技术 | 生活垃圾焚烧发电厂垃圾吊选型及布置

摘要：简要介绍了垃圾焚烧发电厂中垃圾吊车选型及布置方法，为业主与设备厂家签订垃圾吊采购技术协议提供参数基础。

关键词：垃圾焚烧；垃圾吊

桥式双梁抓斗起重机（简称：垃圾吊车）是城市生活垃圾焚烧发电厂垃圾供料系统的关键设备。垃圾吊车提供焚烧炉加料及对垃圾进行搬运、搅拌、倒垛，按顺序堆放到预定区域，确保入炉垃圾组分均匀、燃烧稳定。垃圾吊布置设计由垃圾抓斗、卷起装置、行走装置、配电装置、称重装置以及控制设备等组成，其型式为桥式起重机，起重机抓斗为多瓣液压抓斗。其设计使用条件为用于含尘空气中重级制运行。它具有自动去皮、计量、预报警、超载保护的功能，并能在吊车控制室显示统计记录投料的各种参数。

1垃圾吊车选型考虑因素

我国垃圾成分复杂，热值变化大，热值低，水分高，为了保证焚烧炉的稳定燃烧，垃圾的均匀化非常重要，这一过程主要靠垃圾吊车和操作人员来实现。

在选取垃圾吊车的时候，考虑以下因素：

1）实际抓斗内压缩后的垃圾容重可能更高，国外厂家如科尼和德马格选用是0.55，国内厂家选用的也差不多。

2）要有备用垃圾吊车，在任何一台垃圾吊车检修时，所有焚烧炉的给料斗不受影响；同时备用量不应太大以免造成浪费。

3）垃圾焚烧炉处理能力较大，进料斗有防堵要求，要求垃圾抓斗分几次放料，由此需占用一定的时间。

4）越大型的垃圾吊车，惯性越大，控制起来越困难。

5）每个循环的给料时间和倒垛搬运时间是全自动工况下的，如果由于设备故障，也应该考虑半自动和手动的工况要求。

6）考虑操作工人的休息时间。

2垃圾吊车选型过程

某垃圾焚烧发电厂日处理垃圾800吨，设1个垃圾池，存储约7天的垃圾量，垃圾吊车给料速率为33.33t/h。液压抓斗在抓取垃圾时的充满率为0.9～1.0，设计取0.9；垃圾池中未经压缩的垃圾容重为0.15～0.30，抓斗内经压缩的垃圾容重为0.3～0.6，设计取0.55，下表为几种垃圾吊车配置方案的对比。

垃圾吊车选型比较表

根据上表的对比结果，选用2台6.3m3垃圾吊车同层布置，单台垃圾吊车起重量11t，1用1备。选择的垃圾吊车应可以实现手动或半自动的切换。

3垃圾吊车的主要功能

垃圾吊车位于垃圾池的上方，主要承担垃圾的投料、搬运、搅拌和称量工作。

投料：当焚烧炉进料口的垃圾不足时，垃圾吊车抓取垃圾池中发酵好的垃圾运行至进料口上方，给垃圾焚烧炉的进料斗加料。

搬运：将靠近卸料门的垃圾运到垃圾池的其它地方，避免卸料门的拥堵，调节池内垃圾数量，使之贮存不少于7天的垃圾量。

搅拌：由于国内的生活垃圾含水量较高，燃烧热值较低，垃圾在垃圾池内需停留一定的时间，通过自然沥水和发酵，降低含水量，提高热值。新旧垃圾的搅拌混合可缩短发酵时间。另外，由于生活垃圾的组成复杂，成份含量变化大，为避免进炉垃圾性质波动过大，保证入炉垃圾的稳定燃烧，也需要对池内垃圾进行必要的搅拌与混合。

