淺析垃圾焚燒廠稱重系統(tǒng)的選擇

張瑛華，劉海威

（中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

垃圾稱重系統(tǒng)作為垃圾進(jìn)入垃圾焚燒廠的第一環(huán)節(jié)，主要目的是記錄進(jìn)出垃圾焚燒廠的各種物料情況，包括對(duì)進(jìn)廠垃圾、燃油等各種物料消耗、出廠飛灰或穩(wěn)定化物、出廠爐渣等各種廢棄物的稱重、記錄、打印與數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>

根據(jù)國(guó)內(nèi)多個(gè)城市調(diào)查結(jié)果，城市垃圾運(yùn)輸一般由市政管理部門負(fù)責(zé)，運(yùn)輸工具多為載質(zhì)量5～20 t/（車·次） 的卡車。垃圾焚燒廠物流入口應(yīng)根據(jù)日進(jìn)出廠的垃圾、飛灰、爐渣及其他物料量、運(yùn)輸車規(guī)格、高峰期車流量及卸車平臺(tái)容許的作業(yè)車數(shù)量等配置垃圾稱重系統(tǒng)。垃圾稱重系統(tǒng)主要由汽車衡和稱重管理系統(tǒng)組成。

1 汽車衡的型式

1.1 汽車衡產(chǎn)品型號(hào)說明

衡器產(chǎn)品型號(hào)由漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，推薦的組成內(nèi)容順序見圖1，制造廠家根據(jù)自身情況確定其內(nèi)容［1-2］。

汽車衡標(biāo)準(zhǔn)配置主要由承重傳力機(jī)構(gòu)（秤體）、高精度稱重傳感器、稱重顯示儀表3大主件組成。常用規(guī)格有：寬3.0～3.4 m，長(zhǎng)6～24 m，稱重范圍30～200 t。

1.2 動(dòng)態(tài)汽車衡與靜態(tài)汽車衡

按衡器稱量形式，分為動(dòng)態(tài)汽車衡和靜態(tài)汽車衡［3］。

動(dòng)態(tài)汽車衡是指在稱量期間，載荷相對(duì)于衡器承載器存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。具有稱量時(shí)間短、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，但準(zhǔn)確度等級(jí)低于靜態(tài)汽車衡，并且需配套車輛識(shí)別系統(tǒng)。按稱量形式不同，又分為整車稱量動(dòng)態(tài)汽車衡和動(dòng)態(tài)軸重衡。整車稱量動(dòng)態(tài)汽車衡稱量的結(jié)果是動(dòng)態(tài)車輛的整車，稱量不出車輛的軸載荷，常被做成動(dòng)靜兩用電子汽車衡，主要用于非單純地按照稱量結(jié)果進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算，而以稱量結(jié)果進(jìn)行的技術(shù)判斷和統(tǒng)計(jì)，適用于海關(guān)、港口等部門進(jìn)行商業(yè)性稱量，準(zhǔn)確度等級(jí)通常為0.2級(jí)和0.5級(jí)。動(dòng)態(tài)軸重衡稱量結(jié)果是車輛的軸載荷，主要用于公路超載車輛檢查。

靜態(tài)汽車衡是指在稱量期間，載荷相對(duì)于衡器承載器沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的稱量，靜態(tài)稱量總是非連續(xù)的。

1.3 模擬式汽車衡與數(shù)字式汽車衡

按傳感器型式，分為模擬式汽車衡和數(shù)字式汽車衡［3］。

模擬式汽車衡是指輸出和（或）指示的值是被稱量值的連續(xù)函數(shù)的衡器。隨著用戶對(duì)稱重精度和長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性的要求越來越高，模擬式汽車衡越來越顯出其缺點(diǎn)，無論從傳輸距離、偏載調(diào)整均難以保證稱重?cái)?shù)據(jù)的精確度與長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

數(shù)字式汽車衡是指能提供數(shù)字化輸出和（或）數(shù)字顯示的衡器，具有指示結(jié)果簡(jiǎn)單、直觀的優(yōu)點(diǎn)，但需配置數(shù)字式傳感器，傳感器反應(yīng)時(shí)間略慢于模擬式傳感器，設(shè)備價(jià)格也略高于模擬式汽車衡。

