垃圾焚燒爐排,爐篦條,垃圾焚燒爐排廠家

通過對(duì)爐排型焚燒爐用爐排片產(chǎn)品的研究，闡述爐排片工作條件、結(jié)構(gòu)特征、材質(zhì)特征及其工作原理，從而提出爐排片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料應(yīng)用技術(shù)要求。

　　隨著國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，能夠節(jié)約土地資源、將垃圾處理無害化、減量化和資源化的垃圾處理方式-垃圾焚燒處理應(yīng)用越來越廣。爐排型焚燒爐形式多樣，其應(yīng)用占全世界垃圾焚燒市場(chǎng)總量的80%以上。爐排型焚燒爐具有垃圾預(yù)處理要求不高、垃圾熱值適應(yīng)范圍廣、連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行及維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

　　爐排片是爐排型焚燒爐核心部件，屬于易損耗部件，爐排片穩(wěn)定性對(duì)焚燒爐的連續(xù)穩(wěn)定性運(yùn)行起著決定性作用。通過合理的爐排片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料應(yīng)用，設(shè)計(jì)適合國(guó)內(nèi)垃圾熱性的爐排片產(chǎn)品，減少爐排片卡滯、異常磨損、燒損等問題，提高爐排型焚燒爐運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性。

　　1爐排片工作特征

　　機(jī)械爐排爐是以機(jī)械式的爐排片構(gòu)成爐床，可動(dòng)爐排片與固定爐排片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使垃圾不斷翻動(dòng)、攪拌并推向前進(jìn)。往復(fù)焚燒爐用爐排片設(shè)計(jì)需要爐排片有規(guī)則的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而保證垃圾進(jìn)入爐內(nèi)與熱空氣接觸、升溫、干燥、著火、燃燼，往復(fù)爐排片工作示意如圖1所示。

圖1往復(fù)爐排片示意圖

　　爐排往復(fù)運(yùn)動(dòng)不僅使垃圾均勻移動(dòng)，也是對(duì)垃圾的一種攪動(dòng)，使垃圾與已燃垃圾混合，致使往復(fù)爐排片垃圾具有下部著火的因素，爐排運(yùn)動(dòng)能有效地?cái)噭?dòng)垃圾。爐排與垃圾的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可以使燃燒的垃圾松動(dòng)，增加垃圾的透氣性，改善燃燒條件。

　　為了保證焚燒爐的連續(xù)穩(wěn)定燃燒，爐溫維持在950～1050℃，對(duì)爐排提出高溫抗氧化性要求;垃圾由于分類不完善，進(jìn)爐垃圾比重較大，爐排片機(jī)械負(fù)荷較大，對(duì)爐排片提出機(jī)械磨損需求;垃圾由于成分復(fù)雜，通常含有CI、S等元素，燃燒后形成酸性氣體，對(duì)爐排片金屬材質(zhì)形成腐蝕性影響。

　　因此，爐排片工作環(huán)境具有如下特性：干燥段垃圾載荷較大，主要承受機(jī)械磨損，燃燒段屬于環(huán)境溫度高，主要承受高溫磨損，燃燼段不可燃物較多，固體顆粒物容易夾雜到爐排片之間縫隙中，主要承受偏磨等非正常磨損;另外，垃圾焚燒后形成氣氛包含高溫腐蝕性氣體，對(duì)爐排片形成腐蝕作用;爐排片磨損后，縫隙變大、漏渣增加，對(duì)垃圾熱灼減率帶來負(fù)面影響;爐排片翹起及燒損，如果頻率太高，需要停爐檢修處理，勢(shì)必影響焚燒廠運(yùn)營(yíng)。

　　2爐排片設(shè)計(jì)要求

　　為了保證焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行，在爐排片設(shè)計(jì)中，既保證爐排片材質(zhì)具備高溫耐熱性、耐腐蝕性、耐磨性，在結(jié)構(gòu)上改善燃燒空氣設(shè)計(jì)要求，減少漏渣率，盡可能避免偏磨及燒損，需要在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　(1)爐排通風(fēng)率。爐排通風(fēng)率等于爐排面上通風(fēng)孔總面積與整個(gè)爐排面積之比。爐排片是高溫工作部件，工作條件相當(dāng)惡劣。尤其是往復(fù)爐排片長(zhǎng)期工作在高溫下，雖然爐排片與燃燒層間隔著一層“灰渣墊”，可遮蔽部分熱量，但爐排片表面溫度仍可達(dá)600～700℃以上，為保證爐排片安全可靠的工作，必須采取有效的空氣冷卻;往復(fù)焚燒爐用爐排片保證垃圾是在爐排片上均勻移動(dòng)燃燒，空氣從爐排片下的風(fēng)室，自下而上地穿過爐排片及垃圾層，為垃圾燃燒提供充足的氧氣。