取物：将不慎进入垃圾池中，但不宜焚烧处理的物体取出。

称量：为了统计垃圾的实际焚烧量，在垃圾投入焚烧炉进料口之前，对投入进料口的垃圾进行称重计量。

4垃圾吊车的结构组成

垃圾吊车结构主要由桥架、大车运行机构、主起升机构、小车运行机构、抓斗、称量装置等部分组成。

桥架：桥架的主梁和端梁均采用箱形梁形式，自重轻，而且具有高的垂直和水平方向的刚度、较小的轮压传递到轨道梁上。

大车运行机构：大车运行装置设计在带角部轴承的焊接箱型梁上，通过坚固可靠触角式轴承连接到端梁上，更换十分便捷。

主起升机构：一台电机通过两台硬齿面减速器驱动两个卷筒上的四根钢丝绳吊起四点液压抓斗，四绳间距上宽下窄，使抓斗具备防摆特性，停车定位准确。

小车运行机构：采用集中驱动方式及“三合一”传动装置，传动精度高，重量轻、密封性好、噪音小、免维护。

抓斗：抓斗拟采用国外品牌多瓣液压抓斗，重心低，起重机与抓斗间的连接钢丝绳做成四点式“V”字形排列，减少抓斗使用中的扭转和抓斗与建筑物之间的碰撞现象。

称量：垃圾吊车的小车架上设置有一套称量装置（带二个传感器），并且具有自动去皮半自动称重、显示、累计、打印等功能，用作工艺计量和超载保护。

5防腐与涂装

为保证设备在垃圾池内的防腐蚀，产品在生产期间对板材预处理喷沙除锈，除锈等级Sa2.5级，粗糙度为EZ40-80度微米，喷涂环氧富锌底漆，有效的防止制造过程中的锈蚀，焊接交验后，整机涂二道底漆，一道中间漆，两道面漆。

6电控装置

1）概述

垃圾吊车电气系统，采用国内外先进的“触摸屏+PLC+变频调速”控制方案，实现整机综合监控，自动控制及高精度的调速功能。垃圾吊车的各机构全部采用数字化变频调速装置，整机采用PLC控制，起重机能实现半自动的抓料，搬运，泊位等功能，即手动/半自动操作。

垃圾吊车具有上述程序化操作，半自动控制和手动操作功能，可快速切换，一般情况下手动优先。垃圾吊车在手动控制方式下，采用联动台人工操作控制。垃圾吊车大车、小车、起升机构的电机变频调速，并手工开启抓斗，实现抓料和投料过程。

2）自动控制原理

垃圾吊车的大车、小车、起升机构均采用变频专用电机驱动，每台电机上均配有同轴安装的高精度光电旋转编码器。编码器是一个测量电机转速和旋转圈数（角度）的装置。电机每旋转一圈，编码器则发出600个（或1024个）脉冲数字信号，矢量控制变频器根据编码器的反馈信号控制电机，实现高精度速度控制。可编程控制器（PLC）根据编码器的反馈信号进行高速计数，计算电机相对起始位置所运行的圈数，从而计算出垃圾吊车各机构相对起始位置所运行的距离，就可以计算出抓斗所处的实际位置，达到半自动控制的目的。

3）控制系统功能

投料及称重：将垃圾池内的垃圾投入到焚烧炉的料斗内，使料斗的料位于保持在适当的范围，确保垃圾的入炉供料，并能满足自动称重的要求。

搅拌：受源头垃圾的种类因素影响，有时可能还要搅拌垃圾的任务。对卸入池内的垃圾进行搬运，搅拌和倒垛，并按顺序堆放到指定的区域，力争入炉垃圾的组份均匀，并能根据工艺的焚烧要求，使垃圾完成垃圾的部份脱水或发酵。

清理：抓取垃圾池中污水排泄口的垃圾，以便及时排泄垃圾池中的渗滤液。

控制：抓料、投料，自动运行及返回、自动称重等工艺流程，并具有大起升高度的防摆，实时动态计量，运行限位状态保护及故障报警功能。

4）控制和操作

控制方式：控制采用“触摸屏+PLC+变频调速”控制方案。触摸屏为整机综合监控，PLC实现整车运行的时序逻辑控制。能实现程序化操作，自动状态+手动操作相结合方式。自动状态下抓斗各机构的动作均能采用程序化控制来实现，投料后自动回到储料坑。在固定式司机室内，采用触摸屏或联动台操作。在触摸屏上，显示整个行车运行区域的示意图，将整个区域划分为网格地址，并显示行车抓斗目前运行位置的三维坐标。

按半自动运行启动键后，行车按照事先设定的取料位置和投料位置的三维坐标，即可完成垃圾的抓取和投放全过程。并在投料前，发出称重信号给称重系统，称重系统将称重结果传送给触摸屏，并在屏幕上显示出来。

