2016年，我國(guó)城市生活垃圾的生產(chǎn)量已達(dá)1.9億t，并仍以8%左右的速度遞增，與日俱增的城市生活垃圾已經(jīng)成為困擾城市發(fā)展、污染城市環(huán)境、影響居民生活的社會(huì)問(wèn)題。傳統(tǒng)的填埋、堆肥等垃圾處理工藝已經(jīng)不能滿(mǎn)足日常垃圾處理的要求，有效實(shí)現(xiàn)垃圾減量化、無(wú)害化和資源化的垃圾焚燒處理工藝是目前解決垃圾圍城問(wèn)題的首選方案。
機(jī)械爐排式焚燒爐技術(shù)現(xiàn)狀
機(jī)械爐排式垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)具有處理量大、運(yùn)行可靠度較高、處理周期短、減量化顯著、無(wú)害化徹底以及可回收垃圾焚燒余熱等優(yōu)點(diǎn)，適宜大規(guī)模處理未經(jīng)分類(lèi)的高熱值城市生活垃圾。在全球已建的2300多座生活垃圾焚燒發(fā)電廠中，機(jī)械焚燒爐使用率在80%以上，是目前國(guó)內(nèi)外城市生活垃圾焚燒發(fā)電處理的最佳處理方式。
1.1國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)械爐排焚燒技術(shù)起源于歐洲和美國(guó)，在垃圾焚燒領(lǐng)域得到廣泛利用，已成為垃圾焚燒的主要爐型，通過(guò)多年的積累，單臺(tái)最大處理量已經(jīng)達(dá)到1200t/d。德國(guó)馬丁和日本三菱公司、日立造船和德國(guó)斯坦米勒公司、比利時(shí)西格斯焚燒發(fā)電設(shè)備的技術(shù)水平均處在世界前列，其產(chǎn)品具有燃燒穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高、燃燒充分的特點(diǎn)。
1.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造機(jī)械爐排焚燒發(fā)電設(shè)備的企業(yè)主要有重慶三峰、光大國(guó)際和綠色動(dòng)力等，但單臺(tái)焚燒爐處理規(guī)模相對(duì)較小，而且燃燒效果不甚理想。國(guó)內(nèi)大型千噸以上級(jí)垃圾焚燒發(fā)電廠以引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備為主，需要花費(fèi)大量外匯引進(jìn)技術(shù)和垃圾焚燒爐等核心設(shè)備，但設(shè)備費(fèi)及運(yùn)行成本均較高，而且其對(duì)我國(guó)城市混合收集的生活垃圾低熱值、高水分等特點(diǎn)適應(yīng)性低。
1.3發(fā)展趨勢(shì)
大型機(jī)械焚燒爐具有單條生產(chǎn)線處理能力大、土地占用量少、單位垃圾發(fā)電量高、維護(hù)成本低的優(yōu)點(diǎn)，隨著垃圾焚燒發(fā)電工藝技術(shù)進(jìn)步和土地資源越來(lái)越珍貴，機(jī)械爐排式垃圾焚燒爐將朝著大型化、智能化和高效化的方向發(fā)展。
機(jī)械爐排式焚燒爐技術(shù)特點(diǎn)
機(jī)械爐排式焚燒爐采用層燃技術(shù)，以機(jī)械式的爐排塊構(gòu)成爐床，將垃圾進(jìn)行直接燃燒，爐排間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和垃圾本身的重力使垃圾不斷翻動(dòng)、攪拌并推向前進(jìn)，整個(gè)燃燒過(guò)程在一個(gè)爐膛進(jìn)行。垃圾首先進(jìn)入干燥段，為了保證垃圾能夠快速烘干、脫水，采用加熱后空氣從爐排底部對(duì)垃圾進(jìn)行烘干，同時(shí)爐內(nèi)燃燒垃圾也能對(duì)干燥段垃圾進(jìn)行烘烤;當(dāng)垃圾進(jìn)入燃燒段后，垃圾在900℃左右進(jìn)行高溫燃燒，可使其中的可燃成分和有害成分被徹底分解，同時(shí)爐底進(jìn)入空氣對(duì)爐排進(jìn)行冷卻，從而防止高溫對(duì)爐排的損害;當(dāng)垃圾進(jìn)入燃燼段后，垃圾處于降溫過(guò)程并徹底燃盡，完全變成灰渣，垃圾燃燒整個(gè)流程完成。
2.1機(jī)械爐排式焚燒爐的優(yōu)點(diǎn)
一是單臺(tái)爐的處理量大，單臺(tái)最大處理量已經(jīng)達(dá)到1200t/d，適用于大規(guī)模集中處理城市生活垃圾;二是垃圾適應(yīng)性高，進(jìn)料垃圾不需要預(yù)熱、分揀和破碎處理，適合我國(guó)未分類(lèi)收集的生活垃圾現(xiàn)狀;三是燃燒狀態(tài)穩(wěn)定，依靠爐排的機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)垃圾的攪動(dòng)和混合，調(diào)整爐內(nèi)垃圾焚燒狀況和爐排轉(zhuǎn)速，使垃圾在爐內(nèi)分布均勻，料層穩(wěn)定，控制垃圾在爐內(nèi)的停留時(shí)間，確保垃圾充分燃燒，飛灰量小，熱灼減率低;四是自動(dòng)化程度較高，操作簡(jiǎn)單，提高了焚燒爐運(yùn)行管理水平和檢修效率，設(shè)備年運(yùn)行時(shí)間≥8000h;五是運(yùn)行成本低，垃圾在爐排上燃燒，而且不摻燒煤炭，所以煙氣中粉塵含量低，減輕了除塵器的負(fù)擔(dān)，降低了運(yùn)行成本。
