二段往复式垃圾焚烧炉的开发与技术发展

二段往复式垃圾焚烧炉的开发与技术发展杭州新世纪能源环保工程股份有限公司一、开发经历二段往复式垃圾焚烧炉是由我公司、温州伟明环保工程有限公司、杭州锅炉集团有限公司共同合作开发的、拥有自主知识产权的、国产化的、适合于水分较高、热值较低、不分拣的混合生活垃圾的焚烧处理设备。二段往复式垃圾焚烧炉在充分吸取国外同类产品成熟技术和经验的基础上，于2001年9月开始开发，在国内有关知名专家和学者的指导下，在合作单位的共同努力下，首批225t/d二段往复式垃圾焚烧炉于2003年3月29日在温州临江投入运行。以二段往复式垃圾焚烧炉为核心的“城市生活垃圾焚烧成套技术及设备”课题于2001年12月列入国家高技术研究发展计划（863计划），获得了国家资金的支持。2002年4月，二段往复式垃圾焚烧炉的三个联合开发单位作为共有专利权人联合提出了“生活垃圾焚烧炉”发明专利。该发明专利于2004年8月获得国家知识产权局的授权。机械工业火电设备产品质量监督检测中心于2004年5月对温州临江的225t/d二段往复式垃圾焚烧炉进行了性能测试，进行在70%～110%锅炉额定负荷工况下性能参数、热效率等试验。其测试结论为：全部测试指标达到设计值，热灼减率为2.65%，锅炉热效率为74.76%(垃圾热值5017kJ/kg、处理量11.37t/h)。二段往复式垃圾焚烧炉于2005年2月通过浙江省科技厅组织的科技成果鉴定，鉴定意见确定：“二段往复式垃圾焚烧炉与高温余热锅炉已经获得国家发明专利（专利号：ZL02111455.2），是我国首个拥有自主知识产权、国产化的垃圾焚烧技术和设备，填补了国内空白，居国内领先地位，总体上达到国际同类产品的先进水平”。二段往复式垃圾焚烧炉2005年列为浙江省重点新产品，2006年列为国家重点新产品。在2006年，二段往复式垃圾焚烧炉分别获得度机械工业科技技术进步二等奖，建设部的华夏建设科技进步三等奖，浙江省和杭州市的科技进步三等奖。2006年底通过激烈的竞争，杭州新世纪公司联合城建院、温岭瀚洋等单位，一举竞标成功国家“十一五”科技支撑计划――“大型垃圾焚烧发电技术和二次污染控制集成与关键设备研究”课题，将获得国家490万元的资金支持。再次确立了杭州新世纪能源环保公司在我国垃圾焚烧技术和设备研发领域的骨干地位。二、二段往复式垃圾焚烧炉排的技术改进我公司的二段往复式垃圾焚烧炉对每一个用户均有不同程度的技术改进与完善，自光大宜兴2＃炉开始，本着标准化、模块化、系列化和大型化的原则，进行较大的技术改进。主要有：1.加长逆推段、缩短顺推段经工程实际证明由逆推炉排和顺推炉排有机结合的二段往复式炉排，特别适合我国高水分、低热值、不分拣混合生活垃圾的焚烧处理。在实际运行中我们发现，当垃圾热值较低，尤其是在雨季或冬季时，仅通过在垃圾坑中堆存发酵，很难进行有效地脱水，致使入炉的垃圾水分较高，对此类垃圾需要有较长的干燥段才能达到理想的燃烧效果。为此，我们将原逆推段炉排12级增加到14级，长度增加18.7%；将原顺推炉排8级缩短为6级，长度缩短了30%；使原逆推段与顺推段长度之比约为2﹕1改进为3.3﹕1，以更加适应焚烧处理高水分、低热值、不分拣混合生活垃圾。2.