防晃荡装置，稳定工作的吊车才是好吊车，控制系统能优化吊车的运动，它利用优化马达的力矩输出对吊车的增速和减速进行有效的控制以避免晃荡现象的发生。

吊车设操作控制室，控制室设在贮坑上方并与其隔离；为便于观察贮坑的情况，靠坑一面是透明的，操作人员面对贮坑。在贮坑墙及其周边操作人员视力死角处设摄像头，把监视信号传送到吊车操作室的监视屏。

5）垃圾吊车控制水平

垃圾吊车采用半自动控制，也可以实现半自动/手动的转换操作。在半自动模式下，提升抓斗、移向进料口、称重计量、开启抓斗、卸料移向泊车位置是自动的。

7 垃圾吊车的布置

2台垃圾吊车，宜采用同层布置，布置在垃圾池上方。如焚烧炉进料斗标高为23米，则垃圾抓斗距离进料斗预留约1.5米净空，一般抓斗最下沿距离垃圾吊轨顶标高的极限高度约为6米，则垃圾吊轨顶标高设计定为30.5米。垃圾吊一侧轨道中心线距离混凝土柱边预留约0.45米净宽，另一侧轨道中心线距离混凝土柱边预留约1.2米净宽供检修人员通行，由此确定垃圾吊的跨距。抓斗中心距离轨道中心的左右极限位置需结合垃圾池壁和进料斗一起考虑。当抓斗移到进料斗上方时，抓斗展开的宽度尽量包含在进料斗尺寸范围内，这样垃圾不会散落在进料斗外侧。当抓斗移到进料斗对面靠近垃圾池壁时，抓斗展开后的设备外沿距离垃圾池壁150mm的净宽，这样的作用是保护抓斗不碰撞垃圾池壁。

8 垃圾吊车的检修

垃圾吊车需要检修时，可以将垃圾吊车移到就近的垃圾池端部的平台处，进行停泊检修。进料斗之间的平台也可满足垃圾吊车抓斗的停放检修。在垃圾池两端设置了检修竖井，垃圾抓斗可以直接通过这些检修竖井卸到卸料大厅外运。在垃圾池一端垃圾吊车检修平台上方设置垃圾吊车检修电动葫芦，电动葫芦的运动轨道固定在垃圾仓屋顶下檐，在不检修垃圾吊车时电动葫芦的吊钩及吊绳收紧到不影响垃圾吊车运动。在垃圾吊车轨道旁边设置走台板，满足检修人员的走动。垃圾抓斗检修竖井不使用时用钢盖板盖住。

9垃圾吊车控制室

垃圾焚烧厂垃圾吊车控制室的设置位置，一般有三种形式：1）在垃圾池靠卸料大厅一侧的中间位置，进料斗的对面，地面标高比进料斗稍高。2）在垃圾池端头，在进料斗层、运行层或在运行层和进料斗层之间；当设置在运行层时可与中央控制室连通。3）在垃圾池靠焚烧炉一侧的中间位置，进料斗的下面一层。

垃圾吊车各种控制室位置比较表

综合考虑：我们认为在靠卸料大厅一侧设计垃圾吊车控制室，视野开阔、安全、卫生、对其它人没有影响。只要操作人员安排充裕一些，就可解决人员的疲劳问题。

10吊车保护措施

为了保证工作人员在设备维修和检修时，安全靠近垃圾吊车，垃圾吊车配备如下保护装置：

1）吊车配备安全运行防碰撞系统。

2）吊车配备超载保护设备，在吊重超过额定载荷10％时给予提示。

3）吊车配备绳索松动测试装置，当抓斗突然下降时，能被及时止住。

4）吊车配备区域保护设备，限制抓钩的活动范围。

5）提升吊车只能在抓钩所被限定的最大和最小范围之间运动。桥式吊车的滑行根据标准设置限值切换开关。

6）吊车的提升和滑行电动机采用变频控制，抓斗的振动将减到最小。

7）吊车缆绳鼓配备机电保护装置，以防止提升缆绳错位或绊住。

8）吊车在任何时候都能采用急停方式停止工作。

9）桥式吊车两边的通道有栏杆保护。

11结论

垃圾吊车是垃圾焚烧发电厂中垃圾运输与存储的重要设施，合理的选型是保证焚烧线正常运转的重要前提，同时也是节约成本的重要手段。

参考文献

[1]刘武胜 郎运鸣 《垃圾搬运起重机》 出处《起重运输机械》2000年第12期13-16页

[2]何先凡 《生活垃圾发电厂起重机》 出处《造船工业建设》，2005年，第2期第46-51页

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部 《生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ90-2009）》