炉排式生活垃圾焚烧炉技术及应用

雷钦平

炉排式生活垃圾焚烧炉技术及应用

雷钦平

介绍我国生活垃圾的处理现状，并就垃圾焚烧与填埋处理的优缺点进行了比较说明，阐述焚烧处理将成为主要和首选的处理方式；在国家产业政策的鼓励下，垃圾焚烧将作为低碳经济和节能减排的新兴产业得到飞速发展。介绍目前国内主要应用的机械炉排式生活垃圾焚烧炉炉排技术，就各炉排技术的产品特点等作了详细说明；总结分析炉排炉技术的特点，并提出了炉排炉的引进技术国产化和自主产业化研发的发展方向。

垃圾焚烧；炉排式焚烧炉；应用

一、生活垃圾处理现状和焚烧处理的发展趋势［1-4］

21世纪以来，随着国民经济的飞速发展和城镇化进程的加快，人民生活水平日益提高，城市生活垃圾的产生量愈来愈大；垃圾填埋处理方式的弊端和产生的矛盾日益显露，填埋后产生的高浓度渗滤液和大量有害气体对环境污染非常严重，同时需要占用大量的土地资源。焚烧处理将成为主要的垃圾处理方式，它既能摆脱对大量土地资源的依赖，又能满足环境保护和资源利用的双重要求，也符合生活垃圾减量化、无害化和资源化的国家政策。

近年来，在国家产业政策的鼓励下，我国的垃圾焚烧厂数量和处理规模逐年增加，各大中城市都在陆续新上垃圾焚烧项目，截止2010年底，已建成的垃圾焚烧厂数量已超过100座；“十二五“期间，我国垃圾焚烧产业进入发展的黄金期。

二、炉排式生活垃圾焚烧炉技术及应用

生活垃圾焚烧炉按照燃烧方式的不同分为机械炉排式、流化床式、回转窑式等几类主要技术［5］，层状燃烧方式的机械炉排式生活垃圾焚烧炉以其独特的技术特点和丰富的结构形式在国内外得到了广泛推广，其应用量占全世界垃圾焚烧市场总量的80%以上，已成为国际上垃圾焚烧处理的主选技术。

机械炉排式焚烧炉技术成熟，运行稳定，适应性广，绝大部分固体垃圾不需要任何预处理，垃圾焚烧过程中不需要添加辅助燃料，燃烧稳定和完全，飞灰量少，炉渣热灼减率低，且可长时间的持续运行。

机械炉排式焚烧炉技术的主要工艺流程是：堆栈发酵的生活垃圾由起重机液压抓斗送至进料斗，经溜槽下落到给料器平台，然后在给料小车的往复推动下落到炉膛内倾斜向下的机械炉排上 (炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区)；生活垃圾在炉排持续的机械运动下缓慢下移，并逐渐干燥和燃烧；燃烧后的烟气进入炉膛上方的余热锅炉烟道，燃烬后的炉渣从炉排尾部落入到水封的除渣设备中，冷却后经往复运动的推头体推出到焚烧炉外的专用收集装置中。给料平台下方横向设置多个收集和转运垃圾渗滤液的收集斗；炉排下方纵向设置多个灰斗(一次风室)，用以收集炉排漏渣和作为燃烧空气(一次风)的进入通道。炉排上方设置了特殊的炉膛形式，并布置有合理的燃烧空气系统(二次风)，确保生活垃圾的稳定燃烧和完全燃烧。

机械炉排式焚烧炉有多种炉排形式，目前应用的主要有逆推型炉排、顺推型炉排、滚筒型炉排等；其主要功能都是炉排作往复的机械运动，从而带动生活垃圾的移动和翻转。目前国内外主要应用的机械炉排式焚烧炉有德国的马丁炉排炉技术、日本的日立造船炉排炉技术、比利时的西格斯炉排炉技术等，这些技术在其核心的炉排部分有不同的结构形式和特点，都得到了实际应用，特别是马丁炉排炉技术在我国得到了广泛的推广和应用。

