大型垃圾焚烧厂垃圾抓斗起重机选型探讨

杨海根，杨凌云

（深圳市市政环卫综合处理厂，广东 深圳 518029）

大型垃圾焚烧厂垃圾抓斗起重机选型探讨

杨海根，杨凌云

（深圳市市政环卫综合处理厂，广东 深圳 518029）

简述了国内外大型垃圾焚烧厂垃圾抓斗起重机配置情况，针对国内垃圾焚烧厂大型化的趋势，探讨垃圾抓斗起重机的选型模式。

大型垃圾焚烧厂；垃圾抓斗起重机；选型

垃圾抓斗起重机主要负责垃圾焚烧炉供料，并承担垃圾搬运、搅拌、倒垛等工作。整机工作环境恶劣，工作负荷繁重，维护保养困难，易发生故障［1］。垃圾抓斗起重机一旦出现故障，将直接导致整个垃圾焚烧厂瘫痪。对大型垃圾焚烧厂而言，这可能造成整个城市生活垃圾处理系统的混乱，因为，在局部区域构建大型垃圾焚烧厂的全负荷垃圾处理能力替代容量绝非易事。所以，根据垃圾焚烧厂规模、工艺需要正确选择、配置垃圾抓斗起重机非常重要。一般而言，垃圾抓斗起重机的选型与以下几种因素有关：①垃圾种类；②垃圾处理量；③垃圾贮坑；④搅拌；⑤堆放；⑥投料；⑦进垃圾时间［2］。但随着垃圾焚烧厂规模的扩大，仅凭以上因素已不能满足垃圾抓斗起重机的选型要求。对于大型垃圾焚烧厂，垃圾抓斗起重机的选型还应考虑抓斗起重机的数量、给料周期、抓斗容积等因素。

1 起重机数量

以前垃圾抓斗起重机的数量一般是根据焚烧厂的规模设置（如表1所示）［3］。随着焚烧炉单炉规模的扩大，垃圾抓斗起重机的设置不仅要考虑全厂规模，更要考虑焚烧炉台数及起重机数量对操作便利性的影响。

表1 一般垃圾焚烧厂设置垃圾抓斗起重机的数量

垃圾抓斗起重机的数量应遵循以下原则：①满足焚烧炉进料量的要求；②同轨道布置不超过3台；③实际投用数量不超过焚烧炉进料斗数量，宜备用1台；④1台抓斗起重机对应的焚烧炉不宜超过3台。

大型垃圾焚烧厂抓斗起重机应设置2台或以上。焚烧线在3条以内时宜配置2台起重机，一般情况为1台运行1台备用，每台出力均能满足所有焚烧线的给料要求及一般的混料工作。

同轨道有2台以上抓斗起重机同时运作时，起重机活动空间大幅缩减，为避免碰撞，对操作要求较高。因垃圾焚烧厂规模巨大，同时投用的抓斗起重机需超过4台时，建议采用垃圾池分池方式或双层轨道布置。新加坡大士南焚化厂（4 320 t/d）及在建的深圳东部垃圾焚烧处理项目（5 100 t/d）均采用垃圾池分池方式。双层轨道布置尚无应用实例，存在操作视野受限、抓斗容易碰撞的局限。

2 给料周期

垃圾抓斗起重机给料周期的确定除了与垃圾焚烧炉处理垃圾能力有关外，还与垃圾抓斗起重机运行周期及抓斗从事供料作业所占的时间比率有关。

垃圾抓斗起重机的运行周期是指垃圾抓斗起重机投料作业1次所需的时间，即从抓取垃圾起，经抓斗卷起、行走、横移至垃圾焚烧炉进料口，然后抓斗开启，最后横移、行走、下降到原位置所需的时间。当上述速度和垃圾抓斗起重机的运行距离确定后，垃圾抓斗起重机的运行周期就确定了。表2为垃圾抓斗起重机常用工作速度，根据垃圾池的长度及跨度，垃圾抓斗起重机的运行周期一般选择为2～4 min。

表2 垃圾抓斗起重机常用工作速度

垃圾抓斗起重机正常作业除了抓取垃圾给垃圾焚烧炉供料以外，还需有足够的时间进行搅拌、混合和堆放等作业。此外，为降低垃圾抓斗起重机的故障率及操作人员的劳动强度，还需留有一定的休息时间。所以，单位时间内抓斗所从事供料的时间只是其中的一部分，这一时间比率取值为1/2，即每小时1个抓斗用于供料的时间只有30min左右［4］。因此，每小时的给料周期为8～15个。

3 垃圾抓斗容积

抓斗的容积应按照起重机服务的焚烧炉每小时处理垃圾量及工作周期确定，一般按照每小时给料8～15个给料周期计算。为降低起重机的工作负荷，减少故障率，宜按每小时给料8～10个给料周期计算选型。

