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2.2主流炉排的形式
随着炉排炉技术的发展及普及,炉排的配置也逐渐形成了由干燥段炉排根据垃圾的不同特性干燥,再到燃烧段燃烧,最后为了达到减量化需求,设置使炉渣充分燃尽的燃烬段的三段式布置方式。这种三段式的配置已成为炉排布置的常用模式。
为了应对垃圾成分的季节性波动,仍能保证稳定连续地运行,各家的炉排形式也大相径庭。另外,随着垃圾热值的提升,炉排倾斜角度的变化,甚至炉排水平布置的方式也屡见不鲜。同时炉膛整个高度的尽可能降低,以期降低土建成本,也成为了炉排设计需要考量的方面。
其次,为了更好的对应干燥、燃烧、燃烬三段的功能及不同风量的需求,在每段炉排下采用数量不一的灰斗兼风室的布置方式也成为主流。
主要的炉排形式有顺推列动式、顺推行动式、逆推式、滚筒回转式等,将在下文进行详述。此外,也有组合的方式,甚至有为了使垃圾充分燃尽,在炉排后设置回转窑的尝试。不过,为了运行与维护的便利,同一焚烧线,还是以单一的炉排形式为宜。
3 炉排技术类型
3.1 H社的炉排技术
1960年,H社与丸红、VonRoll一起,成立了三方合资公司,正式进军垃圾焚烧发电行业,依托VonRoll在欧洲积累的丰富的技术经验,于1965年建成了日本最早的发电上网项目,西淀清扫工厂。处理能力市场份额世界第一(2008~2010)。H社现行炉排技术主要分为L型炉排和R型炉排。所谓的L型炉排为顺推列动往复式炉排,带剪切刀装置;而R型炉排为顺推行动往复式炉排。
3.1.1 L型炉排
L型炉排结构如图1所示,剪切刀通常设置在燃烧段。三段炉排间,设置有1.2m以上的落差墙,依靠垃圾跌落时的冲击力,起到翻动的效果。
图 1 H社L型炉排结构图
活动梁在运动过程中,沿水平方向向上10°,做往复式运动。剪切刀装置的运作方式,详见图2。
图 2 剪切刀装置运作方式
L型炉排的优点在于,剪切刀的设置,对垃圾的破碎效果更为突出,更有利于含水率高的低热值垃圾焚烧。但在燃烧高热值垃圾时,由于垃圾层厚的降低,炉排表面温度的提升,会造成剪切刀装置的烧损,因此在燃烧高热值垃圾时,也存在不设置剪切刀的情况。
由于受到炉排热膨胀结构的限制,单段炉排模块最大长度为5.6m,最大宽度为4m。单模块3段炉排的最大处理能力为300t/d。日立最大的L型炉排为宽度方向上,左右分体的双模块结构,最大处理能力为600t/d。此后,H社技术转让给上海康恒,经过康恒团队对炉排驱动及热膨胀结构的改良,现L型炉排的最大规模为宽度方向上,三模块排列,最大处理能力为900t/d。
3.1.2 R型炉排
随着生活水平的不断提高,垃圾中的纸、塑料、铝罐等的比重逐步增加,垃圾的含水率逐渐降低,垃圾热值也有了大幅的提升,为了防止熔融塑料及铝,从炉排间隙滴落,造成灰斗的起火及堵塞等情况的发生。H社和VonRoll开始了R型炉排的相关研发。
图 3 H社R型炉排结构图
R型炉排的结构如图3所示,由于面向热值更高的垃圾,落差墙的高度降低到1m,炉排梁垂直垃圾输送方向布置,分为活动梁和固定梁,两者交错布置。为了减小炉排间隙,防止熔渣的滴落,宽度方向上使用弹簧拘束方式;为了防止炉排块的烧损,炉排块底部的导流筋板做了特殊的设计,以起到一次风强制风冷的目的。单模块炉排长度2m,宽度为1.8~2.6m的多重组合方式。设计三段最大处理规模可达1000t/d。
R型炉排,较之L型炉排,更适合于高热值垃圾的燃烧,但对于垃圾含水率的适应性与搅拌效果方面,选用L型炉排会更好。
3.2 K社的炉排技术
K社的炉排技术,由最早与德国DBA社,协同研发的滚筒炉排,到后来的翻转炉排(类似于H社L型炉排的剪切刀构造),到之后的SUN型炉排,及阶梯往复式炉排,历程详见图4。
图 4 K社炉排的变迁
其中SUN型炉排为K社现行的主流机种,具体结构详见图5。
图 5 SUN型炉排结构图
单模块最大宽度为4m,现有最大规模为1000t/d。SUN型炉排的运行方式,不同于传统的顺推列动式往复炉排的直线运动,其运动轨迹为以炉排下的前部驱动轴及后部支撑座为支点的弧线运动。驱动部分的磨耗有所减少。
3.3 M社的炉排技术
M社的炉排技术大致经历了4个阶段,从1960年代的TGR型链条炉,到60年代末的2TF型(2段式链条炉+往复式炉排),再到70年代初的准连续炉排F型,最后便是70年代通过与德国马丁公司技术转让而来的MATIN炉排。
3.3.1 MATIN炉排
MATIN炉排是典型的逆推行动式往复炉排,垃圾在输送过程中,通过炉排的逆推效果,使垃圾在炉排表面有更好的搅拌效果,原理详见图6。
图 6 逆推垃圾搅拌原理
该炉排的燃烧热负荷率可达350kg/m2·h。炉排的行程420mm。炉排单模块最小宽度1.5m,最大宽度2.5m,同样采用多模块宽度方向上组合的方式,以达到大型化的目的。日本国内最大6模块排列,宽度12.8m,日本国外最大有8模块的业绩,最大规模1200t/d。
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