在逆推炉排末端设置料层高度调节装置一般垃圾焚烧炉排，其料层高度由炉排动作的快慢来控制，炉排动作慢，则料层较高；炉排动作快，则料层较低。而炉排动作慢，对垃圾的搅拌作用就小，燃烬率受到影响；炉排动作快，料层难以建立，燃烧量受到影响。如何解决这一矛盾哪？另由于入炉生活垃圾的物理成分众多，例如有水分、纸或木质废物、蔬菜或瓜果的残余物、厨余、落叶与锄铲的花草、灰土等，而且它们在垃圾中的种类、数量、成分、含水量、热值等均会随季节、气候、地域等不同而不同，甚至同一天内也会有很大的出入。垃圾焚烧炉又如何适应垃圾物理成分显著地、经常性的变化哪？新型的二段往复式垃圾焚烧炉排在逆推炉排的末端设置了一个液压驱动的料层高度调节装置，该装置可以在60°范围内进行摆动。我们与光大环保共同为该装置申请了专利。这种二段式炉排我们称之为料层可调型二段往复式垃圾焚烧炉排。料层可调型二段往复式垃圾焚烧炉排可以实现在一定的料层高度条件下，通过加快炉排的动作对垃圾的充分搅拌，即达到了较好的燃尽率，又实现了理想的垃圾处理量，并能够适应垃圾物理成分显著地、经常性的变化。3.将顺推炉排水平布置改为倾斜布置原二段往复式垃圾焚烧炉排的顺推段为水平布置，为垃圾的燃烬段。在实际运行过程中，我们发现较大块的炉渣在水平布置的顺推炉排出渣较为困难，且由于经过前面2项的技术改进后，垃圾在加长的逆推段上基本已充分混合、干燥和燃烧，而无需在燃烬段上停留过多时间，在保证垃圾处理量和炉渣热灼减率的前提下，为排渣顺利，我们将顺推段由水平布置改为倾斜布置，缩短了垃圾在顺推段的停留时间。4.顺推段液压缸同步方式的改进原二段式炉排的顺推段活动炉排通过位移传感器和伺服系统来实现两列或多列炉排的同步，然而伺服系统对油品的要求较高，且位移传感器对环境温度要求比较苛刻。为简化系统，提高运行可靠性，减少运行人员的工作量。新型的二段往复式垃圾焚烧炉排的顺推段的同步问题，我们采用了简捷的机械同步方式。5.炉排的侧补偿装置由弹簧吸收改为机械补偿炉排在热态运行条件下所发生的热膨胀，由炉排一侧的侧补偿装置吸收。原二段式炉排的侧补偿装置采用弹簧补偿型式，再加上入炉垃圾成分的复杂性，很难避免运行过程中出现斜楔、铁钉、钢珠等嵌入炉排与侧补偿之间，造成垃圾燃烧短路、漏渣增加等现象。新型的二段往复式垃圾焚烧炉排的侧密封结构采用机械补偿型式的侧补偿装置，使炉排片与侧补偿块不论在任何时间及温度下始终保持接触，杜绝了运行过程中的燃烧短路及异物嵌入现象，排除了运行中的不确定性，同时结构更为经济、简单而有效。采用了这种简捷的机械补偿结构，即解决了原有的问题，也为大型化奠定了基础，我们已经为该侧密封装置申请了专利。6.炉排下部放灰系统的改进为将炉排下部的漏灰通过放灰通道排出，原二段往复式垃圾焚烧炉排设有放灰装置。放灰装置位于风室下部，每列炉排对应相应的一根放灰管，每根放灰管上有一个总阀和五个放灰门，均为气动。炉排下部排灰是否通畅是放灰装置工作是否正常的标志。原吹灰气源来自于公共风室，但由于运行中风室风压压头偏小且有时灰量较大，吹灰效果不理想，易堵灰。新型二段往复式垃圾焚烧炉排对放灰系统进行了改进，单独设置了清灰风机，提高吹灰气源的压头，并根据运行中的实际灰量对放灰门的工作顺序进行改进。放灰装置采用定时工作方式，该时间间隔可调。另外，还改进了放灰门的结构型式，由原盘根凹槽改为平面密封结构。