　　因此，爐排片上應(yīng)布有均勻的通風(fēng)通道，這就是所謂的通風(fēng)率要求，在爐排片設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮如何控制和減少漏渣，提高可燃物質(zhì)的利用率。通常情況下往復(fù)爐排片在干燥段通風(fēng)通道寬度控制在4mm以內(nèi)，燃燒區(qū)域內(nèi)通風(fēng)道寬度控制在3mm以內(nèi)，燃燼段區(qū)域內(nèi)通風(fēng)寬度稍小，這樣既能夠有效地控制漏渣，同時(shí)能夠大幅提高燃燒利用率。

　　很多相關(guān)資料中都認(rèn)為往復(fù)爐排片的通風(fēng)率應(yīng)在3%～6%。當(dāng)然通風(fēng)率越大，通風(fēng)通道截面越大，空氣穿孔速度越小，流阻越小。受制于漏渣及爐排片強(qiáng)度等因素的影響，通風(fēng)率達(dá)到2%～4%，屬于高壓損爐排，實(shí)際使用效果很好?？偟膩碚f，爐排片的進(jìn)風(fēng)需要綜合考慮通風(fēng)率、漏渣率、燃燒效率等重要因素。

　　(2)爐排冷卻度。爐排冷卻度等于爐排片肋板總面積與爐排總面積之比。爐排片主要依靠空氣對(duì)流對(duì)爐排片進(jìn)行冷卻，從而降低爐排片溫度。常見的爐排片外形圖如圖2所示。

圖2爐排片外形圖

　　爐排片肋板設(shè)計(jì)既是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的考慮，同時(shí)也是強(qiáng)制冷卻的考量。按照目前經(jīng)驗(yàn)值，在滿足爐排片本身強(qiáng)度設(shè)計(jì)前提下，冷卻度一般設(shè)計(jì)大于2。另外，低位熱值超過8260kJ/kg，考慮采用水冷爐排，進(jìn)一步增強(qiáng)強(qiáng)制冷卻效果。

　　(3)爐排片固定形式。爐排片安裝形式多樣，通常采用尾部固定形式。部分廠家在爐排片底部或者兩側(cè)設(shè)計(jì)螺栓或者拉鉤進(jìn)行固定，防止爐排片翹起?？蓜?dòng)爐排片與可動(dòng)爐排片，固定爐排片與固定爐排片的連接形式多樣，常見爐排片之間采用有間隙裝配、緊固裝配兩種，緊固裝配能一定程度上防止爐排片翹起及偏磨，但是檢修拆卸不便，間隙裝配拆卸檢修方便，容易異物卡滯，間隙變大，出現(xiàn)偏磨，導(dǎo)致爐排片提前更換。爐排片固定形式要保證爐排片往復(fù)運(yùn)動(dòng)不易卡滯，翹起，又要預(yù)留一定檢修維護(hù)便利性。

　　(4)輔助設(shè)計(jì)工具。爐排片通常服役時(shí)間長(zhǎng)，一般設(shè)計(jì)壽命大于5年，新型爐排片的開發(fā)設(shè)計(jì)，如果采用實(shí)爐驗(yàn)證方式，不僅周期太長(zhǎng)，而且對(duì)工程應(yīng)用帶來不確定性，不利于產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)。

　　因此，在工程應(yīng)用前，需要采用輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行分析，常見的有計(jì)算機(jī)輔助工程CAE(Computer Aided Engineering)軟件如ANSYS進(jìn)行熱應(yīng)力分析，優(yōu)化爐排片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì);通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)CFD(computational fluid dynam-ics)如FLUENT進(jìn)行流體分析，優(yōu)化爐排片的通風(fēng)率，冷卻度等參數(shù)。

　　通過CFD類軟件如FLUENT進(jìn)行爐排片側(cè)面或者爐排片本身的通風(fēng)率模擬計(jì)算，實(shí)現(xiàn)爐排片壓損和流速優(yōu)化計(jì)算，為爐排片的熱應(yīng)力分析提供對(duì)流換熱邊界條件，同時(shí)也為垃圾層厚的理論計(jì)算提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

　　通過CAE類軟件如ANSYS進(jìn)行爐排片結(jié)構(gòu)分析，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和傳熱方面進(jìn)行仿真計(jì)算，通過耦合傳熱和結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析，避免爐排片局部出現(xiàn)大范圍熱應(yīng)力集中，從而為爐排片結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供設(shè)計(jì)依據(jù)。通過輔助設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用，優(yōu)化爐排片結(jié)構(gòu)形式，減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高爐排片的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、可靠性，降低產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)成本。

　　2.2材質(zhì)應(yīng)用

　　(1)材質(zhì)要求。爐排片主要工作在高溫、腐蝕性氣氛中，往復(fù)運(yùn)動(dòng)中需要保持一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下，垃圾與爐排片之間，可動(dòng)爐排片與固定爐排片之間相互磨損，因此對(duì)爐排片材質(zhì)提出了如下要求：

　　①耐高溫：要求燃燒段爐排在650～950℃具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度及組織穩(wěn)定性;②耐磨損：具有良好的抗高溫磨損能力;③抗氧化：要求爐排氧化后，其表面形成的氧化膜連續(xù)致密且不易脫落，以保證爐排不因腐蝕損失導(dǎo)致其尺寸性能發(fā)生變化而失效;④熱膨脹系數(shù)適宜，即爐排材質(zhì)的熱膨脹不影響爐排的正常工作。

