垃圾焚烧炉翻转轴加工及燃烧系统研究

罗国衡

(佛山市南海绿电再生能源有限公司，广东 佛山528200)

垃圾焚烧炉排组合设备是机械炉排焚烧炉非常重要的设备之一，和垃圾焚烧炉别的设备共同组合成为整体的焚烧系统，以用在城市生活垃圾以及工业垃圾的焚烧处理。我们知道，垃圾焚烧炉中的翻转中间轴为焚烧炉排组合设备中极其关键和重要的部件，利用翻转轴作反复的转动运动，以此带动翻转炉的排片上下翻动，把垃圾层床于具备位置直起来，破坏之前的垃圾层床、导致之前形成的层床错动，或者破断燃烧导致的较硬壳面与熔断层，把一次助燃风鼓入至垃圾层床的里部，就好像拔火一样，以此使得垃圾可以完全的、充分地燃烧。

1 垃圾焚烧的背景介绍

从十九世纪中期开始，西方发达国家就已经开始着手设计与开发垃圾焚烧的相关设备。运用垃圾焚烧技术以及设备最主要的作用是：

第一，在高温下实施垃圾的无共害化处理，除去细菌和病原体；

第二，产生能够加以使用的灰渣；

第三，避免因为燃烧而出现的烟尘与气味；

第四，将垃圾中所固有的能量转化为蒸汽以及电能等加以利用；

第五，以尽最小的成本实施垃圾的焚烧处理；

第六，焚烧全部不能利用的可以燃烧的废弃物。

2 垃圾焚烧炉翻转轴的结构介绍

通常，垃圾焚烧炉整条翻转轴的总长度为10.480米左右，由翻转端轴、翻转中间轴、翻转端轴、翻转支撑轴以及右边的支撑轴总共五段，利用法兰连接的方式组合而成。垃圾焚烧炉需要不停的作反复45°旋转摆动，翻转轴的两端与翻转中间轴中的翻转中心线组装之后，一定要同轴，不然翻转轴的旋转会很不顺畅甚至直接卡死，最严重的情况下会导致法兰的连接螺栓会剪断。

翻转端轴的左右两端与翻转中间轴均为分开单独工作的，组装完成之后一要保证旋转中心线同轴，各轴的加工基准一定要统一。各垃圾焚烧炉为了保证翻转轴的左右两端和翻转的中间轴有着统一的加工基准，一定要与生产的实际情况下相结合，设计出两套工装，一套使用在加工翻转端轴，另一套使用在加工翻转中间轴。此两套工装结构是一模一样的，只不过是所加配重不一样。

垃圾焚烧炉翻转中间轴（如图1所示）的结构主要是由一件两端法兰、圆弧板以及一对耳板与加强板焊接而组成。两端法兰都有两个一样的铰制螺栓孔，其主要作用是为了保障翻转中间轴可以准确的定位，保障安装的精度。另外，圆弧板中间部位需要加工出半径是260毫米、宽度是160毫米的凹面，使之可以和支撑轮向接触。站在翻转轴整体角度看，加工之后的260毫米圆弧中心线实际为旋转中心线，需要和左右两端的翻转端轴其旋转中心线完全重合。

3 工装设计

3.1 结构设计

观察图1中的结构能够发现R260毫米圆弧中心线和法兰中心为不同心的，R260毫米圆弧中心线和法兰中心的坐标关系如图2。利用该坐标之间的关系，本文构思了一个较为简单的圆盘，该大圆盘的圆心和R260毫米的圆弧中心能够重合，相对R260毫米圆弧中心来说，法兰中心的坐标是（-40，-135）。为了可以准确的定位整个的翻转中间轴，以法兰中心的坐标（-40，-135）作为圆心，将2-准70毫米凹止口与2-准32HY7铰制螺栓孔，同时将5-准30样的圆孔制作出来（主要作用是为了装上螺栓达到加紧工件的目的）。

图1 翻转中间轴其结构平面图

图2 配重示意图

3.2 配重的设计

经过科学计算，可以知道翻转中间轴的重心与大圆盘相比较而言存在的坐标关系，如图2所示。翻转中间轴的重心大圆盘圆心相比较而言是偏心的，为了有效地提升垃圾焚烧的稳定性，一定要增加配重，因为R260毫米圆弧所对的圆心角仅仅只有95°，加工之后不能使用量规等一般性的测量工具测量直径或者是半径值。因此为了能更好的测量，在设计之初，配重则需要有一段和260毫米圆弧有关大小的圆盘圆心的对称。

