4500kJ/kg～12000 kJ/kg。即使垃圾平均低位热值4180KJ/kg及垃圾处理量满负荷的情况下，也无需添加辅助燃料，仍可保证燃烧稳定，确保燃烧室出口温度维持在850℃以上，烟气在此区域停留时间大于2秒，保证了二恶英的分解。
图2 分段倾斜逆推往复式炉排垃圾焚烧炉型工艺示图
三、生活垃圾焚烧炉的工程设计
1、处理生活垃圾的性质
tmal生活垃圾主要取至南方某沿海城市2006年、2007年、2008年实测结果分别总统计并分析测定得出。
表1：待处理生活垃圾的性质
生活垃圾矫形鞋 | 含水率(%) | 密度（t/m3） | 低位热值（kj/kg） |
设计值 | 45 | | 5250 |
适用范围 | 30-60 | | |
| | | |
表2：待处理生活垃圾的元素分析（应用基）%
项目 | C | H | O | N | S | CI | W | A | 合计 |
含量 | 水泥增强剂配方 | | | | | 口香糖电池 | | | 100 |
| | | | | | | | | |
表3：主要的设计参数
项目 | 垃圾处理量t/d | 垃圾存放时间d | 年正常工作时间h | 烟气停留时 s | 燃烧室出口温度℃ |
参数 | 1000 | 手压式旋转拖把5~7 | 8000 | ﹥2 | 850~1000 |
| | | | | |
2、处理垃圾的规模及能力
焚烧炉3台: 每台炉日处理垃圾350t；
处理垃圾量： 1000t/24h=h；
炉系数： （8760-8000）/8000=；
实际生产能力：*（1+）=h;
全年处理量： *8000=*104t
故:每台炉处理垃圾量：350/24*=h;超载量为h。
3、设计计算：
垃圾仓的设计和布置
已知设计中焚烧炉长度L=75米，宽D=18米，取垃圾仓内壁与炉长度对齐，a=,T=7d,垃圾的堆积密度取m3
求：垃圾的容积工程公式：V=a*T
式中： V----垃圾仓容积m3；
a--- 容量系数，一般为～，考虑到由于垃圾仓存在孔角，吊车性能和翻仓程度以及有效量的缺陷，导致垃圾仓可利用的有效容积小于几何容积；
T--- 存放时间，d；根据经验得出适合燃烧存放天数，它随地区及季节稍有变化；
V=a*T=*5*1000/=10833m3
故：垃圾仓的容积设计 取10000m3。
垃圾仓的深度为Hm
H=L*D/V=10000/75*18=7.5m
故：垃圾坑全封闭结构，长60米，宽18米，总深度7.5米。
焚烧炉的选择与计算
（1）焚烧炉的加料漏斗
焚烧炉的加料漏斗挂在加料漏斗层，通过垃圾吊车将间接垃圾供料变为均匀加料，漏斗的容积要能满足“1h”内最大焚烧量。
垃圾通过竖溜槽送到给料机，垃圾竖溜槽可通过液压传动闸板关闭，竖溜槽的尺寸选择要满足溜槽中火焰密封闭合，给料机根据要求向焚烧炉配送垃圾，每台炉安装配合给料机传动用液压汽缸，液压设备由每台炉生产线控制中心控制。
料斗的容积VD
VD=G/24*Kx/ρL
式中： VD---料斗的容积m3;
G--- 每台炉日处理垃圾的量，t/h;
Kx---可靠系数，考虑吊车在炉焚烧垃圾的速度等因素，一般取；
ρL---垃圾容量，一般～ t/m3取m3;
VD=h* =51 m3
A---炉排面积，㎡。
故：加料漏斗容积按50m3设计并且斗口尺寸应大于吊车抓斗直径的倍。
（2）炉排机械负荷
护排机械负荷是表示单位炉排面积的垃圾燃烧速度的指标，即单位炉排面积，单位时间内燃烧的垃圾量，kg/
Gf=G/
式中： Gf---炉排机械负荷，kg/；
G---垃圾燃烧量kg/d；
t---运行时间，h/d；
A---炉排面积，㎡。
已知：焚烧炉的处理能力G=350t/d，运行时间t=24小时，单台焚烧炉的机械负荷Gf=150～350 kg/，取185 kg/，求：单台焚烧炉排面积:A
A=G/=350*103/(24*185)=㎡
故：单台焚烧炉炉排面积不小于78.8平方米，炉排总宽度取6米，炉排总长度为12米，隔墙为0.5米。
（3）燃烧室热负荷qv
燃烧室热负荷是衡量单位时间内单位容积所承受热量指标，燃烧容积为一、二次燃烧室之和。
燃烧室热负荷的大小即表示燃烧火焰在燃烧室内的充满程度，燃烧室太小，燃烧室内火焰过于充满，炉温会过高，从而炉壁耐火材料容易损伤，烟气的炉内停留时间也不够，容易引起不完全燃烧，严重时会造成一氧化碳，在后续烟道中再燃烧，炉壁和炉排上也易熔融
结块；燃烧室过大时，热负荷偏小，炉壁过大，炉温偏低，炉内火焰充满不足，燃烧不稳定，也容易使焚烧炉灰渣的热灼量值偏高。
连续运行焚烧炉热负荷值一般在*105～*105KJ/范围，取qv=*105 KJ/ 。
qv=m[Qd+CpkLn(ta-t0)]/V
式中： m--- 单位时间的垃圾燃烧量，kg/d；
Qd---垃圾的平均低位热值，KJ/kg；
智能酸奶机Cpk-- 空气平均定压比热容，KJ/（m3.℃）；
Ln---单位质量的垃圾获得的平均燃烧空气量，m3/kg（标准状态）；
ta---预热空气温度℃；
t0---环境温度，℃；
V--- 燃烧容量积，m3
已知：焚烧炉单台处理能力m=h=*104kg/h, Qd=5250KJ/kg, t0=20℃, ta=230℃, Ln=3.16 m3/kg, Cpk= KJ/（m3.℃）, qv=*105 KJ/,求得燃烧室的容积:V
V= m[Qd+CpkLn(ta-t0)]/ qv=*104[5250+*（230-20）]/*105=212.5m3
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