摘 要：簡(jiǎn)述馬丁焚燒爐爐排的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、性能，爐排工作原理，分析爐排片的磨損原因，介紹爐排片運(yùn)動(dòng)面磨損修復(fù)的技術(shù)方法。

關(guān)鍵詞：馬丁爐排 爐排片 磨損 維修方法

中圖分類號(hào)：F42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（a）-0139-02

城市生活垃圾無(wú)害化的安全處理，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重要問(wèn)題。我國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)量一般是按照每人每天1公斤計(jì)算，主要的處理方式為填埋，大約占到80%，其余為焚燒和堆肥，現(xiàn)在處理效果較好的是綜合處理，我國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)量近幾年來(lái)以每年5.7%的速度遞增，特別是“十五”期間，我國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)量共增加3783萬(wàn)噸（數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)》），城市生活垃圾堆放所產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題開(kāi)始對(duì)我國(guó)城市化進(jìn)程和人民生活水平的提高產(chǎn)生負(fù)面影響。目前最有效的垃圾處理方法是焚燒，垃圾焚燒處理具有無(wú)害化、減量化、資源化的特點(diǎn)。垃圾經(jīng)高溫焚燒后能消除大量有害病菌和有毒物質(zhì)，焚燒處理垃圾可減容70%～90%，減重50%～80%，所產(chǎn)生的熱能可以供汽、發(fā)電，既減少了熱污染又降低了垃圾處理成本。

目前許多國(guó)家以及我國(guó)采用的是爐排型焚燒爐，爐排型焚燒爐因?yàn)榫哂袑?duì)垃圾的預(yù)處理要求不高，對(duì)垃圾熱值適應(yīng)范圍廣、運(yùn)行及維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。其中關(guān)鍵的燃燒設(shè)備是爐排。深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠是我國(guó)第一座垃圾焚燒發(fā)電廠，采用的是馬丁爐排式的垃圾焚燒爐。我廠共有3臺(tái)150 t/d的焚燒爐，一期工程1988年11月投產(chǎn)，裝有2臺(tái)日本三菱重工生產(chǎn)的垃圾處理能力150 t/d馬丁爐和1臺(tái)500 kW汽輪發(fā)電機(jī)組及配套設(shè)備。二期工程1996年7月投產(chǎn)，增建1臺(tái)由杭州鍋爐廠引進(jìn)日本三菱株式會(huì)社垃圾鍋爐制造技術(shù)設(shè)計(jì)制造的垃圾處理能力150 t/d馬丁爐，同時(shí)建設(shè)1臺(tái)3000 kW汽輪發(fā)電機(jī)組及配套設(shè)備替換原有500 kW汽輪發(fā)電機(jī)組。爐排仍采用進(jìn)口爐排，本人根據(jù)運(yùn)行和檢修的情況對(duì)我廠爐排的維護(hù)、保養(yǎng)以及爐排片磨損修復(fù)提出意見(jiàn)和方法。

1 馬丁爐排的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)、工作原理

爐排作為垃圾焚燒爐的關(guān)鍵燃燒設(shè)備，具有三大功能：承載垃圾并使之通過(guò)焚燒爐、攪拌混合爐排上垃圾、一次空氣通過(guò)爐排噴入爐膛助燃。

1.1 馬丁爐排的結(jié)構(gòu)

我廠焚燒爐采用的是逆推式往復(fù)、雙列爐排結(jié)構(gòu)，其面積為2×1500×5000 mm，左右爐排各自獨(dú)立傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置為液壓系統(tǒng)。爐排由固定框架與固定爐排片活動(dòng)框架與活動(dòng)爐排片交替布置組成。爐排框架安裝角度、爐排片運(yùn)動(dòng)角度選擇為26°。使得垃圾層有著較為合適的下落位移速度和攪拌強(qiáng)度。同時(shí)，在爐排片組合時(shí)，有規(guī)律的在爐排片上端間隔布置帶有棱錐狀的突出，使其在爐排片反送過(guò)程中達(dá)到充分的攪拌和磨碎垃圾的效果。根據(jù)垃圾的組分變化和不同的燃燒狀況，爐排片的往復(fù)運(yùn)動(dòng)由PLC控制，一般速度控制在0.3～1.0 m/s內(nèi)?；顒?dòng)爐排片的行程為250 mm左右。圖1為傾斜逆推往復(fù)式爐排基本結(jié)構(gòu)示意圖。