（一）马丁SITY2000炉排炉技术

马丁SITY2000炉排炉属于典型的逆推型机械炉排，整个炉排设置为倾斜向下(倾角为24°)的一个斜平面，斜平面纵向方向根据各项目垃圾热值等情况设置不同的长度，横向方向由结构相同、传动独立的炉排列组成，根据各项目垃圾处理能力的要求设置不同的炉排列数。每列炉排都采用结构相同的活动炉排片与固定炉排片以行为单位交错布置的方式，活动炉排片(行)在固定炉排片(行)上作持续往复的逆推运动。

图1 SITY2000炉排技术

炉排采用模块化设计，是系列化的成套产品。SITY2000炉排炉技术炉排由多个结构相同、传动系统独立的炉排列组成，炉排列之间设置固定隔墙；每列炉排都采用前后两组传动的方式(干燥段和燃烧段活动炉排设置一组传动，燃烬段活动炉排设置一组传动)，两组转动的液压缸及摇臂等装置统一设置在炉排前方的给料平台下方，检修维护方便。每列炉排都由相同的几种炉排片(主要为一种规格)，所有炉排片采用相同的安装方式。

该炉排技术可根据各项目垃圾处理能力的要求设置不同的炉排列数，是包含200t～1050t/天多种处理能力的系列化产品，目前国内已有200t/天、300t/天、400t/天、500t/天、600t/天等多种系列化的产品得到应用，根据市场需要，800t/天及以上的特大型焚烧炉也将得到推广和应用。

炉排功能性强，垃圾燃烧稳定和完全。SITY2000炉排炉技术是典型的逆推型机械炉排，炉排片头部设置合理的凸台，对垃圾的搅拌和输送效果都非常良好；同时采用了较低的机械负荷(较大的炉排面积)设计；炉排片头部凸台后斜面上均匀布置了一次风入孔，炉膛上设置了均匀的二次风入孔，以及合理的燃烧空气系统和特殊逆流式的焚烧炉膛设计，确保了生活垃圾稳定燃烧和完全燃烧，其结构形式完全能适应中国城市生活垃圾的热值低、含水高、灰分重、季节性变化大等特点，运行效果非常好。

炉排片连接紧密，膨胀解决方案合理，漏渣率小。SITY2000炉排炉所有炉排片之间采用无缝隙紧密接触，每行的炉排片之间采用加工面接触和螺栓连接固定，移动炉排片与固定炉排片之间也采用加工面紧密接触，确保一次风的均匀分布和防止炉排片上炉渣灰的下漏。每行炉排片与中间隔墙(或两边侧墙)间均设置了合理的膨胀间隙，既能吸收炉排片因受热产生的横向膨胀，又能确保每行炉排片在运行中与隔墙(或侧墙)的间隙始终维持在非常小的范围内，确保了活动炉排片的持续正常运行，又能防止炉排片上过多的炉渣灰漏到炉排下。

（二）日立造船炉排炉技术

日立造船炉排炉属于典型的顺推型炉排，炉排纵向分为三个倾斜向下(倾角为15°)、长度不同的炉排面，分别称为干燥段、燃烧段和燃烬段，燃烧段相对较长，三段之间设置了不同高度的落差。每段炉排的炉排片以列为单位纵向分布，固定炉排列与活动炉排列交错布置，相互之间设置了合理的运动间隙，每列炉排片由多块相互搭接且固定的炉排片构成；活动炉排列在液压驱动下作往复的顺推运动，每段炉排采用独立的传动系统，其液压缸和驱动摇臂等装置布置在对应炉排段的前方。

一次风孔设置在每块炉排片的前端面下方，燃烧段中部横向设置了一组剪切刀(拨火装置)，剪切刀错开布置在固定炉排片中间，在传动轴的带动下作间断性的上下剪切运动，驱动传动轴的液压缸及摇臂等装置布置在炉排框架的左右两侧(框架外侧)。

