“垃圾發(fā)電鍋爐優(yōu)化設(shè)計”項目課題組 ，謝欣霖，張術(shù)林 ，馬焱林

(1.重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053；2.貴州省習(xí)水鼎泰能源開發(fā)有限責(zé)任公司，貴州 習(xí)水 564600； 3.華能重慶珞璜電廠，重慶 402283；4.重慶涪陵電力公司，重慶 408099)

1 現(xiàn)狀與存在的問題

生活垃圾焚燒發(fā)電作為一種對生物質(zhì)廢物的能源利用，可以有效降低二氧化碳等溫室氣體的排放。垃圾發(fā)電技術(shù)在環(huán)保、能源領(lǐng)域的進一步應(yīng)用，中國引入的垃圾發(fā)電技術(shù)以列順推燃燒和行逆推燃燒技術(shù)為主。以廣東某企業(yè)從日本三菱重工引進的往復(fù)式機械爐排爐500 t/24 h(MCR)型設(shè)備為例(行逆推式)，目前中國引進的行逆推式垃圾發(fā)電鍋爐存在著以下不足：

1)用于閉鎖垃圾進料口與燃燒爐床翻料板長期處于能耗大的待工狀態(tài)；

2)垃圾燃燒一次風(fēng)供給過程中風(fēng)能的損耗造成垃圾燃燒不完全及灰斗排灰不暢；

3)垃圾分類的不完全，經(jīng)常造成動爐排在運動過程中卡塞停機；

4)用于支撐爐排運動的托輪因受力結(jié)構(gòu)的設(shè)計缺陷和潤滑方式的不合理，經(jīng)常造成該部件在壽命周期內(nèi)損壞而停機；

5)垃圾燃燒過程中燃燒監(jiān)控死角的存在，造成垃圾燃燒不完全；

6)垃圾燃燒過程中，疏渣機構(gòu)與除渣機構(gòu)的余熱沒有充分利用；

7)滲瀝液系統(tǒng)頻繁堵塞溢流，造成現(xiàn)場溢流污染。

根據(jù)以上行逆推式垃圾發(fā)電鍋爐存在的各種弊端，同時結(jié)合中國國情，本文給出了一整套行之有效的解決方案，從源頭上根治上述問題，使引進技術(shù)符合國情與行業(yè)發(fā)展的需要。

2 解決方案描述

2.1 自動翻料鎖氣機構(gòu)及工作原理

在垃圾進料斗的結(jié)構(gòu)中，其進料通道設(shè)置有兩層自動翻料鎖氣機構(gòu)(見圖1)，用于閉鎖負(fù)壓進料環(huán)境與正壓燃燒環(huán)境之間不同壓力空氣的竄動，機構(gòu)中的翻料板旋轉(zhuǎn)軸(件13)與配重限位軸(件14)共同支撐自動翻料鎖氣機構(gòu)在垃圾進料斗中的結(jié)構(gòu)空間位置。其中翻料板配重(件15)的質(zhì)量≥件2至件12的質(zhì)量總和。

當(dāng)垃圾投放在垃圾斗內(nèi)的第一級翻料機構(gòu)的翻料板(件3)上時，垃圾憑借自重，經(jīng)過第二級翻料機構(gòu)的翻料板(件3)(此時，第一級翻料機構(gòu)處于關(guān)閉鎖氣狀態(tài)，達(dá)到閉鎖負(fù)壓進料環(huán)境與正壓燃燒環(huán)境空氣竄動的目的)落入垃圾推料機構(gòu)平臺，由推料板組件(具有防卡功能)將垃圾推入爐膛燃燒。

自動翻料鎖氣機構(gòu)工作時，翻料板(件3)的鉸支沿著旋轉(zhuǎn)軸(件13)作逆時針旋轉(zhuǎn)排料，排完料的自動翻料鎖氣機構(gòu)在翻料板配重(件15)的作用下進行順時針運動復(fù)位，并在配重限位軸(件14)的結(jié)構(gòu)位置處停止運動，使該機構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)。

