浅谈垃圾焚烧发电项目垃圾仓渗滤液排水格栅技术改造

张中甫

摘要：垃圾发电行业中垃圾仓的排水系统尤为重要，垃圾仓内渗滤液的排水顺畅与否直接影响垃圾的发酵与含水率，从而间接影响焚烧炉的燃烧工况、渗滤液处理量的生产、垃圾仓储料方式等。此文从原理上分析排水格栅堵塞原因，技术改造了排水格栅的通流面积并提高孔径系数，对照技术改造前后的排水情况，综合评估此项技改的经济性、实用性、必要性。根据流体力学的原理：首先，流体定义：没有固定形状的物体。液体和气体在相同时间内，流体通过不同路程的速度不相同，所以就会产生大小不等的压强速度越大，压强越小;速度越小，压强越大，压力等于压强乘以接触面积，所以，就会产生上下不等的压力。这就是流体力学的原理。流体力学的简介：力学的一个分支，主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状态以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。将粘性考虑在内的流体运动方程则是法国纳维于1821年和英国斯托克斯于1845年分别建立的，后得名为纳维斯托克斯方程，它是流体动力学的理论基础。

关键词：垃圾仓; 排水堵塞; 格栅孔径; 通流面积

0 引言

绝大多数的生活垃圾处理企业垃圾仓内的排水系统采用铸铁孔板格栅的方式，在渗滤液过滤通流的过程中频繁出现垃圾堵塞导致排水不畅，尤其是在丰水期，垃圾含水率偏高的情况下，直接影响到垃圾的处理量与焚烧炉的燃烧工况，一般的应急措施是垃圾仓吊入排水泵临时抽水，但措施有诸多弊端，因此分析格栅堵塞的根本原因，经过技术改造从根本上改变堵塞现象从而控制垃圾仓储投料的管理势在必行。现以XX市垃圾焚烧发电项目的垃圾仓渗滤液排水系统为例。

1 技改前排水形式分析

1.1 技改前排水方式

该公司按照基建安装设计，参数如下：

格栅布置：凹面嵌入式，分上下两层。

格栅数量：每层10个，共20个。

格栅位置：垃圾仓卸料门正下方。便于垃圾仓卸料 门前渗滤液排水至沟道间收集池。

格栅尺寸：上层格栅宽0.8米，高1.0米。

下层格栅宽0.8米，高1.5米。

格栅内置：井字形铸铁格条与肋梁，加装排水篦子。

排水篦子：孔径为3.2公分。

1.2 技改前排水量情况分析

1.2.1排水情况：

自2014年5月垃圾仓进料后，自8月份开始垃圾仓排水逐步出现排水不畅的趋势，主要原因是垃圾仓库存逐步上升，渗滤液产生量加大，格栅处的垃圾底料堵塞排水滤网，导致流通面积不足，门前渗滤液液位上升。（2015年春节期间因库存降低，期间液位略有下降。）

1.2.2：排水堵塞原因：

1）原设计安装的排水格栅孔径过小，流通面积过小，不满足丰水及高峰期时的最低排水量需求。

2）垃圾倉高料位期间门前底料清理力度不够，格栅堵塞。

1.3 排水不畅引发的问题：

1.3.1垃圾仓门前液位高，堆料区垃圾频繁滑坡，垃圾车卸料后垃圾无法顺利落入仓内，增大了吊机工作量，并影响垃圾发酵。

1.3.2垃圾含水率升高，入炉垃圾热值降低，影响燃烧工况。

1.3.3需定期进入沟道间人工疏通排水篦子，增加劳动强度。

2 临时排水整改措施分析

2.1临时排水具体方式：

2.1.1 #2、#9门加装电动葫芦及支架，将泵吊入仓内，渗滤液经钢丝螺纹管抽出，经卸料门前打穿地面，送至沟道间收集池。

2.1.2为防止排水泵过载烧毁，后加装“泵宝”过流保护。

2.1.3因排水泵吸水口频繁堵塞，后改为铰刀式排水泵。

2.2临时整改措施暴露的问题：

2.2.1增加成本及维护费用

2.2.2增加工作量：

检修及运行人员需安排专人负责渗滤液铰刀潜污排水泵出水监督，每日需频繁把铰刀潜污排水泵吊至平台上做垃圾清理工作及排水泵故障及电缆线经常被垃圾吊抓斗抓破损修复，占用一定的运行人员精力，增加检修工作时间。

2.2.3卸料空间受限：

#2、#9卸料门因放泵占用空间，无法正常卸料，在卸料高峰期影响卸料效率。

2.2.4现场臭味外溢：

#2、#9卸料门频繁开关，影响垃圾仓负压调整，卸料平台臭味控制难度加强。

2.2.5门前清沟效率下降：

因门前放泵，抓斗无法及时抓沟，需吊泵后方能清理，使得清沟效率下降。

3.技术改造原理分析

垃圾仓排水格栅是常用的排水构筑物，起到过滤并泄流的作用，其泄水能力直接影响渗滤液的排出效果，也间接影响锅炉运行的经济、稳定，考虑到放泵抽水的诸多弊端，因此对垃圾仓的排水格栅的技术改造已迫在眉睫。