　　常見的爐排片都采用含Cr、Ni、Mo等合金元素的耐熱、耐蝕、耐磨鑄件，使用壽命長(zhǎng)。如果爐排片材質(zhì)的選用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理，整體使用壽命能達(dá)到80000小時(shí)。

　　(2)材質(zhì)應(yīng)用發(fā)展方面。國(guó)外，德國(guó)、丹麥和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的城市生活垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展的較早，對(duì)爐排材質(zhì)的研究也比較多。德國(guó)的NOELL公司進(jìn)口的爐排爐的爐排片為耐熱雙相鑄鋼，專為城市生活垃圾焚燒研發(fā)的高溫腐蝕環(huán)境開發(fā)的高性能鎳基合金材料，適用于燃燒溫度在1000℃以下的垃圾焚燒爐的爐排。丹麥巴威-偉倫公司爐排及日本三菱重工株式會(huì)社三菱-馬丁逆推爐排等爐排生產(chǎn)商也采用鎳基耐熱材質(zhì)，其使用性能好、韌性好，價(jià)格昂貴。

　　我國(guó)在爐排相關(guān)的領(lǐng)域研究起步較晚，常采用Cr系耐熱材質(zhì)，如3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni等。這些材料經(jīng)熱處理后抗拉強(qiáng)度可達(dá)490MPa，工藝簡(jiǎn)單易行，具有一定的優(yōu)勢(shì)。Si系耐熱鑄件如RTSi5、RQTSi4、RQTSi5、RQT2Si4Mo等屬于中硅球墨鑄鐵，由于其鑄造工藝性好，抗氧化性能優(yōu)異，價(jià)格相對(duì)比較低，耐熱溫度在800℃左右，因此被廣泛用作爐排材料。

　　目前，一種新型焊接爐排片技術(shù)開始在垃圾焚燒爐應(yīng)用，該爐排片采用復(fù)合材質(zhì)，在燃燒爐內(nèi)高溫層采用高耐磨、耐高溫、耐磨材質(zhì)金屬，厚度一般不超過8mm，在進(jìn)風(fēng)低溫層采用常規(guī)碳鋼，通過堆焊完成復(fù)合要求，肋板采用常規(guī)碳鋼，爐排片整體焊接成型，不僅降低產(chǎn)品重量，而且提高產(chǎn)品的使用壽命。

　　(3)材質(zhì)選擇。在材質(zhì)應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)垃圾焚燒設(shè)計(jì)單位通常在技術(shù)引進(jìn)技術(shù)上進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)、制造，以適應(yīng)國(guó)內(nèi)垃圾燃燒特性。目前垃圾焚燒廠大多采用鑄件，部分焚燒廠采用焊接爐排目前，950～1200℃耐熱爐排片常用高鎳高鉻鑄件，主要應(yīng)用在高溫區(qū)如燃燒段，在干燥段和燃燼段采用鑄鐵材質(zhì)，從而保證整體爐排片性價(jià)比。

　　在爐排片材質(zhì)的選擇上，有研究單位通過成分配比優(yōu)化設(shè)計(jì)，在抗氧化性與高溫強(qiáng)度好的基體上分布有高溫穩(wěn)定性好且硬度高的硬度相，以獲得具有磨損、硬度、抗氧化性、拉伸、韌性等方面優(yōu)良性能，達(dá)到國(guó)外產(chǎn)品的化學(xué)成分要求和機(jī)械性能要求。

　　2.3爐排片總體性能

　　目前，爐排片是垃圾焚燒的核心部件，高溫部分多采用合金鑄鋼材料，不僅承受較熱變形和機(jī)械磨損，還承受垃圾氣氛的腐蝕。雖然我國(guó)目前現(xiàn)有運(yùn)行較多爐排爐，但是早期爐排片多采用進(jìn)口件，因此采用國(guó)內(nèi)采購(gòu)的合金鑄鋼件能不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)滿足垃圾焚燒廠的運(yùn)行維護(hù)要求，是保證焚燒廠穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。爐排片既要滿足爐排爐耐溫、耐磨要求，同時(shí)保證爐排片結(jié)構(gòu)合理，保證其合理的溫度分布，防止局部熱應(yīng)力過大。

　　3結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述，垃圾焚燒爐用爐排片結(jié)構(gòu)合理，材質(zhì)耐用對(duì)焚燒爐穩(wěn)定運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，既要保證安裝固定可靠，又要保證合理的通風(fēng)性能，從而避免夾雜異物、異常翹起、偏移磨損。

　　在材質(zhì)應(yīng)用上，區(qū)分高溫區(qū)和低位區(qū)，高溫區(qū)采用高溫穩(wěn)定性、耐腐蝕性、耐磨損、高溫氧化性優(yōu)良的合金金屬材質(zhì)，低溫度采取鑄鐵材質(zhì)，從而保證爐排系統(tǒng)不僅性價(jià)比高，而且性能優(yōu)異，適合國(guó)內(nèi)垃圾特性的爐排片產(chǎn)品。