垃圾進料斗經(jīng)長時間的工作后，其內(nèi)側(cè)會形成一層很厚的污垢，影響翻料板(件3)的正常開、閉運動，為此，在翻料板(件3)最大旋轉(zhuǎn)半徑處設(shè)置伸縮式的導(dǎo)向滾輪機構(gòu)，裝在滾輪軸(件12)上的導(dǎo)向輪(件2)，在伸縮軸(件4)的支撐作用下作軸向運動。圖1中的伸縮軸(件4)、前端石墨潤滑套(件5)、后端石墨潤滑套(件8)共同構(gòu)成機構(gòu)中的非標(biāo)線性軸承，該軸承具有自潤滑功能，能抵抗高溫及酸、堿環(huán)境下的腐蝕。

圖1 自動翻料鎖氣機構(gòu)裝配圖

2.2 一次旋風(fēng)發(fā)生器工原理

一次旋風(fēng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖2所示?？諝馔ㄟ^氣流分配器(件2)底部的錐頂，將氣流分配器(件2)的6個曲面槽內(nèi)的空氣，通過裝置外殼(件3)內(nèi)按切線方向設(shè)置的長條氣孔，沿著6個曲面噴氣管向外噴射，在灰斗的出風(fēng)端口形成一個具有極強穿透力的向上旋轉(zhuǎn)的氣流，而向上旋轉(zhuǎn)氣流的反作用力，將燃燒過程中從爐排縫隙掉入灰斗的余灰吹入接于灰斗下方的智能排灰調(diào)風(fēng)裝置內(nèi)，等待排灰處理。

圖2 一次旋風(fēng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖

2.3 智能排灰調(diào)風(fēng)裝置工原理

智能排灰調(diào)風(fēng)裝置位于灰斗與灰斗母管之間。該裝置利用超聲波測距原理，實現(xiàn)垃圾余灰定點連續(xù)檢測和遠(yuǎn)距離遙控。

假設(shè)超聲波探頭與排料口底面內(nèi)側(cè)的距離為H，與垃圾瞬間余灰頂部表面的距離為h，探頭發(fā)出的超聲波從發(fā)射至與被測垃圾頂部表面分界面發(fā)生反射的傳播時間為t，當(dāng)超聲波在空氣中的傳播速度為c時，則垃圾余灰瞬間高度為

由上式可推導(dǎo)出：

式中：探頭至排料口底部的距離為H；瞬間余灰頂部表面至探頭的距離為h；余灰高限頂部表面至探頭的距離為h1；余灰低限頂部表面至探頭的距離為h2；超聲波在空氣中的傳播速度為c；超聲波在余灰頂面?zhèn)鞑サ臅r間為t1；超聲波在瞬間余灰面?zhèn)鞑サ臅r間為t2。

由于t1h1。根據(jù)上式的推演結(jié)果，該裝置在工作過程中，采取時間控制的原則，即設(shè)置下限時刻為裝置的存灰時間，上限時刻為裝置的排灰時間，由此實現(xiàn)伺服電機對智能排灰調(diào)風(fēng)裝置的開、閉驅(qū)動。由于伺服電機工作時，同時還接受一次燃燒風(fēng)壓的壓力信號的控制，因此，該裝置在實現(xiàn)自動排灰功能的前提下，還能實現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)。智能排風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 智能排灰調(diào)風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)圖

2.4 動爐排防卡結(jié)構(gòu)

在圖4和圖5中，扣件與動爐排的裝配結(jié)合部位開有與2個動爐排前端對應(yīng)的倒“V”形槽，扣件安裝的時候，由上而下地插入相鄰兩個動爐排的倒“V”形槽內(nèi)。其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢如下所示。

1)運動過程中，扣件與兩個動爐排卡槽的“楔形”榫卯扣合裝配結(jié)構(gòu)，可杜絕動爐排運動過程中扣件的脫落，同時，處于2個動爐排前端的迷宮氣道式防卡塞扣件與動爐排的裝配結(jié)構(gòu)關(guān)系，防止了運動過程中動爐排之間異物嵌入而影響動爐排的正常工作。

