垃圾焚燒爐排,爐篦條,垃圾焚燒爐排廠(chǎng)家

通過(guò)對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、結構特征、材質(zhì)特征及其工作原理，從而提出爐排片結構設計、材料應用技術(shù)要求。

　　隨著(zhù)國內城鎮化的快速發(fā)展，能夠節約土地資源、將垃圾處理無(wú)害化、減量化和資源化的垃圾處理方式-垃圾焚燒處理應用越來(lái)越廣。爐排型焚燒爐形式多樣，其應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處理要求不高、垃圾熱值適應范圍廣、連續穩定運行時(shí)間長(cháng)、運行及維護簡(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，爐排片穩定性對焚燒爐的連續穩定性運行起著(zhù)決定性作用。通過(guò)合理的爐排片結構設計和材料應用，設計適合國內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(wèn)題，提高爐排型焚燒爐運行穩定性、可靠性。

　　1爐排片工作特征

　　機械爐排爐是以機械式的爐排片構成爐床，可動(dòng)爐排片與固定爐排片之間的相對運動(dòng)，使垃圾不斷翻動(dòng)、攪拌并推向前進(jìn)。往復焚燒爐用爐排片設計需要爐排片有規則的往復運動(dòng)，從而保證垃圾進(jìn)入爐內與熱空氣接觸、升溫、干燥、著(zhù)火、燃燼，往復爐排片工作示意如圖1所示。

圖1往復爐排片示意圖

　　爐排往復運動(dòng)不僅使垃圾均勻移動(dòng)，也是對垃圾的一種攪動(dòng)，使垃圾與已燃垃圾混合，致使往復爐排片垃圾具有下部著(zhù)火的因素，爐排運動(dòng)能有效地攪動(dòng)垃圾。爐排與垃圾的相對運動(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穩定燃燒，爐溫維持在950～1050℃，對爐排提出高溫抗氧化性要求;垃圾由于分類(lèi)不完善，進(jìn)爐垃圾比重較大，爐排片機械負荷較大，對爐排片提出機械磨損需求;垃圾由于成分復雜，通常含有CI、S等元素，燃燒后形成酸性氣體，對爐排片金屬材質(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，對爐排片形成腐蝕作用;爐排片磨損后，縫隙變大、漏渣增加，對垃圾熱灼減率帶來(lái)負面影響;爐排片翹起及燒損，如果頻率太高，需要停爐檢修處理，勢必影響焚燒廠(chǎng)運營(yíng)。

　　2爐排片設計要求

　　為了保證焚燒爐的穩定運行，在爐排片設計中，既保證爐排片材質(zhì)具備高溫耐熱性、耐腐蝕性、耐磨性，在結構上改善燃燒空氣設計要求，減少漏渣率，盡可能避免偏磨及燒損，需要在結構和材質(zhì)方面進(jìn)行設計。

　　2.1結構設計

　　(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，工作條件相當惡劣。尤其是往復爐排片長(cháng)期工作在高溫下，雖然爐排片與燃燒層間隔著(zhù)一層“灰渣墊”，可遮蔽部分熱量，但爐排片表面溫度仍可達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(guò)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，在爐排片設計時(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。通常情況下往復爐排片在干燥段通風(fēng)通道寬度控制在4mm以?xún)龋紵齾^域內通風(fēng)道寬度控制在3mm以?xún)龋紶a段區域內通風(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)資料中都認為往復爐排片的通風(fēng)率應在3%～6%。當然通風(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度等因素的影響，通風(fēng)率達到2%～4%，屬于高壓損爐排，實(shí)際使用效果很好。總的來(lái)說(shuō)，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流對爐排片進(jìn)行冷卻，從而降低爐排片溫度。常見(jiàn)的爐排片外形圖如圖2所示。

圖2爐排片外形圖

　　爐排片肋板設計既是結構強度的考慮，同時(shí)也是強制冷卻的考量。按照目前經(jīng)驗值，在滿(mǎn)足爐排片本身強度設計前提下，冷卻度一般設計大于2。另外，低位熱值超過(guò)8260kJ/kg，考慮采用水冷爐排，進(jìn)一步增強強制冷卻效果。

　　(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(chǎng)家在爐排片底部或者兩側設計螺栓或者拉鉤進(jìn)行固定，防止爐排片翹起。可動(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(jiàn)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，出現偏磨，導致爐排片提前更換。爐排片固定形式要保證爐排片往復運動(dòng)不易卡滯，翹起，又要預留一定檢修維護便利性。

　　(4)輔助設計工具。爐排片通常服役時(shí)間長(cháng)，一般設計壽命大于5年，新型爐排片的開(kāi)發(fā)設計，如果采用實(shí)爐驗證方式，不僅周期太長(cháng)，而且對工程應用帶來(lái)不確定性，不利于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設計。