2.2機(jī)械爐排式焚燒爐的缺點(diǎn)
一是投資成本高，由于活動(dòng)爐排和固定爐排等關(guān)鍵部件由耐熱合金鋼制造，所以設(shè)備造價(jià)較高;二是熱損失大，由于燃燒速度慢，爐床的負(fù)荷小，所以爐子的體積較大，廠房面積增大，爐體的熱損失增加;三是垃圾熱值要求高，在垃圾熱值偏低的情況下，為了維持燃燒，保證余熱鍋爐蒸汽參數(shù)及符合環(huán)保要求，需要向爐內(nèi)噴入燃油或燃?xì)?，使運(yùn)行成本升高。
常用機(jī)械爐排式焚燒爐分類(lèi)
機(jī)械爐排式焚燒爐燃燒的基本原理大致相同，都是通過(guò)爐排的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)生活垃圾不斷翻轉(zhuǎn)、攪拌并向前或逆向移動(dòng)。從爐排結(jié)構(gòu)形式上，其可分成由爐排塊構(gòu)成的爐排和空心圓筒組成的爐排兩類(lèi);從爐排的運(yùn)動(dòng)形式上，其可分成往復(fù)運(yùn)動(dòng)和滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的爐排兩類(lèi);從垃圾運(yùn)動(dòng)的方向上，其可分為逆推式爐排、順推式爐排和多級(jí)式爐排;從爐排運(yùn)動(dòng)的方向上，其可分為傾斜式爐排和水平式爐排;從爐排片運(yùn)動(dòng)形式，其可分為行動(dòng)式爐排和列動(dòng)式爐排。目前應(yīng)用的主要有逆推型爐排、順推型爐排、滾筒型爐排等，其主要功能都是爐排做往復(fù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)生活垃圾的運(yùn)動(dòng)和翻轉(zhuǎn)。
常用機(jī)械爐排式焚燒爐技術(shù)對(duì)比
目前常用的機(jī)械爐排式焚燒爐主要有傾斜逆推往復(fù)式爐排、傾斜順推往復(fù)列動(dòng)式爐排、傾斜順推往復(fù)行動(dòng)式爐排、水平順推往復(fù)式爐排、傾斜多級(jí)式爐排等。
4.1傾斜逆推往復(fù)式爐排
傾斜逆推往復(fù)式爐排指垃圾燃燒過(guò)程中垃圾的運(yùn)動(dòng)方向與爐排運(yùn)動(dòng)方向相反，爐排整體前高后低，傾斜布置。
固定爐排和活動(dòng)爐排以行為單位傾斜交錯(cuò)布置，活動(dòng)爐排行向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，爐排上的垃圾在重力作用下向下移動(dòng)，而垃圾料層下部受與重力方向相反的傾斜推力，使得一部分垃圾沿爐排表面同時(shí)往相反方向移動(dòng)，產(chǎn)生了向上運(yùn)動(dòng)，由此完成垃圾層的充分翻轉(zhuǎn)、攪拌，使垃圾與空氣充分接觸，實(shí)現(xiàn)垃圾充分的燃燒。其優(yōu)點(diǎn)是垃圾翻轉(zhuǎn)攪拌能力強(qiáng)，占地面積小，投資少，缺點(diǎn)是垃圾可能會(huì)成塊滾落，燃燒效果相對(duì)略差。
4.2傾斜順推往復(fù)列動(dòng)式爐排
傾斜順推往復(fù)列動(dòng)式爐排指垃圾燃燒過(guò)程中垃圾的運(yùn)動(dòng)方向與爐排運(yùn)動(dòng)方向相同，爐排整體前高后低，傾斜布置，工作原理如圖2所示。固定爐排與活動(dòng)爐排列向交錯(cuò)布置，活動(dòng)爐排列在前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)，爐排上的垃圾依靠自身重力和活動(dòng)爐排列的往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)垃圾層產(chǎn)生的縱向推力及剪力不停地向傾斜方向翻動(dòng)，各爐排段利用高落差使垃圾產(chǎn)生混合攪拌，并在燃燒段固定爐排列設(shè)置了剪切刀，它不僅起著充分?jǐn)嚢枥淖饔?，而且?guī)椭伎諝夂屠浞纸佑|，使垃圾燃燒完全。其優(yōu)點(diǎn)是爐排面積大，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，漏渣率低，缺點(diǎn)是翻轉(zhuǎn)攪拌能力差，占地面積大，投資高。
4.3傾斜順推往復(fù)式爐排