2)迷宮氣道式防卡塞扣件為動爐排的一次風(fēng)通道提供了一個可以遮擋爐渣的結(jié)構(gòu)，避免2個動爐排之間的助燃通道堵塞。

3)在迷宮氣道式防卡塞扣件與2個動爐排水平的結(jié)合部位，開有若干條迷宮式次氣道，次氣道上開有若干個與主氣道相連的通孔，同時，在次氣道上設(shè)有若干個高低不等的障礙凸臺，用于阻止迷宮氣道式防卡塞扣件在運動過程中垃圾嵌入扣件次氣道，保障燃燒一次風(fēng)供給的暢通無阻和動爐排推料正常運動。

圖4 迷宮氣道式爐排防卡塞扣件零件圖

2.5 用于支撐動爐排運動的托輪裝置

2.5.1 托輪裝置工況力學(xué)性質(zhì)分析

1) 加載在每個托輪裝置上的平均載荷約為3 000 kg；

2) 投放在爐排上的垃圾并非均勻分布；

3) 用于同時牽引Z字梁組件的6個液壓缸線性參數(shù)并非同步；

圖5 動爐排防卡塞結(jié)構(gòu)裝配圖

4) 用于支撐Z字梁運動的若干個托輪裝置在系統(tǒng)安裝過程中并非滿足同步標(biāo)高。

由于上述多種因素的疊加，施加在托輪裝置上的載荷分別如下：

1)變量徑向載荷q(x)；

2)交變破壞扭矩M1或M2；

3)交變軸向載荷q(M1或M2)。

根據(jù)以上力學(xué)分析，托輪裝置除了要滿足工況的工作溫度以外，還應(yīng)能抵御變量徑向載荷q(x)、交變破壞扭矩M1或M2、交變軸向載荷q(M1或M2)三者對托輪組件的破壞。

2.5.2 托輪裝置結(jié)構(gòu)及材料剖析

1)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

托輪結(jié)構(gòu)裝配圖如圖6所示。

圖6 托輪結(jié)構(gòu)裝配圖

①在外部結(jié)構(gòu)上，為了最大限度地降低交變扭矩M1或M2對托輪裝置的破壞，將托輪(件17)的軸向縱剖面由原來的矩形設(shè)計成腰鼓形，徑向載荷與托輪的接觸由原來的線接觸改為點接觸，該結(jié)構(gòu)形狀的改變，直接降低了50%的扭矩破壞，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后的托輪裝置實際破壞扭矩變?yōu)?/p>

式中：加載在托輪裝置上的綜合扭矩為∑M；加載在托輪裝置上的交變扭矩為M1(或M2)；作用在托輪上的破壞扭矩力臂長度為L；作用在托輪上的變量載荷函數(shù)為q(x)。

②在內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計上，套裝在托輪軸(件20)上的腰鼓保持架(件11)槽內(nèi)，嵌入9個腰鼓形的滾動體(件16)，其中，托輪軸(件20)相當(dāng)于軸承的內(nèi)圈，2個對合式的外軸承套(件10)相當(dāng)于軸承的外圈，共同構(gòu)成了一個用于支撐托輪(件17)的結(jié)構(gòu)，既能承載雙向軸向力又能承受徑向力的非標(biāo)滾動軸承。由于托輪裝置工作在多灰塵的惡劣環(huán)境，為杜絕軸承內(nèi)部潤滑環(huán)境的惡化，在托輪軸(件20)的兩端，設(shè)置了2層密封結(jié)構(gòu)，外層由壓蓋(件9)與迷宮(件13)構(gòu)成了迷宮式防塵結(jié)構(gòu)，內(nèi)層由壓蓋(件9)、軸用密封填料(件12)及托輪軸(件20)構(gòu)成了軸間式防塵結(jié)構(gòu)(該結(jié)構(gòu)僅適用于低速運動)。

③托輪組件是一個易損部件，由于該部件的所處位置施工空間狹窄，為了便于現(xiàn)場安裝維修，在機架(件2)對稱面支撐托輪軸(件20)的墻上，開有2個U型槽(見圖7)。修復(fù)好的托輪組件順槽而下，裝入軸端定位墊圈(件3)與內(nèi)六角螺釘(件4)，扣合刮灰組件(件23)即可。