通过垃圾焚烧炉处理能力可计算出抓斗1次供料的量G（t），再根据抓斗中的垃圾密度D（t/m3）和供料时抓斗的充满度f（容积利用率），计算出所需抓斗的实际容积V（m3）=G/（Df）。通常垃圾池中未经压缩垃圾的密度为0.30～0.45 t/m3，抓斗中垃圾密度约增加1倍，即压缩比取2∶1，取值为0.7 t/m3，抓斗充满度一般为0.9，所以斗内密度一般取0.63 t/m3。垃圾抓斗技术参数见表3。

表3 垃圾抓斗技术参数

垃圾抓斗起重机的给料能力取决于垃圾抓斗的容积，抓斗越大，给料能力越强。但就操作的便利性和灵活性而言，垃圾抓斗宜小不宜大，抓斗起重机抓斗的最大张角直径宜取垃圾池宽度的1/5～1/4。在单位时间给料量一定的情况下，选取抓斗容积大小的优缺点比较见表4。

抓斗容积不能仅凭给料能力确定，要综合考虑垃圾池尺寸和操作的便利性。

4 垃圾抓斗起重机配置分析

表5针对常用抓斗容积对不同规模的大型垃圾焚烧厂垃圾抓斗起重机的配置比较分析。

表4 抓斗容积大小的优缺点

表5 垃圾抓斗起重机配置比较分析

垃圾抓斗起重机配置工程实例如下。

上海江桥生活垃圾焚烧厂：1 500 t/d（500 t/d×3台），垃圾吊车9 m3×2台，1用1备，平均每小时给料周期11个。

台北木栅垃圾焚化厂：1 500 t/d（375 t/d×4台），垃圾吊车10 m3×2台，无备用，平均每小时给料周期5个。

台湾高雄南区垃圾焚化厂：1 800 t/d（450 t/d×4台），垃圾吊车8 m3×3台，2用1备，平均每小时给料周期8个。

荷兰阿姆斯特丹垃圾焚化厂：2 880 t/d（720 t/d×4台），垃圾吊车12 m3×3台，2用1备，平均每小时给料周期8个。

新加坡大士南焚化厂：4 320 t/d（720 t/d×6台），垃圾吊车10 m3×4台，无备用，平均每小时给料周期7个。

5 其它因素

5.1 抓斗液压系统

大型垃圾焚烧厂一般选用液压式抓斗，其抓斗开关动作迅速，抓力大。但因液压中心、液压油缸及活瓣等设备直接安装在抓斗上，容易污损，保养应充分，液压系统维修要求较高。在选型时应注意以下几点：①电机功率宜大不宜小；②液压机组使用可变流量型式优于固定流量型式；③液压管路应设置2道以上的压力保护，一道设在液压机出口前，一道设在控制阀组前；④内部液压软管应尽量缩短，以减小振动磨损破管的几率；⑤液压阻力应尽可能减小，以降低操作温度［5］。

5.2 电气系统

电动液压抓斗由于起升速度快、高度大等原因，电缆容易受拉造成故障，目前工程实践成功解决方案：一是去除电缆卷筒驱动电机，电缆卷筒与钢丝绳卷筒通过链条连接同步实现；二是每条电缆配置一条稍短的韧性好的同步麻绳。2种方式都可确保电缆在升降过程中仅承担自身质量，以增加电缆寿命。在电气设备的配置上，用于消耗多余电力的电阻器散热板，由于发热量惊人，应该与电气盘室分置于不同房间并装设冷却系统，以确保控制电路的操作稳定。

6 结束语

随着垃圾焚烧厂规模的扩大特别是焚烧炉单炉规模的扩大，垃圾抓斗起重机的选型不但要考虑满足进料的要求，而且要综合考虑抓斗起重机的数量、给料周期、抓斗容积，以保障操作的便利性和运行的可靠性。

［1］杜坚壮，岳文翀.半自动垃圾抓斗起重机电气配置与功能［J］.起重机运输，2005（4）：41-42.

［2］建设部人事教育司.城市生活垃圾焚烧处理技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2004.

［3］龚佰勋.环保设备设计手册：固体废物处理设备［M］.北京：化学工业出版社，2004.

［4］梁立军，张志武.焚烧厂垃圾储运系统及抓斗起重机的应用［J］.工厂动力，2004（3）：58-63.

［5］曹本善.垃圾焚化厂兴建与操作实务［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.

Selection of Waste Grab Crane in Large-scale Waste Incineration Plants

Yang Haigen,Yang Lingyun
（Shenzhen Refuse Incineration and Multiple-treatment Plant,Shenzhen Guangdong 518029）

Arrangement situation of waste grab crane in large-scale waste incineration plants at home and abroad was expounded.In accordance with developing trend of large-scale waste incineration plant in China,selection mode of waste grab crane was discussed.

large-scale waste incineration plant；waste grab crane；selection

TH21；X705

B

1005-8206（2011）02-0013-03

2010-10-09

杨海根（1977—），工程师，毕业于华南理工大学机械工程及自动化专业，曾参与深圳市垃圾中转站改造工程、深圳市东部垃圾焚烧处理项目、深圳市市政环卫综合处理厂烟气净化改造工程等环保类项目。

E-mail：yby_1980@163.com。

（责任编辑：郑雯）