固廢處置水冷爐排技術(shù)研究

盛慶偉

(江蘇天楹環(huán)保能源成套設(shè)備有限公司，江蘇 南通 226000)

1 美國B&W公司Dynagrate水冷式爐排爐

1.1 IDynaGrate 爐排

Dynagrate技術(shù)最初是由丹麥Bruun & Sorensen A/S公司開發(fā)的，隨后，B&W公司收購了該公司，同時擁有了該技術(shù)。該技術(shù)設(shè)計如圖1所示。

圖1 Dynagrate爐排爐

該爐排爐是由許多組內(nèi)部空心的板狀爐排條組成，傾斜自上而下排列，其中數(shù)組爐排條安裝在同一傳動軸上。當爐排移動時，傳動軸沿相反方向同時旋轉(zhuǎn)60°，爐排片將在水平方向和垂直方向之間交替變化，產(chǎn)生的波浪狀運動使得垃圾得到翻轉(zhuǎn)和攪拌并慢慢前行，同時與來自爐排下面的空氣充分接觸，保證了垃圾的干燥，運送和燃燒。

位于燃燒室外部的驅(qū)動裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動，每個爐排部分都配有單獨的調(diào)速系統(tǒng)。在2個相鄰軸的爐排條之間，有2 mm的間隙，供燃燒空氣通過。爐排的連續(xù)運動使得該間隙始終保持清潔不會被卡住。該爐排爐的最大寬度為4.8 m。可以組合的爐排部分的數(shù)量沒有限制，因此通過將多個爐排并聯(lián)布置，就可以獲得更大的寬度，該爐排爐與水平方向成25°角。

1.2 Dynagrate爐排爐冷卻結(jié)構(gòu)

水冷式爐排條為鑄鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為中空設(shè)計，有2條冷熱分別運行的水管回路。冷卻水通過爐排條入口流經(jīng)爐排片，不斷冷卻爐排表面，極大減小了局部過熱的風險。

每個冷卻回路都配有循環(huán)泵、流量計、壓力膨脹罐和一個熱交換器。冷卻水回路的設(shè)計最大工作壓力為10 bar，最高工作溫度為120 ℃。進出管的最大值溫差為25 ℃。冷卻回路還設(shè)計用于獲得最大的熱通量(正常熱通量在15到20 kW/m2)。每個驅(qū)動軸的冷卻水入口和出口由安裝在軸端部的2個同心管形成。這些管子將水通過軸中間的固定管道系統(tǒng)輸送到各個按順序排列的爐排條內(nèi)。

Dynagrate爐排爐已經(jīng)應(yīng)用在了全球共30多個國家的500多家垃圾焚燒發(fā)電及燃煤發(fā)電項目上。部分應(yīng)用實例匯總?cè)绫?所示。

表1 Dynagrate爐排爐技術(shù)應(yīng)用列表

在焚燒爐運行過程中，所有通過冷卻水熱交換的能量可以用來加熱熱交換器中的燃燒空氣。這意味著更高的蒸汽發(fā)電效率。特殊設(shè)計的蒸汽軟管用于從固定管道系統(tǒng)外部輸送冷卻水進入爐排管側(cè)面，因此沒有位于爐排下面的管道，避免了軟管因工作在高溫煙灰環(huán)境下而造成損壞。

1.3 Dynagrate冷卻式爐排爐應(yīng)用實例

WestPalmBeach美國900tpd2015Sakra,JurongIsland新加坡1150tpd2015Voimala2芬蘭400tpd2014Lidkoping瑞典228tpd2014Filborna,瑞典648tpd2012HelsingborgForus2,Stavanger荷蘭192tpd2012Meath愛爾蘭'648tpd2011Hamar,荷蘭264tpd2011TreherningenTASKolding丹麥240tpd2007Sundsvall瑞典600tpd2006RenoNord丹麥500tpd2005

從應(yīng)用實例上看，雖然Dynagrate系統(tǒng)前期的投入較大，但是后期的維護費用非常低。以瑞典Sundsvall焚燒廠為例，該廠在5年時間里對爐排條的更換率為0.7%，而平均的焚燒廠該比率高達27%。光這一項就節(jié)省了超過65萬歐元。同時也將每年維護停機的時間減少至1周，這也極大地提高了垃圾焚燒的處理量。

丹麥Copenhill/Amager Bakke垃圾焚燒電廠是目前垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)最先進技術(shù)的代表，為世界上最環(huán)保的垃圾焚燒廠。該廠與娛樂設(shè)施相結(jié)合的商業(yè)化模式，讓公眾近距離地感受了垃圾焚燒廠的運營模式和排放狀態(tài)，很好地消除了人們對垃圾焚燒污染嚴重 的誤解，杜絕了鄰避效應(yīng)的產(chǎn)生。

2 Dynagrate爐排爐技術(shù)分析

(1)爐排采用水冷連續(xù)冷卻，與傳統(tǒng)的應(yīng)用一次燃燒空氣冷卻的方法不同。因此燃燒控制系統(tǒng)可以更好地調(diào)節(jié)空氣供給量，以實現(xiàn)最佳燃燒。

(2)每個爐排條模塊都配有一套單獨的調(diào)速系統(tǒng)，即根據(jù)爐排條單獨分區(qū)調(diào)整爐排移動速度和進水量，控制垃圾在該階段的駐留和燃燒。因此，可用于處理不同種類的垃圾，適應(yīng)范圍較廣。

(3)爐排條釆用普通的鑄鐵材料制造，因此費用低，使用壽命長。

(4)受熱面上沒有移動部件，可以減少磨損和被垃圾中的鐵器卡住的現(xiàn)象。同時減少了爐膛出口的飛灰及相應(yīng)造成的隨后對受熱面的磨損。

3 結(jié)語

我們釆用水冷式的爐排爐式，如果循環(huán)水內(nèi)雜質(zhì)較多，容易在爐排條管道內(nèi)形成結(jié)渣，從而降低了冷卻效果。所以該方法對冷卻水的水質(zhì)有較高的要求。此外，雖然該技術(shù)前期的投入較高，但是后期的維護費用較低，爐排爐停機檢修周期大大縮短。因此，從長期運行維護上看，經(jīng)濟性是可行的。