圖7 托輪裝置拆卸示意圖

2)材料選擇

由于托輪裝置的工況環(huán)境為重載與高溫(220 ℃)，圖6中的重要零件的材料建議按如下確定。

機架(件2)/45#；壓蓋(件9)/3C13；外軸承套(件10)/3C13；腰鼓保持架(件11)/35 SiMn；軸用密封填料(件12)/浸銅石墨；迷宮(件13)/浸銅石墨；外潤滑填料(件15)/浸銅石墨；腰鼓(件16)/45Mn；托輪(件17)/3C13；內(nèi)潤滑填料(件18)/浸銅石墨；20-托輪軸(件20)/35SiMn；23-刮灰組件(件23)/3C13。

2.6 智能燃燒監(jiān)控裝置

2.6.1 智能燃燒監(jiān)控裝置結(jié)構(gòu)

該設(shè)備為一個智能燃燒式廣角監(jiān)控裝置，可深入爐膛內(nèi)的窺視軸組件(件1)。由于工作在高溫環(huán)境，為了保證紅外線熱成像攝像頭(件14)工作的可靠性，避免高溫環(huán)境對精密儀器的損傷，在紅外線熱成像攝像頭的高溫接觸區(qū)域設(shè)置了由窺視軸組件(件1)和冷卻水軸套(件2)構(gòu)成的一個夾層水套，形成水循環(huán)冷空間，在窺視軸組件(件1)的空心軸外側(cè)設(shè)置有螺旋冷卻翅片，用于協(xié)助紅外線熱成像攝像頭(件14)降溫。

在圖8中，球面潤滑套(件8)與球關(guān)節(jié)(件5)構(gòu)成一個萬向球面軸承。在球關(guān)節(jié)(件5)的內(nèi)側(cè)，設(shè)置有4個用于固定冷卻水軸套(件2)的定位孔；固定在攝像頭定位法蘭內(nèi)(件16)內(nèi)的紅外線熱成像攝像頭(件14)，通過螺栓，將球面軸(件15)、窺視軸組件(件1)、冷卻水軸套(件2)聯(lián)結(jié)成一個軸類部件；嵌在伸縮式曲柄組件(件9)曲面凹槽內(nèi)的球面軸(件15)，在步進電機(件7)的驅(qū)動下，紅外線熱成像攝像頭(件14)作萬向廣角擺動監(jiān)控。

圖8 智能燃燒監(jiān)控裝置裝配圖

2.6.2 監(jiān)控系統(tǒng)原理簡要說明

在圖9中，智能燃燒監(jiān)控裝置(A1)、二次風(fēng)供給系統(tǒng)(B1、B2)、熱電偶(C1、C2)、一次風(fēng)供給系統(tǒng)(D1至D8)、燃燒器(E1、E2)構(gòu)成爐床左側(cè)的燃燒、監(jiān)控執(zhí)行單元。

智能燃燒監(jiān)控裝置(A2)、二次風(fēng)供給系統(tǒng)(B3、B4)、熱電偶(C3至C5)、一次風(fēng)供給系統(tǒng)(D9至D15)、燃燒器(E3至E5)構(gòu)成爐床中間的燃燒、監(jiān)控執(zhí)行單元。

智能燃燒監(jiān)控裝置(A3)、二次風(fēng)供給系統(tǒng)(B5、B6)、熱電偶(C6、C7)、一次風(fēng)供給系統(tǒng)(D16至D24)、燃燒器(E6、E7)構(gòu)成爐床右側(cè)的燃燒、監(jiān)控執(zhí)行單元。

各單元在燃燒、監(jiān)控的執(zhí)行中，由智能燃燒監(jiān)控裝置通過將垃圾燃燒過程中產(chǎn)生的紅光送至中央控制器與標(biāo)準(zhǔn)紅光溫度色譜進行比對，同時結(jié)合系統(tǒng)設(shè)置的爐膛燃燒溫度的上下限，分別判斷調(diào)整一、二次風(fēng)補給量的大小與燃燒器的啟停。