3.1基础原理分析：

3.1.1格栅的排水量计算公式：

Qp：格栅排水量 Aw：格栅实际过水面积 C：孔口系数 hk：格栅上的液位高度 K：阻塞系数（2/3）

3.1.2格栅实际过水面积计算公式：

Aw：格栅实际过水面积 nk：宽度方向上的孔洞个数

lw：孔洞长度 bk：格栅高度

3.1.3从以上两个公式可得出：

阻塞系数、渗滤液液位高度为定量，要想提高垃圾仓排水量，一方面需增加实际过水面积，即格栅上的孔洞个数、面积与格栅高度;一方面改变孔口形状从而提高孔口系数。

3.2技术改造措施分析：

3.2.1提高格栅实际过水面积：

原有格栅排水篦子孔径0.032m，上下两层共414个，共10个格栅 则：原有格栅总排水面积为：0.032×0.032×414×10=4.23㎡。

#2、#9门未放泵之前日平均排水量约为500t/d，根据年度生产任务，垃圾进厂量为95.11万t，日均进厂垃圾2605t，按含水率上限25%计算，每日渗滤液排水量需达到650t/d～700t/d，否则无法满足排水需求。

根据比例换算，在不改变孔口系数的情况下，技改后的实际过水面积需达到5.9㎡以上方可满足排水需要

4.23㎡/x=500/700 x=5.9㎡

3.2.2提高孔洞系数：

借鉴市政工程中路面雨水口下水篦子的理论研究，方形孔洞的孔洞系数为0.6，圆形孔洞的孔洞系数为0.8，因此技改的格栅孔洞改为圆形。可提高30%排水量。

4.技改方案

4.1排水格栅改造方式

根据理论计算，并通过对同行业其他垃圾电厂垃圾仓排水格栅的调研交流，吸收借鉴上海环境数个项目的垃圾仓格栅形式，将格栅设计为凸面式钢板开孔的模式，钢板材质选型为Q-235钢，厚度16mm），总高度4400mm（正面高4050mm，斜面350mm），总宽度1600mm，深度216mm（格栅侧面为H型钢200×200），全表面进行环氧树脂防腐防锈处理，板面上开?50洞371个，共39行，每行开孔10个或9个错落布置。

4.2理论排水计算

4.2.1格栅实际过水面积为：

3.14×0.025×0.025×371×10=7.28㎡

较之前格栅排水面积4.23㎡提高72%，并满足垃圾仓排水面积不小于5.9㎡的最低要求。

4.2.2排水总量提高：

实际排水面积提高72%，孔口系数提高30%，总的排水量提高123.6%

500t/d×1.72×1.30=1118t/d，理论排水量可达1118t/d。

5.技改实施后排水情况

5.1技改实施情况

2015年4月中旬开始，先后技改了#2、#3、#5、#6、#8、#9共6个卸料门的排水格栅。成本费用共计60000元。（10000元/个）

5.2 技改前后排水对比分析：

更换排水格栅后，4、5、6、7月份日均排水量分别为600t/d、624t/d、692t/d、766t/d，较2014年7-11月份日平均排水量476t/d分别提高26%、31%、45%、60%，并有逐步升高的趋势。

5.3技改后的效果：

垃圾仓排水效果显著，液位大幅度下降，卸料门前基本清空。

垃圾含水率下降，熱值提高，发酵周期缩短，锅炉燃烧工况得以改善。

卸料空间增大，保证高峰期间垃圾车顺利卸料。

卸料门开关得到合理管控，确保现场无异味扩散。

垃圾仓堆料再无滑坡现象，缓解了垃圾库存的压力。

减少了垃圾吊的使用时间，故障率降低，延长了设备使用寿命。

运行及检修人员工作强度得以改善。

结论：

（一）为确保垃圾仓保持低液位，垃圾仓排水格栅的实际通流量必须大于丰水期及高峰期的最大渗滤液产生量。

（二）考虑垃圾仓成分复杂，阻塞系数较难控制，因此提高排水格栅的通流量的途径，需提高排水格栅的实际过水面积，即提高孔口系数、孔洞面积、孔洞个数及格栅高度。

（三）为保证排水顺畅，后期应加强卸料门前的底料清理，并定期检查疏通排水格栅。

参考文献

[1]《流体力回学》中国大百科全书出版社，

[2]《流体力学概论》科学出版社，北京，1981。

[3]《流体力学》，北京大学出版社，北京，1982。

[4]水环境评价概述[J]. 水资源研究. 2006（04）

[5]《流体动力学（第2版）》是2013 年 出版的图书