城市生活垃圾机械炉排试验装置设计.docx

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城市生活垃圾机械炉排试验装置设计

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【摘要】生活垃圾已经成为全球治理污染物的重要课题，是影响自然环境保护的主要因素之一。焚烧法作为城市垃圾常用的处理方法，通过垃圾站机械炉排焚烧技术，可达到充分燃烧垃圾的目的，增强垃圾燃烧的热效率，有效降低污染气体排放。本文首先分析了炉排系统设计的主要参数，对生活垃圾机械炉排系统内部构造进行研究，确保炉排系统的稳定性和垃圾处理的无公害。

【关键词】生活垃圾;机械炉排;试验装置

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

16.124

随着我国经济的快速发展，人民生活水平质量的不断提高，城市化进程速度的加快，城市生活垃圾已经成为阻碍城市发展的因素之一。大量的生活垃圾堆砌在城市郊区，不仅侵占大量土地，还极容易造成土壤、地下水等环境的污染。如何合理地处理城市所生产的垃圾，实现无公害、无污染的绿色处理，成为政府亟需解决的问题。垃圾焚烧作为我国垃圾处理的成熟技术，具有垃圾填埋、垃圾堆肥所无法替代的优势，是政府对于生活垃圾首选的处理方式。鉴于此，本文对炉排系统进行设计，旨在提高垃圾处理效率。

1、炉排系统主要参数设计

1.1炉排机械负荷参数设计

炉排机械负荷就是炉排的燃烧速率，是指在指定的热灼减率条件下，每小时每平方米的炉排面积能够燃烧的垃圾重量，即单位炉排面积、单位时间内燃烧的垃圾量kg/（m2·h）。炉排机械负荷是垃圾焚烧中具有代表性的指标，数值高代表炉排的垃圾焚烧能力较强，反之，数值低代表炉排的垃圾焚烧能力较弱。但在实际垃圾处理的过程中，焚烧的热效率并不能单纯依靠面积来衡量，而且还与炉排系统的形状、结构等相关参数有着密切联系。由于各国生活垃圾的处理方式不同，垃圾中的水分含量也不相同，对于水分较大的垃圾通常机械负荷较低，对于水分较小的垃圾通常机械负荷较高。按照我国生活垃圾的特点，水分含量较高，垃圾热值较低，机械负荷通常位于150-300kg/（m2·h）之间。根据国内外热效率较高的垃圾焚烧炉型作为参考，本研究炉排机械负荷设计210kg/（m2·h）。

1.2燃烧室热负荷设计

燃烧室热负荷是衡量单位时间内、单位容积所承受热量的指标，即表示燃烧火焰在燃烧室内的燃烧程度，包括一次燃烧室和二次燃烧室。如果燃烧室的容积太小，室内的温度就会急剧上升，造成炉温过热，造成垃圾无法完全燃烧;如果燃烧室的容积过大，炉内的火焰无法充分燃烧，就会造成炉渣热灼减率过高。综合考虑，本研究中热负荷设计为420kj/（m2·h），燃烧热负荷设计为1.2×105kcal/（m3·h）。

1.3垃圾停留时间

垃圾的停留时间有两层含义，其一是焚烧的停留时间，是指垃圾进入焚烧炉中由固态垃圾到残渣排出的过程;其二是废气的停留时间，是垃圾在焚烧中产生的烟气从焚烧炉中逸出的过程，通常烟气在二次燃烧室中的过程应该大于2秒。由于不同垃圾的组成不同，在焚烧炉中停留的过程也不一样。本研究设计垃圾干燥的过程为30分，炉排停留时间为1.5小时。

1.4垃圾设计热值

垃圾焚烧与垃圾的性质有密切关系，由于不同地区人们的生活习惯、风俗民情等因素的影响，垃圾的燃烧热量也不相同。生活垃圾分为高热量垃圾和低热量垃圾，垃圾的热值就是单位质量垃圾燃烧后，所释放出来的热量就是垃圾的燃烧热量。生活垃圾通常由碳、氢、氧、硫、水等物质组成，根据垃圾的组成，本研究设计垃圾热量为6700kj/kg。

2、生活垃圾机械炉排系统的设计

机械炉排结构的设计能够有效促使垃圾在炉排中自由混合，充分搅动均匀，达到边燃烧边混合的垃圾焚烧效果。根据垃圾焚烧的工作原理，按照机械炉排内部设计的结构及运行方向的不同，燃烧的效果也各不相同，因此，设计出有效的生活垃圾焚烧炉排系统尤为重要。机械炉排系统主要组成部分包括：炉排片结构、炉排运动系统以及驱动系统、一次风风室设计等内容。

2.1爐排片构造的设计

炉排片通常由铸铁制作而成，是焚烧炉排系统最底层的结构单元，由于其形状和结构设计的不同，对炉排系统的焚烧性能有着较大影响。本研究中将炉排片划分为两类：分别是前凸式炉排片和后凹式炉排片。炉排片出风口设计在上部位置前段的凸台位置，出风口与下部的位置相连通，能够促使气体相互流通，增加垃圾与氧气的接触面积。在炉排片下部末端设计出弧形卡槽，可以促使横梁与炉排片相互咬合，使其牢固为一体。在炉排片的左右两侧设置螺丝洞孔，用来保证相邻的炉排片之间紧固牢靠，促使相邻的炉排片之间可以形成紧密的连接状态，以防止燃烧残留物进入到风室。

前凸式炉排片与后凹式炉排片依次相互排列，由炉排片底端的固定咬合连接点形成统一的炉排板，在炉排左右两端用中心支柱支撑固定，将活动炉底端的活动拉杆安置在驱动系统之中，如果拉杆前移，活动炉按照既定的排列位置纵向横移。这样的设计方式，能够将凸式与凹式之间的垃圾交替布