數(shù)字化電子汽車衡作為模擬式汽車衡向數(shù)字式轉(zhuǎn)換的中間產(chǎn)品，稱重傳感器仍為模擬式稱重傳感器，輸出的也是模擬電信號(hào)。只是接線盒發(fā)生了改變，也就是在接線盒中完成了信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過數(shù)字接線盒內(nèi)部的放大、A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這樣從接線盒輸出的電信號(hào)就變成了數(shù)字電信號(hào)。與數(shù)字式電子汽車衡相比較，其蠕變、線性等指標(biāo)還遠(yuǎn)不能相提并論。

1.4 地上衡與地中衡

按衡器的基礎(chǔ)形式，分為地上衡（無基坑秤）和地中衡 （有基坑秤）［3］。

地上衡是指結(jié)構(gòu)上容易拆卸、運(yùn)輸，裝配在地面的臨時(shí)或簡(jiǎn)易基礎(chǔ)上的平臺(tái)秤。具有維護(hù)簡(jiǎn)單方便，設(shè)備防水防腐環(huán)境較好的優(yōu)點(diǎn)，但由于上下汽車衡需沿坡度控制車速，對(duì)衡器的測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度不可避免有一定影響。

地中衡是指杠桿系統(tǒng)或稱重傳感器在低于地面的基坑中，秤臺(tái)上通行面與地面平齊的平臺(tái)秤。具有汽車衡稱重方便，但設(shè)備防水防腐要求高，需考慮基坑排水。

2 汽車衡的性能

2.1 計(jì)量性能

動(dòng)態(tài)汽車衡的整車總質(zhì)量的準(zhǔn)確度等級(jí)劃分為6個(gè)等級(jí)：0.2、0.5、1、2、5、10；最小秤量、分度值、最小分度值及最大分度值應(yīng)不小于表1規(guī)定。

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靜態(tài)汽車衡為非自動(dòng)衡器，通常0.2級(jí)和0.5級(jí)的自動(dòng)衡器的靜態(tài)準(zhǔn)確度應(yīng)符合非自動(dòng)衡器中的中準(zhǔn)確度級(jí)；1.0級(jí)和2.0級(jí)的自動(dòng)衡器的靜態(tài)準(zhǔn)確度應(yīng)符合非自動(dòng)衡器中的普通準(zhǔn)確度級(jí)。非自動(dòng)衡器的準(zhǔn)確度等級(jí)劃分見表2［4］。

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2.2 傳感器性能

稱重傳感器作為汽車衡測(cè)量準(zhǔn)確度的關(guān)鍵儀表，應(yīng)具有防水、防曬、防腐、抗射頻干擾、防轉(zhuǎn)動(dòng)、防傾倒性能，主要技術(shù)指標(biāo)：最大安全過載能力、靈敏度、準(zhǔn)確度等級(jí)、蠕變、零點(diǎn)溫度系數(shù)、量程溫度系數(shù)、使用溫度范圍、溫度補(bǔ)償范圍、輸入阻抗、輸出阻抗、絕緣電阻、激勵(lì)電壓、防護(hù)等級(jí)。

3 稱重管理系統(tǒng)及其他配套性能

目前，國(guó)內(nèi)垃圾焚燒廠垃圾稱重系統(tǒng)一般設(shè)有汽車衡控制室，配置稱重管理系統(tǒng)，與中控室和地方城管系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以實(shí)現(xiàn)垃圾計(jì)量等的自動(dòng)化、高效運(yùn)營(yíng)，充分發(fā)揮政府監(jiān)督指導(dǎo)職能。稱重管理系統(tǒng)主要包括稱重?cái)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和語(yǔ)音報(bào)讀系統(tǒng)等。垃圾焚燒廠可根據(jù)自動(dòng)化程度要求配置，如道閘、紅綠燈及紅外光開關(guān)、讀卡柜、服務(wù)器、打印機(jī)、稱重和發(fā)卡軟件、大屏幕等。

在-10～40℃范圍內(nèi)和相對(duì)濕度為85%時(shí)，衡器應(yīng)滿足相應(yīng)的計(jì)量性能要求和通用技術(shù)要求。當(dāng)環(huán)境溫度每差5℃時(shí)，衡器的零點(diǎn)或零點(diǎn)附近的示值變化應(yīng)不大于1個(gè)分度值。如衡器安裝在-10℃以下的環(huán)境中使用，應(yīng)采取措施（加熱）保證傳感器正常工作［5］。