傾斜順推往復(fù)式爐排指垃圾燃燒過(guò)程中垃圾的運(yùn)動(dòng)方向與爐排運(yùn)動(dòng)方向相同，爐排行向水平布置，整體向下傾斜，工作原理如圖3所示。固定爐排和活動(dòng)爐排以行為單位交錯(cuò)布置，活動(dòng)爐排行向水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，爐排上的垃圾在重力和活動(dòng)爐排列對(duì)垃圾層產(chǎn)生的水平推力共同作用下不停地向傾斜方向翻動(dòng)，通過(guò)落差使垃圾產(chǎn)生混合攪拌，由此完成垃圾層的充分翻轉(zhuǎn)、攪拌，使垃圾與空氣充分接觸，實(shí)現(xiàn)垃圾充分的燃燒。其優(yōu)點(diǎn)是爐排面積大，爐排片載荷小、壽命長(zhǎng)，漏渣量低，缺點(diǎn)是燃燒效率差，占地面積大，投資高。
4.4水平順推往復(fù)式爐排
水平順推往復(fù)式爐排指垃圾燃燒過(guò)程中垃圾的運(yùn)動(dòng)方向與爐排運(yùn)動(dòng)方向相同，爐排整體水平布置，工作原理如圖4所示。固定爐排和活動(dòng)爐排以行為單位交錯(cuò)向上傾斜布置，活動(dòng)爐排行向傾斜向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，爐排上的垃圾在活動(dòng)爐排的推動(dòng)下不停地向后上方向翻動(dòng)、攪拌和運(yùn)送，使垃圾與空氣充分接觸，實(shí)現(xiàn)垃圾充分的燃燒。其優(yōu)點(diǎn)是翻轉(zhuǎn)攪拌能力強(qiáng)，通風(fēng)效果好，燃燒均勻，缺點(diǎn)是輸送能力差，占地面積大，投資高。
4.5傾斜多級(jí)往復(fù)式爐排
傾斜多級(jí)往復(fù)式爐排指垃圾燃燒過(guò)程中垃圾的運(yùn)動(dòng)方向與爐排運(yùn)動(dòng)方向相同，爐排行向水平布置，整體向下傾斜，工作原理如圖5所示。它由多級(jí)傾斜的標(biāo)準(zhǔn)爐排組構(gòu)成，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)爐排組都由固定爐排、滑動(dòng)爐排和翻動(dòng)爐排相互結(jié)合而成?；瑒?dòng)爐排推動(dòng)垃圾層向爐排末端運(yùn)動(dòng)，而翻動(dòng)爐排使垃圾變得膨松并充滿(mǎn)空氣，爐排上的垃圾在滑動(dòng)爐排的共同作用下不停地向斜下方翻動(dòng)、攪拌和運(yùn)送，使垃圾與空氣充分接觸，實(shí)現(xiàn)垃圾充分的燃燒。其優(yōu)點(diǎn)是翻轉(zhuǎn)攪拌能力強(qiáng)，控制靈活，燃燒效果好，缺點(diǎn)是輸送能力差，占地面積大，投資高。
4.6爐排技術(shù)對(duì)比
逆推式焚燒爐垃圾翻轉(zhuǎn)攪拌能力強(qiáng)，占地面積小，適用于高熱值、低水分垃圾的處理，在歐洲和日本垃圾分類(lèi)效果好的國(guó)家市場(chǎng)占有率高;順推式焚燒爐負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，占地面積大，更適用于我國(guó)低熱值、高水分、分類(lèi)效果較差的垃圾現(xiàn)狀。
結(jié)論
本文介紹了機(jī)械爐排式焚燒爐國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)分析了常用機(jī)械爐排式焚燒爐主要技術(shù)特點(diǎn)?，F(xiàn)階段，機(jī)械爐排式焚燒爐呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)，各爐排企業(yè)根據(jù)垃圾本身的特點(diǎn)及用戶(hù)的需要，研發(fā)出不同類(lèi)型的機(jī)械爐排焚燒爐。此外，本文還介紹了常用機(jī)械爐排焚燒爐的分類(lèi)，詳述了傾斜逆推往復(fù)式爐排、傾斜順推往復(fù)行動(dòng)式爐排、傾斜順推往復(fù)列動(dòng)式爐排、水平順推往復(fù)式爐排、傾斜多級(jí)式爐排等常用機(jī)械爐排焚燒爐的工作原理和技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)其功能進(jìn)行技術(shù)分析和對(duì)比，這有助于我國(guó)機(jī)械爐排式生活垃圾焚燒爐的設(shè)計(jì)、應(yīng)用、研發(fā)和性能優(yōu)化等。
垃圾焚燒處理最主要的部位就是爐子內(nèi)襯，爐襯不僅要受到機(jī)械撞擊、垃圾上下、前后運(yùn)動(dòng)的沖刷，而且還要受到不同酸堿性垃圾物質(zhì)的化學(xué)侵蝕，因此內(nèi)襯材料耐火內(nèi)襯要選用有耐火、耐磨、抗熱震性好以及抗沖刷性強(qiáng)、耐侵蝕材質(zhì)的耐火材料。