1.2 馬丁爐排的性能特點(diǎn)

馬丁爐排由眾多的爐排片的組成。馬丁爐排用高鉻鉬合金，耐熱、耐磨、耐腐蝕的鑄鋼制造，材質(zhì)性能較為獨(dú)特，結(jié)構(gòu)上也有獨(dú)到之處，爐條的筋板作成封閉的一次風(fēng)通道，利用一次風(fēng)的高速流動(dòng)將爐條的熱量帶走，起到散熱翅片的作用，有效地降低爐條的工作溫度，從而延長(zhǎng)了爐條的使用壽命。爐排的材質(zhì)要求和加工精度要求高，要求爐排與爐排之間的接觸面相當(dāng)光滑、爐排與爐排之間的間隙相當(dāng)小。逆推爐排的爐排數(shù)量和整體長(zhǎng)度是根據(jù)我國(guó)城市的生活垃圾的熱值來(lái)設(shè)計(jì)確定的。

馬丁爐排對(duì)垃圾干燥效果明顯，攪拌能力強(qiáng)，燃盡率高，特別適合我國(guó)低熱值高含水率的垃圾。

1.3 馬丁爐排的工作原理

馬丁爐排的動(dòng)力由液壓站的2個(gè)液壓缸分別控制2列活動(dòng)爐排，作往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。垃圾由送料器送入爐膛后，通過(guò)爐排強(qiáng)有力獨(dú)特的逆推運(yùn)動(dòng)，使得垃圾層整體在沿爐排下落位移過(guò)程中，相當(dāng)于延長(zhǎng)了垃圾在爐排上的停留時(shí)間，并不斷攪動(dòng)中向前推進(jìn)，使垃圾在爐排上經(jīng)歷干燥、主燃燒、燃盡等階段，達(dá)到強(qiáng)化燃燒的效果。

2 馬丁爐排日常維護(hù)、保養(yǎng)方法

垃圾焚燒爐運(yùn)行一個(gè)周期后，一般為3個(gè)月，應(yīng)停爐對(duì)爐排進(jìn)行檢查。爐排在運(yùn)行中會(huì)有動(dòng)作不靈活甚至卡住的現(xiàn)象，原因是爐排活動(dòng)間隙較小，運(yùn)動(dòng)磨損導(dǎo)致摩擦阻力增大，鐵件、陶瓷、玻璃等細(xì)小件落入活動(dòng)爐排片之間的間隙內(nèi)，造成爐排卡住。

一般處理方法是調(diào)整爐排間隙，使間隙適中，清理爐排片縫隙內(nèi)的雜物，清通爐排之間的助燃空氣通道，調(diào)整爐排兩側(cè)板的對(duì)爐排的壓緊度，太松會(huì)引起爐排運(yùn)動(dòng)方向偏移，太緊會(huì)導(dǎo)致阻力增大，爐排動(dòng)作不靈活。

3 爐排片磨損原因及分析

針對(duì)垃圾焚燒爐的特點(diǎn)，在進(jìn)口爐排的基礎(chǔ)上，我廠已對(duì)爐排片進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化，能滿足垃圾焚燒爐高溫（1000 ℃～1100 ℃）的條件下，抗氧化、抗腐蝕、耐磨的使用要求，常溫下機(jī)械性能達(dá)到δb>340MPa，HB300～400；高溫下（800 ℃）δb≥144 MPa。目前在我廠進(jìn)口爐排片和國(guó)產(chǎn)爐排片同時(shí)使用（如圖2）。