7.标准化、模块化、系列化设计经过大型流体力学计算软件FLUENT-CFD对二段往复式垃圾焚烧炉的炉膛、风室、炉排阻力等的模拟与计算，我们初步拟定了二段往复式垃圾焚烧炉的设计规范，正在逐步完善成为为企业标准。光大宜兴2＃250t/d炉排、湖州的2×400t/d炉排的设计均引入了标准化设计的理念，目前正在设计的温岭2×350t/d、南安1×300t/d项目均实施了标准化设计，为未来更大垃圾处理规模的炉排设计奠定基础，也将大大缩短炉排的设计周期和设计工作量。由于炉排使用直接受安装质量的影响，原炉排为工厂调试合格后编号、拆分成散件，待运输至而工地现场，再按原编号进行组装，由于安装质量的差异易造成安装达不到设计要求，需要经过一段时间的运行来进行调整到位。新型的二段往复式垃圾焚烧炉排按照模块化进行设计、制造，有安装精度要求的部件均在工厂定位与完成。出厂的二段往复式垃圾焚烧炉排分给料平台、单列逆推段、顺推段、料斗、出渣机等几大部件出厂，到达工地后只需按原连接孔位置进行简单的拼装即可，大大减少了现场的安装工作量。在新型二段往复式垃圾焚烧炉排中正在对逆推炉排下部支撑滚轮结构、材料和热处理工艺进行完善与改进；对炉排片的结构进行优化；配合新型炉排的风室流场的变化，修正局部炉排片的出风型式等。三、二段往复式垃圾焚烧炉排的简要应用情况杭州新世纪能源环保公司在2002年完成了首台225t/d二段往复式垃圾焚烧炉排的设计和制造，该产品应用在温州临江项目，同时以提供炉排片、燃烧自动控制装置等部件的方式与温州伟明环保合作制造了温州临江的2套和温州东庄的1套225t/d二段往复式垃圾焚烧炉排。该批4套225t/d二段往复式垃圾焚烧炉现在2003年相继投入运行。随后又承接了深圳平湖一期和福建晋江创冠共7套225t/d二段往复式垃圾焚烧炉，其中6套设备均于2005年底前通过72＋24小时满负荷试运行考核投入商业运行。石家庄其力、江苏太仓协鑫和光大宜兴垃圾焚烧项目通过招投标，选用我公司共6套250t/d二段往复式垃圾焚烧炉。江苏太仓2×250t/d二段往复式垃圾焚烧炉排、余热锅炉、烟气处理装置（均由我公司提供）于2006年10月通过72＋24小时满负荷试运行考核投入商业运行，光大宜兴项目2×250t/d目前正在进行最后的调试，石家庄其力因资金原因，2×250t/d焚烧炉排、余热锅炉、烟气处理设备已经制造完成有待于发运。通过14套完整的炉排的制造、3套炉排的合作生产，以及我公司所涉及的14套二段往复式垃圾焚烧炉排不同时间的运行，积累了许多宝贵的经验和运行数据，尤其是光大宜兴2＃炉短短几天的试烧垃圾，为新型的二段往复式垃圾焚烧炉排的设计提供了珍贵的运行数据。目前，杭州新世纪公司已经开始投料制造了浙江湖州2×400t/d新型二段往复式垃圾焚烧炉排，正在设计浙江温岭2×350t/d和江苏南安的1×300t/d均采用完善后的新型二段往复式垃圾焚烧炉排技术；其中浙江温岭2×350t/d项目是国家“十一五”科技支撑计划课题的示范工程。“技术进步没有最好，只有更好”是我们的理念，我们将永无止境地在垃圾焚烧处理设备的研究与开发道路上继续攀登，为垃圾焚烧技术和设备的自主知识产权和国产化、大型化不懈地努力。新型（料层可调型）二段往复式垃圾焚烧炉排