使用交流電源供電的衡器，當(dāng)電壓值在-15%～10%，額定電源頻率變化±2%時(shí)，衡器應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)量性能要求和通用技術(shù)要求。使用直流電源供電的衡器，當(dāng)電壓值在規(guī)定的最低電壓和標(biāo)稱電壓的+20%的范圍內(nèi)時(shí)，衡器應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)量性能要求和通用技術(shù)要求。

衡器應(yīng)具有的通用技術(shù)要求包括：使用適應(yīng)性，操作安全性，置零裝置和零點(diǎn)跟蹤裝置，對(duì)顯著干擾誤差的反應(yīng)，直流電源，外部接口，指示裝置和打印裝置，衡器結(jié)構(gòu)，稱重傳感器，稱重控制顯示器等。

4 垃圾焚燒廠常用汽車衡的選擇

4.1 汽車衡數(shù)量設(shè)置

根據(jù)CJJ 90—2009生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定：垃圾焚燒廠焚燒能力為2 000 t/d及以上時(shí)，設(shè)置3臺(tái)或以上汽車衡；焚燒能力為600 t/d及以上時(shí)，設(shè)置2～3臺(tái)汽車衡；焚燒能力為600 t/d以下時(shí)，設(shè)置1～2臺(tái)汽車衡。如果選用2臺(tái)及以上汽車衡，宜設(shè)置1臺(tái)出廠物料稱重用衡器。

4.2 靜態(tài)汽車衡與動(dòng)態(tài)汽車衡、模擬式汽車衡與數(shù)字式汽車衡的選擇

據(jù)垃圾焚燒廠總圖布置，結(jié)合建設(shè)規(guī)模、垃圾車流速度，可選擇靜態(tài)汽車衡與動(dòng)態(tài)汽車衡。

由于動(dòng)態(tài)汽車衡具有不停車、計(jì)量連續(xù)、稱量時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，在垃圾焚燒廠項(xiàng)目中占有一定市場(chǎng)。但其采集數(shù)據(jù)波動(dòng)大、準(zhǔn)確度低，因此，垃圾焚燒廠選用動(dòng)態(tài)汽車衡，應(yīng)配套選用模擬式汽車衡。動(dòng)態(tài)汽車衡可以作為動(dòng)靜兩用汽車衡，但作為自動(dòng)衡器，稱重系統(tǒng)必須配置車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。同時(shí)，模擬式汽車衡由于模擬式傳感器傳遞模擬信號(hào)自身保密性差、抗干擾能力弱，稱量結(jié)果易受外部信號(hào)干擾，難以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。

如果選用靜態(tài)汽車衡，可以配置模擬式傳感器或數(shù)字式傳感器。數(shù)字式傳感器由于傳感器傳遞數(shù)字信號(hào)，自身防腐、防潮、防傾斜等要求，傳感器價(jià)格大大高于模擬式傳感器，但是傳感器傳遞數(shù)字信號(hào)保密性好、抗干擾能力強(qiáng)，稱量結(jié)果準(zhǔn)確。

如選用靜態(tài)數(shù)字化汽車衡，稱重傳感器仍為模擬式稱重傳感器，在接線盒中完成了信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過數(shù)字接線盒內(nèi)部的放大、A／D轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，因此，輸出電信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。此類汽車衡一定程度上克服了模擬式汽車衡的缺點(diǎn)，但與數(shù)字式電子汽車衡相比較，其蠕變、線性及準(zhǔn)確度等級(jí)等性能指標(biāo)還相差較遠(yuǎn)，但價(jià)格上占有一定優(yōu)勢(shì)。

4.3 地上衡與地中衡的選擇

根據(jù)垃圾焚燒廠總圖布置，結(jié)合建設(shè)規(guī)模、垃圾車流速度，可以選擇地上衡與地中衡。

地上衡由于衡器置于地上，具有設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單、排水方便、設(shè)備防潮防腐環(huán)境較好等優(yōu)點(diǎn)，在垃圾焚燒廠項(xiàng)目中占有一定市場(chǎng)。但由于上下汽車衡需沿坡度控制車速，總圖布置需考慮汽車衡前后設(shè)一段較長(zhǎng)的引道，對(duì)衡器的測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度有一定影響。