圖9 智能燃燒監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

2.7 垃圾燃燒過程中余熱的利用

2.7.1 疏渣、除渣機構(gòu)工作原理描述

在圖10中，疏渣機構(gòu)與除渣機構(gòu)分別對應(yīng)相同標(biāo)高左右兩側(cè)的5級變速系統(tǒng)(左側(cè)動力組、右側(cè)動力組)，當(dāng)疏渣機構(gòu)與除渣機構(gòu)處于初始啟動狀態(tài)時，由于圖10中的疏渣棘輪軸(件15-1)與雙向排渣螺旋攪拌軸(件15-2)屬于長軸類大件，啟動扭矩較大，這時，左右兩側(cè)的5級變速系統(tǒng)處于同步投運狀態(tài)；當(dāng)疏渣機構(gòu)與除渣機構(gòu)運行至勻速狀態(tài)時，左右兩側(cè)的5級變速系統(tǒng)撤出一組動力，處于關(guān)停狀態(tài)的某一組5級變速系統(tǒng)屬于備用機組。其中，疏渣機構(gòu)將爐床上的垃圾燃燒后的余灰通過疏渣棘輪軸(件15-1)轉(zhuǎn)運至除渣機構(gòu)所在的余灰接料槽內(nèi)，除渣機構(gòu)中的雙向排渣螺旋攪拌軸(件15-2)通過其結(jié)構(gòu)中的雙向螺旋翅片，將接收到的垃圾燃燒后的余灰集中輸送至圖10所示的隔離式排料閥處排出，使垃圾燃燒后的余灰進入下一個處理步驟。

圖10 疏渣、除渣機構(gòu)余熱利用傳動結(jié)構(gòu)平面圖

2.7.2 疏渣、除渣機構(gòu)傳動原理描述

疏渣機構(gòu)與除渣機構(gòu)的兩端為對稱的動力傳輸結(jié)構(gòu)。在圖10的A局部放大、C局部放大分圖中，空心定軸(件1)的一側(cè)，通過螺紋法蘭與一次風(fēng)母管連接，另一側(cè)，由疏渣機構(gòu)過渡軸(件10-1)或除渣機構(gòu)過渡軸(件10-2)、潤滑錐套(件8)、潤滑錐定位環(huán)(件24)組成的非標(biāo)滑動軸承與套裝在疏渣機構(gòu)過渡軸(件10-1)或除渣機構(gòu)過渡軸(10-2)上的圓錐滾子軸承(件2)，構(gòu)成一個雙向軸向定位的簡支梁，用于支撐疏渣棘輪軸(件15-1)或雙向排渣螺旋攪拌軸(件15-2)。其中，皮帶輪(件26)通過平鍵(件7)，對疏渣機構(gòu)過渡軸(件10-1)或除渣機構(gòu)過渡軸(件10-2)傳遞扭矩；疏渣機構(gòu)過渡軸(件10-1)或除渣機構(gòu)過渡軸(件10-2)，通過平鍵(件14)對疏渣棘輪軸(件15-1)或雙向排渣螺旋攪拌軸(件15-2)傳遞扭矩。

2.7.3 疏渣、除渣機構(gòu)余熱利用描述

根據(jù)500 t/24 h(MCR)型設(shè)備技術(shù)要求顯示，當(dāng)垃圾熱值在956～1 912 kcal/kg時，一、二次燃燒風(fēng)溫度按230 ℃配置。一次風(fēng)量按G一次風(fēng)=2 081～2 780 Nm3/h配置，二次風(fēng)量按G二次風(fēng)=500～841 Nm3/h配置。而實際運行工況是，該企業(yè)的垃圾發(fā)電設(shè)備，目前按120%的超負(fù)荷狀態(tài)運行(600 t/d)，即單位時間的垃圾焚燒量為25 T/h，一次燃燒風(fēng)溫度為130 ℃(由余熱鍋爐尾氣加熱)、二次燃燒風(fēng)溫度為常溫。其中，垃圾的余灰量是垃圾量的12.31%～14.22%，余灰溫度為400～500 ℃，垃圾的飛灰量是垃圾量的3%左右，飛灰溫度為190～230 ℃。如果將這兩部分余熱用于一次風(fēng)的加熱，余熱鍋爐的尾氣用于二次風(fēng)的加熱，可有效降低垃圾發(fā)電的能耗(見圖11)。