图2 日立造船炉排技术

（三）西格斯炉排炉技术

西格斯炉排炉属于典型的顺推型炉排，其纵向由多段(多级)炉排组构成，每级炉排采用结构相似又相对独立的模块化设计，整个炉排一个面布置，向下倾角为21°，每台焚烧炉一般由四级炉排模块组成，形成干燥区、气化区、燃烧区和燃烬区。炉排片以行为单位布置，每级炉排包括两行固定炉排片、两行水平运动炉排片和两行上下翻动的炉排片；每级炉排设置三组独立的液压传动系统，每组传动由两个液压缸驱动(炉排框架左右两侧各一个)，其中一组传动控制两行炉排片的水平运动，另外两组传动分别控制两行炉排片的上下翻转运动。

多个均匀分布的一次风孔设置在每行翻转炉排片的前端，运行中每级炉排的水平运动和翻动运动配合进行，有效控制生活垃圾的输送和搅拌，确保垃圾的充分干燥和燃烧。

图3 西格斯炉排技术

（四）其它炉排炉技术

目前国内外应用的还用日本田熊、日本杰富意、德国斯坦米勒公司、杭州新世纪等公司的炉排炉技术。

田熊SN、杰富意(JFE)和斯坦米勒(STM)炉排炉都是顺推型机械炉排，活动炉排片和固定炉排片以行为单位交替布置，活动炉排片行在液压传动下做往复的顺推运动；炉排纵向分为长度不同的干燥、燃烧和燃烬3段，3段之间设置了一定高度的落差，各段活动炉排采用独立的液压驱动。这三种炉排技术在各段炉排长度和倾角的设置、炉排片和传动的结构形式、炉膛形式及燃烧空气的布置等方面有不同的设计，具有各自的特点，在国内都有应用。

杭州新世纪两段式炉排炉采用了逆推和顺推相结合的方式，干燥和燃烧区域设置为一段 (逆推炉排)，燃烬区域设置为一段(顺推炉排)。

三、炉排式生活垃圾焚烧炉技术的发展

2000年，三峰环境公司引进世界一流的德国马丁SITY2000垃圾焚烧和烟气净化处理全套技术，经过十年的消化、吸收，完全实现了技术设备的国产化，并结合中国生活垃圾的实际情况进行改进和创新。三峰环境公司建成了全球最大的焚烧炉专业化总装基地，每年可生产近50台套的焚烧炉产品；SITY2000垃圾焚烧技术已成为国内应用最为广泛的技术之一，三峰环境公司的马丁炉排炉技术在重庆同兴、福州红庙岭等近20个垃圾焚烧发电项目中得到应用，有力地促进了炉排炉技术在国内的应用和发展。

日立造船、西格斯等其它炉排炉引进技术在国内也得到了广泛应用，并也逐步实现了技术装备的国产化。

国内多家企业在进行焚烧炉技术产品的自主研发，自主品牌的产品也将得到进一步的推广应用，这也将逐渐打破国外技术的限制。结合中国城市固废处理的实际需求，目前单一焚烧生活垃圾的炉排炉技术也将逐渐向可进行生活垃圾与污泥混烧等的新技术发展，炉排炉技术将为国家的环保事业做出更大的贡献。

[1]中国环境保护产业协会城市生活垃圾处理委员会.我国城市生活垃圾处理行业2008年发展综述[J].中国环保产业，2009（6）.

[2]中国环境保护产业协会城市生活垃圾处理委员会.我国城市生活垃圾处理行业2009年发展综述[J].中国环保产业，2010（7）.

[3]中国环境保护产业协会城市生活垃圾处理委员会.我国城市生活垃圾处理行业2010年发展综述[J].中国环保产业，2011（4）.

[4]徐文龙，刘晶昊.我国生活垃圾焚烧处理现状及“十二五”发展趋势[J].环境卫生工程，2011（5）.

[5]GB/T 18750-2008.生活垃圾焚烧炉及余热锅炉[S].

X705

A

1673-1999（2011）16-0071-02

雷钦平，男，重庆人，重庆三峰环境产业集团有限公司（重庆 400084）一级注册建造师，从事生活垃圾焚烧发电经营管理工作。

2011-08-12