　　因此，在工程應用前，需要采用輔助設計軟件進(jìn)行分析，常見(jiàn)的有計算機輔助工程CAE(Computer Aided Engineering)軟件如ANSYS進(jìn)行熱應力分析，優(yōu)化爐排片的結構強度設計;通過(guò)計算流體動(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。

　　通過(guò)CFD類(lèi)軟件如FLUENT進(jìn)行爐排片側面或者爐排片本身的通風(fēng)率模擬計算，實(shí)現爐排片壓損和流速優(yōu)化計算，為爐排片的熱應力分析提供對流換熱邊界條件，同時(shí)也為垃圾層厚的理論計算提供設計依據。

　　通過(guò)CAE類(lèi)軟件如ANSYS進(jìn)行爐排片結構分析，在結構強度和傳熱方面進(jìn)行仿真計算，通過(guò)耦合傳熱和結構應力分析，避免爐排片局部出現大范圍熱應力集中，從而為爐排片結構優(yōu)化提供設計依據。通過(guò)輔助設計軟件應用，優(yōu)化爐排片結構形式，減少產(chǎn)品設計周期，提高爐排片的結構穩定性、可靠性，降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設計成本。

　　2.2材質(zhì)應用

　　(1)材質(zhì)要求。爐排片主要工作在高溫、腐蝕性氣氛中，往復運動(dòng)中需要保持一定結構強度下，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)良的高溫強度及組織穩定性;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致密且不易脫落，以保證爐排不因腐蝕損失導致其尺寸性能發(fā)生變化而失效;④熱膨脹系數適宜，即爐排材質(zhì)的熱膨脹不影響爐排的正常工作。

　　常見(jiàn)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(cháng)。如果爐排片材質(zhì)的選用和結構設計比較合理，整體使用壽命能達到80000小時(shí)。

　　(2)材質(zhì)應用發(fā)展方面。國外，德國、丹麥和日本等發(fā)達國家的城市生活垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展的較早，對爐排材質(zhì)的研究也比較多。德國的NOELL公司進(jìn)口的爐排爐的爐排片為耐熱雙相鑄鋼，專(zhuān)為城市生活垃圾焚燒研發(fā)的高溫腐蝕環(huán)境開(kāi)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)熱處理后抗拉強度可達490MPa，工藝簡(jiǎn)單易行，具有一定的優(yōu)勢。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(kāi)始在垃圾焚燒爐應用，該爐排片采用復合材質(zhì)，在燃燒爐內高溫層采用高耐磨、耐高溫、耐磨材質(zhì)金屬，厚度一般不超過(guò)8mm，在進(jìn)風(fēng)低溫層采用常規碳鋼，通過(guò)堆焊完成復合要求，肋板采用常規碳鋼，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)應用上，國內垃圾焚燒設計單位通常在技術(shù)引進(jìn)技術(shù)上進(jìn)行國產(chǎn)化生產(chǎn)、制造，以適應國內垃圾燃燒特性。目前垃圾焚燒廠(chǎng)大多采用鑄件，部分焚燒廠(chǎng)采用焊接爐排目前，950～1200℃耐熱爐排片常用高鎳高鉻鑄件，主要應用在高溫區如燃燒段，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?xún)r(jià)比。

　　在爐排片材質(zhì)的選擇上，有研究單位通過(guò)成分配比優(yōu)化設計，在抗氧化性與高溫強度好的基體上分布有高溫穩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，達到國外產(chǎn)品的化學(xué)成分要求和機械性能要求。

　　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械磨損，還承受垃圾氣氛的腐蝕。雖然我國目前現有運行較多爐排爐，但是早期爐排片多采用進(jìn)口件，因此采用國內采購的合金鑄鋼件能不能達到設計要求，同時(shí)滿(mǎn)足垃圾焚燒廠(chǎng)的運行維護要求，是保證焚燒廠(chǎng)穩定運行的必要條件。爐排片既要滿(mǎn)足爐排爐耐溫、耐磨要求，同時(shí)保證爐排片結構合理，保證其合理的溫度分布，防止局部熱應力過(guò)大。

　　3結束語(yǔ)

　　綜上所述，垃圾焚燒爐用爐排片結構合理，材質(zhì)耐用對焚燒爐穩定運行起到至關(guān)重要的作用。在結構設計上，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)應用上，區分高溫區和低位區，高溫區采用高溫穩定性、耐腐蝕性、耐磨損、高溫氧化性?xún)?yōu)良的合金金屬材質(zhì)，低溫度采取鑄鐵材質(zhì)，從而保證爐排系統不僅性?xún)r(jià)比高，而且性能優(yōu)異，適合國內垃圾特性的爐排片產(chǎn)品。