圖11 疏渣、除渣管網(wǎng)改造系統(tǒng)

根據(jù)以上調(diào)研的參數(shù)及技改方案，將垃圾焚燒的一次風(fēng)溫設(shè)為190 ℃(以核算為準(zhǔn))，二次風(fēng)溫調(diào)整為130 ℃，并對余熱利用參數(shù)進行校核。

1)換熱面與換熱量的校核(見圖12)

①余灰疏渣機構(gòu)有效換熱面S1-疏渣機構(gòu)與有效換熱量Q1-疏渣機構(gòu)

S1-疏渣機構(gòu)=1.678 m×10.95 m=18.37 m2

按照熱傳導(dǎo)設(shè)計規(guī)范16 666.67 kcal/h·m2，該部分有效換熱面可置換18.37 m2×16 666.67 kcal/h·m2=306 166.72 kcal/h的熱量，由于垃圾余灰在疏渣棘輪(圖10)上的覆蓋面只有50%，換熱效率按80%計算，則疏渣棘輪理論上的有效換熱量為

Q1-疏渣機構(gòu)=306 166.72 kcal/h×50%×80%
=12 466.69 kcal/h

②余灰除渣機構(gòu)有效換熱面S2-除渣機構(gòu)與換熱量Q1-雙向排渣螺旋攪拌軸

S2-除渣機構(gòu)=π×0.5 ×12.2+31×π×(0.452-0.252)
=32.78 m2

該部分有效換熱面可置換32.78 m2×16 666.67 kcal/h·m2=546 333.44 kcal/h的熱量，由于垃圾余灰在雙向排渣螺旋攪拌軸(圖8中的件15-2)上的覆蓋面為100%，換熱效率按80%計算，則雙向排渣螺旋攪拌軸理論上的有效換熱量為

Q2-雙向排渣螺旋攪拌軸=546 333.44×100%×80%
=437 066.75 kcal/h

③飛灰除渣機構(gòu)有效換熱面S3-飛灰除渣機構(gòu)與換熱量Q3-飛灰雙向排渣攪拌軸

S3-飛灰除渣機構(gòu)=π×0.5×8.2+21×π×(0.452-0.252)
=22.1 m2

該部分有效換熱面可置換22.1 m2×16 666.67 kcal/h·m2=368 333.41 kcal/h的熱量，由于垃圾飛灰在雙向排渣螺旋攪拌軸(件15-2)上的覆蓋面為100%，換熱效率按80%計算，則雙向排渣螺旋攪拌軸理論上的有效換熱量為

Q3-飛灰雙向排渣攪拌軸=368 333.41×100%×80%
=2 910 666.73 kcal/h

以上三者可利用余熱總和為

2)供給焚燒爐鏈排底部單位時間一、二次風(fēng)的發(fā)熱量Q一次風(fēng)(190 ℃)、Q二次風(fēng)(130 ℃)(忽略熱風(fēng)管道散熱及少量漏風(fēng))

根據(jù)該企業(yè)提供的設(shè)備運行規(guī)范和物料平衡圖計算，燃燒每噸垃圾需要一次風(fēng)的空氣量為G1-190 ℃=2 081～2 780 Nm3/h(此處按最大值計算)，C190 ℃=1 390 kJ/(t·h·℃)，ρ190 ℃=8.15×10-4T/Nm3，溫升按Δt=170 ℃(初始溫度設(shè)為20 ℃)計算，燃燒每噸垃圾一次空氣提供的熱量為

Q一次風(fēng)(190 ℃)=M190 ℃×C190 ℃×Δt
=G1-190 ℃×ρ190 ℃×C190 ℃×Δt
=2 780×8.15×10-4×1 390×170
=535 384.94 kJ/h(或127 956.99 kcal/h)