在未加工翻转中间轴时，在配重中，有180 mm长的准120 mm圆钢上端有一小部分突出准520 mm圆范围，当加工第一件翻转中间轴弧面时，突出部分也一起被切削。当翻转中间轴被加工弧面尺寸达到R260 mm时，突出部分被切削成一段与准260 mm弧面同心的圆弧。由此圆弧就可以用量规测量R260 mm弧面的加工尺寸。

4 系统介绍

十九世纪七十年代，世界上第一台垃圾焚烧设备在英国投入使用。那时候的垃圾水分与灰分均较大，所以其发热量非常低并相当难焚烧，故那台垃圾焚烧设备的工作状况不好，没有多久就停止了运行。针对垃圾品质的低劣以及焚烧难的问题，应该使用双层炉排。在上世纪八十年代中期，英国有关研究者就试图把垃圾和煤混合燃烧，以此改变某些垃圾难烧的性质。但是种种尝试都没有收到很好的效果，而且那时候的烟囱较为低矮，导致周围的环境受到严重污染。为了有效地解决污染等问题，研究者首先使用的方法是把焚烧垃圾的温度提升至600℃，后来又提升至800℃~1 200℃。那时候的人们已经知道燃烧空气量以及投入的方式对烟气温度有着很大的影响，所以相继使用加高烟囱、引风机以及配置送风机等措施，这样就能有效地增加通风量以及满足焚烧时所需的空气。

整套处理系统由下列两部分组成：助燃系统、焚烧系统。

（1）助燃系统

所谓的助燃系统其主要作用是为了点火开炉以及加速垃圾的燃烧，天燃气燃料以及空气在燃烧器的燃烧头内结合燃烧能够借助调节燃烧空气以及燃烧头获取最好的燃烧参数，所燃烧至尽的气体在燃烧头内可以再次循环，能够使得污染物，特别是氮氧化物的排放大大减少。它具备全自动管理的燃烧程序、自动判断以及提示故障等多种功能。物体燃烧器可以在程控器最大控制下，实施自动点火。燃烧器能够手动调节空气的流量以此改变火焰的大小，同时也设置有调压阀，以此保障出口的气压稳定，并且也能够利用调整供气的压力来对燃气量进行调节的大小。

（2）焚烧系统

垃圾焚烧炉本体是由保温材料、耐火材料以及绝热材料砌筑于炉排上部的腔体，同时外面包裹钢板以防止烟气泄漏，且能够使得炉本体的表面温度低于50℃。在炉本体的侧面设置有检修门，同时辅助性的点火燃烧器也设置于侧面，炉本体设置有操作台。

在垃圾焚烧炉膛内烟气从下向上冲刷物料，将物料中的水分烘干，使物料及时着火，而且前后拱耐火材料蓄热又辐射物料，从而保证了物料燃烧温度，延长了烟气的停留时间，使物料及飞灰中的有机物燃烧完全，提高了有害物质的销毁率。

炉本体以高温耐火材料做衬，中间是隔热材料，外层是保温材料，可减少炉本体的热损失，提高焚烧效率；外表用钢板作保护层，防止漏风。

5 结束语

借助上面的工装加工的翻转中间轴R260毫米弧面，能够把工件精度转移至工装自身的制作精度上，使用数控机床加工此类型工装是一件非常容易的事情，能够起到节约成本以及提高精度的效果。并且，使用同一工装进行加工，能够保证每一个工件加工的精度一致，有效地提升了品质稳定性。同时，加工翻转端轴其轴身所使用的工装与翻转中间轴的加工工装构造基本相同（所加配重有所不同），此两套工装均是使用数控机床制作，其误差非常小。使用误差非常小的两套工装加工翻转端轴以及翻转中间轴，能够保证此三段轴的同轴度的精度，同时互换很强。经过测量整条的翻转轴的同轴度，都能够达到相关要求，证明该工装设计的目的已经实现了，有效地解决翻转轴同轴度很难保证的问题。该工装制作成本虽然较低，不过，在焚烧炉制作中却发挥了非常重要作用，不仅有效提升了翻转轴的品质，同时大大的缩短了制作时间。

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