地中衡由于稱重傳感器位于低于地面的基坑中，秤臺(tái)上通行面與地面平齊。因此，此類汽車衡稱重方便，但設(shè)備防潮防腐要求高，需考慮基坑排水，一定程度上影響了其應(yīng)用范圍。

4.4 稱重管理系統(tǒng)的選擇

垃圾焚燒廠可根據(jù)當(dāng)?shù)爻鞘协h(huán)衛(wèi)管理部門要求和自動(dòng)化程度需求，選擇配置稱重?cái)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和語(yǔ)音報(bào)讀系統(tǒng)等。

作為稱重系統(tǒng)的輔助管理部分，該系統(tǒng)將根據(jù)汽車衡選型相應(yīng)配套。一般而言，各供貨商該部分供貨內(nèi)容可以根據(jù)采購(gòu)方要求選擇，供貨標(biāo)準(zhǔn)相差不大。

4.5 稱重系統(tǒng)的其他要求

垃圾焚燒廠汽車衡主要用于對(duì)出入廠燃料、材料、動(dòng)力及固廢的計(jì)量、統(tǒng)計(jì)以進(jìn)行補(bǔ)貼費(fèi)結(jié)算。因此，對(duì)于靜態(tài)汽車衡，準(zhǔn)確度等級(jí)選擇中準(zhǔn)確度III；對(duì)于動(dòng)態(tài)汽車衡，準(zhǔn)確度等級(jí)選擇0.2級(jí)或0.5級(jí)即可。稱量精度不大于20 kg［6］。

汽車衡的設(shè)計(jì)稱量應(yīng)根據(jù)最大垃圾運(yùn)輸車的最大滿載總重按式（1）確定。其系數(shù)確定應(yīng)從減少故障、延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命、保證測(cè)試精度以及經(jīng)濟(jì)性角度考慮。計(jì)算安全系數(shù)可取1.30～1.7，其中對(duì)使用載質(zhì)量15 t及以上的垃圾運(yùn)輸車，取下限；15 t以下的，取上限。汽車衡稱臺(tái)的長(zhǎng)度按不小于前后輪的距離加1.5m，寬度宜按不小于輪距加0.8 m并符合制造廠的規(guī)格系列來確定［6］。

設(shè)計(jì)稱量＝（1.30～1.7） ×（最大運(yùn)輸車自重＋最大載質(zhì)量） （1）

需要指出的是，常用汽車衡要求周圍環(huán)境保持在-10～40℃范圍和85%相對(duì)濕度。因此，當(dāng)衡器安裝在-10℃以下的環(huán)境中時(shí)，設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)加熱系統(tǒng)以保證傳感器正常工作。

汽車衡前后設(shè)直線引道，引道周圍設(shè)排水系統(tǒng)，引道設(shè)橫向斜坡，坡度不能超過1%。一般要求汽車衡基礎(chǔ)下的素土承載力不低于98 kPa（10 t/m2）并應(yīng)符合制造廠的要求［6］。

5 結(jié)束語(yǔ)

垃圾焚燒廠稱重系統(tǒng)計(jì)量垃圾處理量，其結(jié)果直接影響垃圾焚燒廠營(yíng)業(yè)收入，繼而影響垃圾焚燒廠經(jīng)濟(jì)效益。由于其計(jì)量環(huán)境的特殊性，在設(shè)備選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)區(qū)別于普通稱重系統(tǒng)。因此，在保證垃圾計(jì)量精度、計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性的前提下，需要結(jié)合項(xiàng)目具體情況，綜合考慮設(shè)備選型、價(jià)格及合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

［1］GB/T 7723—2008固定式電子衡器［S］.

［2］QB/T 1563—2003衡器產(chǎn)品型號(hào)編制方法［S］.

［3］GB/T 14250—1993衡器術(shù)語(yǔ)［S］.

［4］GB/T 15561—2008靜態(tài)電子軌道衡［S］.

［5］GB/T 21296—2007動(dòng)態(tài)公路車輛自動(dòng)衡器［S］.

［6］RISN-TG 009—2010生活垃圾焚燒技術(shù)導(dǎo)則［S］.