當(dāng)單位時間焚燒25 T/h垃圾時，一次風(fēng)所供給的熱量Q一次風(fēng)(25 T/h)為

Q一次風(fēng)(25 T/h)=25×535 384.91
=13 384 622.75 kJ/h
(或3 198 924.84 kcal/h)

由于原設(shè)備余熱鍋爐的尾氣余熱滿足一次風(fēng)風(fēng)溫的加熱條件，根據(jù)該企業(yè)提供的設(shè)備運行規(guī)范和物料平衡圖中有關(guān)單位時間燃燒一噸垃圾需要的二次風(fēng)空氣量的相關(guān)條款：G2-130 ℃=500.48～840.87 Nm3/h(此處按最大值計算)，且G1-190 ℃=2 081～2 780 Nm3/h>G2-130 ℃=500.48～840.87 Nm3/h，所以原設(shè)備余熱鍋爐的尾氣余熱滿足二次風(fēng)風(fēng)溫的加熱條件。

2.8 滲瀝液過濾系統(tǒng)改造

滲瀝液系統(tǒng)的堵塞溢流會造成生產(chǎn)現(xiàn)場的污染，是困擾各類垃圾發(fā)電廠的一大難題，主要表現(xiàn)為以下3點：

1)滲瀝液是一個無壓系統(tǒng)；

2)原滲瀝液過濾器是一個靜態(tài)結(jié)構(gòu)；

3)垃圾分類不完全，造成大于過濾目數(shù)的垃圾堵死靜態(tài)過濾器。

針對以上弊端提出的解決方案，詳見圖13中滲瀝液自動過濾除渣裝置平面圖及功能、結(jié)構(gòu)、原理的描述。

2.8.1 裝置功能、結(jié)構(gòu)及原理描述

滲瀝液過濾裝置主要由超聲波污水處理器、動態(tài)過濾機構(gòu)、自動粉碎機構(gòu)及污水液位控制機構(gòu)等4大部件構(gòu)成。

超聲波污水處理器部件(件49)：主要用于分離滲瀝液中的堿金屬和油污，消除堿金屬和油污對裝置主要零部件的表面附著，達(dá)到邊過濾邊自潔的目的。

動態(tài)過濾部分：過濾過程中的堵塞源于過濾格柵處于靜態(tài)，解決堵塞，只需將靜態(tài)的過濾格柵運動起來即可。在該裝置中，將圓錐滾子軸承的成熟結(jié)構(gòu)用于滲瀝液的動態(tài)過濾。其中，裝置中的殼體(件7)相當(dāng)于軸承的外圈，內(nèi)桶(件21)相當(dāng)于軸承的內(nèi)圈，扮演過濾角色的圓錐滾子(件6)、進口端圓錐滾子/上、下(件22/件29)，相當(dāng)于軸承中的滾動體，圓錐滾子上、下定位環(huán)(件9/件45)，相當(dāng)于軸承中滾動體的保持架，以上各零部件構(gòu)成了一套活動的過濾格柵，當(dāng)上述運動件旋轉(zhuǎn)起來，便實現(xiàn)了對滲瀝液中各類垃圾的動態(tài)過濾。該過濾結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于對圓錐滾子軸承的二次開發(fā)應(yīng)用。

堵塞物粉碎部分：來自滲瀝液的各類垃圾具有不同的比重，甚至還有金屬，當(dāng)這些垃圾進入處于旋轉(zhuǎn)離心的過濾狀態(tài)裝置時，不同比重的垃圾，會懸浮于裝置中的不同標(biāo)高。為此，在裝置的旋轉(zhuǎn)中心，設(shè)置了不同標(biāo)高的4組刀架組件(件31/件33/件36/件27)、刀片(件43/件47)、螺旋提升器組件(件30/件32/件39)，對過濾過程中被截留下來的垃圾，進行粉碎細(xì)化，并再次過濾。

2.8.2 滲瀝液過濾、粉碎工藝流程(見圖14)