爐排片的使用壽命一般為8年，在焚燒垃圾過(guò)程中，燃燒效果逐年降低，采取調(diào)整爐排速度、行程等措施，效果都不理想，同時(shí)在日常檢查中發(fā)現(xiàn)爐排片的磨損逐漸增大，與燃燒效果降低成正比。經(jīng)使用3年后爐排片就會(huì)有明顯的磨損，須局部更換爐排片。爐排片的磨損會(huì)影響燃燒效果、傾斜角度減小，垃圾下落速度改變，增加漏渣，導(dǎo)致熱灼減率的提高。

爐排運(yùn)動(dòng)過(guò)程中爐排片的運(yùn)動(dòng)面必然會(huì)造成磨損，因?yàn)槲覈?guó)垃圾中有較多的雜物（如鐵件、陶瓷、玻璃等），不易燃燒物，以及腐蝕性物，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的垃圾分別較大，就必然會(huì)加快爐排片運(yùn)動(dòng)面的磨損程度。因?yàn)槟壳澳p問(wèn)題還無(wú)法解決，只有通過(guò)改良降低磨損程度，以及用更換和磨損修復(fù)的方法。

爐排片在焚燒爐內(nèi)區(qū)域磨損情況不同，同一批爐排片，在使用5年后，干燥區(qū)磨損運(yùn)動(dòng)面磨損8 mm，燃燒區(qū)磨損18 mm，燃盡區(qū)磨損13 mm。如圖3所示，干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū)的爐排片磨損程度不同。如繼續(xù)使用，則垃圾攪拌不夠充分，垃圾料層厚度不一，影響垃圾燃燒效果，最后導(dǎo)致?tīng)t排片整體報(bào)廢。

爐排片的磨損不是整體性的，不動(dòng)片基本無(wú)磨損，運(yùn)動(dòng)片磨損也不平均，主要分布在燃燒段和燃盡區(qū)，單片磨損特點(diǎn)是前端磨損比后端磨損厲害，這跟爐排的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。

4 爐排片磨損后的維修方法

針對(duì)爐排片磨損的原因，和實(shí)驗(yàn)的效果，一般采用如下維修方法。

采用不完全互換爐排片的方法：這種方法首先必須有爐排片的備件，還需備齊各種型號(hào)的爐排片。因爐排片是新舊互配使用，舊爐排片有磨損，新?tīng)t排片就必須修整達(dá)到安裝尺寸，才能更換。這種方法簡(jiǎn)便，但鑄件和加工爐排片周期長(zhǎng)、成本高，不適合節(jié)約成本的原則。只有在爐排片斷裂無(wú)法使用的情況下才采用更換的方法。

采用堆焊加高的方法：經(jīng)過(guò)了解爐排片使用的特性與實(shí)際磨損情況，更換爐排條成本太高，為了節(jié)約成本，采用堆焊爐排條磨損面的修復(fù)方法。按選用電焊條的原則，選用了與爐排片材質(zhì)匹配的高錳鋼堆焊焊條D266，然后在報(bào)廢爐排片上進(jìn)行堆焊試驗(yàn)。但在堆焊試驗(yàn)過(guò)程中，造成爐排片有拉裂現(xiàn)象。

經(jīng)參考《耐熱高錳鋼》書(shū)籍，因?yàn)闋t排片是高錳鋼鑄件，堆焊工藝要求嚴(yán)格以及其所含合金元素對(duì)堆焊拉裂的影響，耐熱性能遠(yuǎn)低于一般鋼材。結(jié)合理論知識(shí)和焊工的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，按照高錳鋼堆焊的工藝要求，在堆焊時(shí)采用直流反接，焊條直徑為4 mm，電流為100～150 A。堆焊時(shí)表面清理干凈，打磨去掉表面銹蝕、油污等，為防止裂紋出現(xiàn)，采取短道焊、窄道焊、斷續(xù)焊，焊后迅速澆水冷卻并錘擊，消除內(nèi)應(yīng)力。多層焊時(shí)，爐排片本體溫度升到200 ℃時(shí)即停焊，等冷卻后再繼續(xù)焊。按要求尺寸堆焊完畢，再經(jīng)過(guò)修整堆焊層處的運(yùn)動(dòng)面和角邊，就可安裝使用。經(jīng)使用后運(yùn)動(dòng)正常、穩(wěn)定，也達(dá)到了耐磨的要求，使用成本比更換爐排片節(jié)約30%以上。但這種方法工藝特殊，工序繁多，檢修時(shí)間較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。不是最佳的修復(fù)方法。

