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(guó)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(kāi)發(fā)的，隨后，B&W公司收購(gòu)了該公司，同時(shí)擁有了該技術(shù)。該技術(shù)設(shè)計(jì)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(dòng)軸上。當(dāng)爐排移動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)軸沿相反方向同時(shí)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(yùn)動(dòng)使得垃圾得到翻轉(zhuǎn)和攪拌并慢慢前行，同時(shí)與來(lái)自爐排下面的空氣充分接觸，保證了垃圾的干燥，運(yùn)送和燃燒。

位于燃燒室外部的驅(qū)動(dòng)裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)爐排部分都配有單獨(dú)的調(diào)速系統(tǒng)。在2個(gè)相鄰軸的爐排條之間，有2 mm的間隙，供燃燒空氣通過(guò)。爐排的連續(xù)運(yùn)動(dòng)使得該間隙始終保持清潔不會(huì)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(méi)有限制，因此通過(guò)將多個(gè)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(jì)，有2條冷熱分別運(yùn)行的水管回路。冷卻水通過(guò)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(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)。

每個(gè)冷卻回路都配有循環(huán)泵、流量計(jì)、壓力膨脹罐和一個(gè)熱交換器。冷卻水回路的設(shè)計(jì)最大工作壓力為10 bar，最高工作溫度為120 ℃。進(jìn)出管的最大值溫差為25 ℃。冷卻回路還設(shè)計(jì)用于獲得最大的熱通量(正常熱通量在15到20 kW/m2)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的冷卻水入口和出口由安裝在軸端部的2個(gè)同心管形成。這些管子將水通過(guò)軸中間的固定管道系統(tǒng)輸送到各個(gè)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(gè)國(guó)家的500多家垃圾焚燒發(fā)電及燃煤發(fā)電項(xiàng)目上。部分應(yīng)用實(shí)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(yùn)行過(guò)程中，所有通過(guò)冷卻水熱交換的能量可以用來(lái)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(jì)的蒸汽軟管用于從固定管道系統(tǒng)外部輸送冷卻水進(jìn)入爐排管側(cè)面，因此沒(méi)有位于爐排下面的管道，避免了軟管因工作在高溫?zé)熁噎h(huán)境下而造成損壞。

1.3 Dynagrate冷卻式爐排爐應(yīng)用實(shí)例

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

從應(yīng)用實(shí)例上看，雖然Dynagrate系統(tǒng)前期的投入較大，但是后期的維護(hù)費(fèi)用非常低。以瑞典Sundsvall焚燒廠為例，該廠在5年時(shí)間里對(duì)爐排條的更換率為0.7%，而平均的焚燒廠該比率高達(dá)27%。光這一項(xiàng)就節(jié)省了超過(guò)65萬(wàn)歐元。同時(shí)也將每年維護(hù)停機(jī)的時(shí)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(jìn)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(lè)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(yùn)營(yíng)模式和排放狀態(tài)，很好地消除了人們對(duì)垃圾焚燒污染嚴(yán)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(shí)現(xiàn)最佳燃燒。

(2)每個(gè)爐排條模塊都配有一套單獨(dú)的調(diào)速系統(tǒng)，即根據(jù)爐排條單獨(dú)分區(qū)調(diào)整爐排移動(dòng)速度和進(jìn)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(lèi)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(fèi)用低，使用壽命長(zhǎng)。

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

3 結(jié)語(yǔ)

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(duì)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(hù)費(fèi)用較低，爐排爐停機(jī)檢修周期大大縮短。因此，從長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)上看，經(jīng)濟(jì)性是可行的。