1)超聲波污水處理器對來自滲瀝液系統(tǒng)的污水進行附著力的降解處理；

2)滲瀝液過濾粉碎裝置中的過濾格柵〔圖13中的圓錐滾子(件6)、進口端圓錐滾子/上、下(件22/件29)〕通過自身的正反轉(zhuǎn)，解決了滲瀝液過濾過程中垃圾堵塞過濾格柵的問題；

3)當(dāng)電接點水位計檢測到滲瀝液處于高限液位時，表面滲瀝液過濾粉碎裝置中過濾下來的垃圾量過大，這時，裝置自動關(guān)閉1#至3#電動閥，打開1#至4#電磁閥，在時間控制的作用下，同步協(xié)調(diào)對裝置內(nèi)部的堵塞物進行粉碎細(xì)化處理；

4)裝置對堵塞物細(xì)化處理完畢后，自動打開1#至3#電動閥，排放細(xì)化過濾物，關(guān)閉1#至4#電磁閥，裝置重新回到過濾狀態(tài)。

圖13 滲瀝液自動過濾除渣裝置平面圖

圖14 滲瀝液過濾、粉碎工藝流程圖

2.9 單臺500 t/24 h(MCR)型垃圾發(fā)電設(shè)備改造后的年新增經(jīng)濟效益

2.9.1 灰渣余熱利用部分的年新增經(jīng)濟效益

1) 一次風(fēng)溫由130 ℃提升到190 ℃，溫升Δt=60 ℃，該部分余熱利用的熱量為

Q一次風(fēng)/y=350×24×600×2 780×8.15×10-4×1 390×60
=9.93×1011kJ(或2.37×1011 kal)

2)二次風(fēng)溫由20 ℃提升到130 ℃，溫升Δt=110 ℃，該部分余熱利用的熱量為

Q二次風(fēng)/y=365×24×600×841×8.15×10-4×1 390×110
=1.82×1012kJ(或4.34×1011 kal)

3) 以上二者余熱的利用值折算成0#柴油量，按當(dāng)?shù)厥袌鰞r計算市值為

2.9.2 托輪改造后的年新增經(jīng)濟效益

該公司500 t/24 h MCR型垃圾發(fā)電設(shè)備因托輪故障，每2個月檢修1次，檢修耗時8天，在檢修期間，將產(chǎn)生以下?lián)p失。

1)鍋爐8天的垃圾焚燒損失量：

M8 d=25×24×8=4 800 t

2)8天發(fā)電量損失量：

Q8 d=400×4 800=1 920 000 kW·h

3)8天售電損失費用：

￥8 d售電計量=0.60×1 920 000=11.52萬元

4)焚燒8天垃圾量的財政補貼：

￥8 d財政補貼=100×4 800=4.8萬元

500 t/24 h MCR型垃圾發(fā)電設(shè)備的托輪經(jīng)改造后，檢修周期由2個月延長至1年有余，相當(dāng)于每年減少了5個檢修輪次，由此項技改產(chǎn)生的年新增經(jīng)濟效益為

￥9.2=5×(￥8 d售電計量+￥8 d財政補貼)
=5×(11.52+4.8)=81.6 萬元

2.9.3 滲瀝液系統(tǒng)改造后年新增經(jīng)濟效益

原系統(tǒng)改造前安排的崗位為三班三倒，每班1人，每2小時除渣檢修一次?，F(xiàn)經(jīng)改造后，企業(yè)在該崗位節(jié)約了3個人工費用，如果該崗位每人年薪按8萬元計算，則企業(yè)滲瀝液系統(tǒng)改造后年新增經(jīng)濟效益為

￥9.3=3×8萬元=24萬元

2.9.4 以上三者綜合年新增經(jīng)濟效益

3 結(jié)論

改造后的500 t/24 h MCR型設(shè)備經(jīng)過一段時間的運行可見，各改造部位結(jié)構(gòu)合理，技改措施滿足設(shè)備的運行工況，設(shè)備檢修周期延長，設(shè)備檢修故障率與運行成本明顯降低，經(jīng)濟效益顯著。

目前，該技改項目已獲授權(quán)1項國際專利、12項實用新型專利，10項發(fā)明專利和8項實用新型專利正在公示中。