采用耐磨塊嵌入的方法：此后經(jīng)過(guò)再次的反復(fù)思考分析。既然是爐排片這部位磨損嚴(yán)重，而爐排片的其他部位只是輕微磨損，它又不影響燃燒效果。針對(duì)磨損檢修問(wèn)題再次進(jìn)行了改進(jìn)。制定了用嵌入耐磨塊的方法檢修，如圖4所示。選用材料方面，參考了《耐磨高錳鋼》的書(shū)籍和參考我廠國(guó)產(chǎn)爐排片所選用的材質(zhì)RTCr16+Mo。結(jié)合理論和實(shí)踐，采用國(guó)產(chǎn)爐排片同樣的材料。澆注凸形的耐磨塊。再根據(jù)逆推式反復(fù)爐排運(yùn)動(dòng)的原理，受力方向，各燃燒區(qū)爐排片磨損情況，鑄出不同厚度的凸形耐磨塊，如圖5所示。而爐排片磨損面加工成同等高度的凹形，嵌入凸形耐磨塊后，兩側(cè)再進(jìn)行焊接。焊接作用是固定和防止脫落。因此選用焊條就直接用抗裂不銹鋼焊條A307。焊接時(shí)采用熱源集中、電流小的手工短電弧焊，直流反接，焊迅速水冷并錘擊釋放應(yīng)力。焊接處再經(jīng)過(guò)修磨，修整爐排片兩側(cè)平行，保證安裝尺寸。

經(jīng)過(guò)使用磨損和磨薄后，可及時(shí)更換嵌塊，這樣既保護(hù)了爐排片的本體無(wú)損壞，又節(jié)約了更換整條爐排片的成本，保證了燃燒效果，可循環(huán)使用。使用到其它原因產(chǎn)生爐排片報(bào)廢為止。今后針對(duì)新制作的爐排片都進(jìn)行嵌塊制作，對(duì)此后檢修爐排片時(shí)，就能做到只更換耐磨塊，即縮短了檢修工時(shí)，檢修又較為簡(jiǎn)便了。使用成本比堆焊爐排片節(jié)約60%以上，提高了效率，保證了正常運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

本文闡述我對(duì)爐排片磨損的修復(fù)方法，經(jīng)過(guò)觀察使用效果，通過(guò)上述3種方法修復(fù)的爐排片，在使用中對(duì)焚燒效果無(wú)不良影響。本人認(rèn)為第3種方法最有效，延長(zhǎng)使用壽命增加了一倍，降低了成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，值的推廣應(yīng)用。同時(shí)本文概括了我對(duì)修復(fù)爐排片的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)知識(shí)，為以后能有更好的方法檢修打下基礎(chǔ)，為有效的無(wú)害化處理垃圾和環(huán)保事業(yè)做出了一點(diǎn)點(diǎn)貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]張?jiān)鲋?耐磨高錳鋼[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[2]姜曉霞，李詩(shī)卓，李曙.金屬的腐蝕磨損[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[3]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)備維修分會(huì)，《機(jī)械設(shè)備維修問(wèn)答叢書(shū)》編委會(huì)編.工業(yè)鍋爐維修及改造問(wèn)答[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[4]孫景榮，王洪光.檢修焊工[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[5]建設(shè)部人事教育司，建設(shè)部科學(xué)技術(shù)司，建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心編著.城市生活垃圾焚燒處理技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.