各类垃圾焚烧机械炉排炉特点分析.docx

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各类垃圾焚烧机械炉排炉特点分析

各类垃圾焚烧机械炉排炉特点分析报告

目录

1）三菱-马丁型炉排炉1

2）西格斯（SEGHERS）炉排炉2

3）SITY2000炉排3

4）意大利英波基洛公司炉排炉4

5）日本田雄Takuma炉排炉5

6）日本日立炉排炉6

7）JFE超级往复移动炉排炉7

8）荏原高速燃烧式（HPCC）炉排炉7

9）瑞士VON-ROLL焚烧炉8

10）丹麦VOLUND焚烧炉8

11）中国二段式炉排炉9

机械炉排炉早期在煤的燃烧中得到广泛应用，现在在垃圾的焚烧历程中发展成为技术最成熟、处理规模较大的生活垃圾焚烧炉。

机械炉排炉的关键设备是焚烧炉排，各种炉排炉的最大区别也在于炉排的结构型式和运动方式，国内几种应用较广的型式有：

逆推式炉排炉、顺推式炉排炉及往复翻动式炉排炉等。

著名的日本三菱、比利时西格斯（SEGHERS）、法国ALSTOM（SITY2000焚烧技术已被德国马丁公司收购）、德国DBA、日本田熊、丹麦VOLUND、瑞士VON-ROLL等均开发、制造出适应中国高水分、低热值垃圾的大型炉排炉。

几种主要的机械炉排炉简述如下：

1）三菱-马丁型炉排炉

MARTIN焚烧炉是德国（MARTIN）公司的焚烧技术，该技术已有几十年使用经验，在世界各地应用很广，世界上许多公司对这一技术加以发展。

我国深圳市市政环卫综合处理厂，中山市中心组团垃圾电厂，广州李坑垃圾电厂已使用三菱-马丁炉排炉。

三菱—马丁炉排炉是逆推式炉排炉。

炉排的炉排片分为两种，一种是固定炉排，另一种是活动炉排，这两种炉排按一定的斜度依次排列，这样，当炉排片上的垃圾在重力作用下向下移动的同时，垃圾料层下部受与重力方向相反的倾斜推力，使得一部分垃圾沿炉排表面相反方向移动，产生了向上运动，由此完成垃圾层的充分搅拌。

这种逆推式运动，具有许多传统顺推装置所不具备的特点：

a）灼热的物料沿炉排表面向上滑动，使新加入的垃圾与灼热层混合在一起，因此干燥和着火可很快完成。

b）逆推倾斜炉排，没有阶段落差，炉排片前面设有角锥，对垃圾翻动、搅拌效果好；在燃烧过程中，整个垃圾层被均匀搅拌，以达到完全燃烧。

在后燃烧阶段，残留可燃物通过同样的逆推方式送回燃烧区，继续燃烧，使燃烧更充分。

c）从干燥到燃烧过程均在逆推炉排上进行，所以炉排的效率非常高，即燃烧负荷为350～400kg/m2.h。

采用高阻、高速燃烧炉排，可提高热负荷，供风比较均匀，受料层厚度影响小。

炉排片型式较多，对垃圾搅拌有搅拌作用，不同宽度的炉排片交错排列，供风均匀。

d）由于垃圾层能充分搅拌，因此料层非常平整，燃烧状态稳定，炉膛温度的波动可以控制在很小的范围内。

e）炉排片由一级液压装置驱动，比较简单。

f）采用溶渣滚筒可以调节料层高度。

三菱公司炉排为逆推倾斜往复炉排，炉排片倾角为26°。

炉床内未分段，根据处理量大小，分为若干列。

炉排片由固定炉排片与活动炉排片交替组成。

整个炉排分为几个独立的区域，单独提供燃烧空气；炉排由若干形状的炉排片组成，使得空气分布更加均匀，为加强对垃圾的搅动，部分炉排片上带有角锥。

炉排末段设有溶渣滚筒，可以调节料层厚度。

采用高阻炉排，风室压力受料层厚度影响较小。

由一组液压机构带动所有的活动炉排一起运动，结构简单。

燃烧空气通过炉排片之间的窄小缝隙（约1mm）吹入炉床表面。

炉排热膨胀靠侧补偿和中央补偿装置保证。

ACC控制采用趋势量模糊控制，简单、适用。

2）西格斯（SEGHERS）炉排炉

比利时西格斯炉排是由不同炉排组件（或称单元）组成的倾斜往复阶梯式多级炉排。

每个标准炉排单元都有3种炉排形式：

滑动炉排，翻动炉排，固定炉排。

焚烧炉由4个标准炉排单元和1个较长的未端燃烬炉排单元构成，炉排通过液压装置驱动，每台炉配一套液压装置。

垃圾焚烧后的炉渣通过刮板捞渣机进入炉渣处理系统，从炉排泄漏的细灰经输送机送到渣池。

西格斯炉排系统已投产单台炉处理能力每小时1.5～25吨，炉排全程微机控制，可处理垃圾热值范围广，垃圾燃烬率高。

西格斯炉排系统有以下的特点：

a）它适应于宽范围热值变化垃圾的燃烧，负荷变化范围为70%～110%；

b）采用垃圾输送和搅动/鼓风相互独立的垃圾集中燃烧系统，水平的垃圾输送与垂直的搅动/鼓风相互独立运动，使系统很容易根据垃圾成份变化做出相应调整，对垃圾具有很好的适应性；

c）垃圾的干燥、气化、燃烧、燃烬及冷却的一系列过程都发生在多级炉排上，为了实现各个过程的控制，整个炉子由长度不同的多个单元组成，并依次形成功能各不相同的三个区：

干燥气化区——燃烧区——燃烬冷却区；

d）完善的供风系统，采用分离式送风机为每一排炉排供一次风，燃烧空气是水平供风方式而不是垂直供风方式，这使炉排缝隙的漏风率降到最低；

e）由于采用了高品质的耐火铸钢，通过耐火砖下部冷却散热装置的一次风的冷却作用，以及在同一条线上耐火砖与耐火砖之间没有摩擦等，保证了耐火砖持久耐用。

3）SITY2000炉排

SITY-2000型焚烧炉是法国Alston公司（已被德国马丁公司收购）开发的技术，炉排推动原理与炉排片的结构与MARTIN炉排相近，不同之处是炉排分成二段，在燃烬段又增加一段炉排，采用二套液压传动装置；炉排的下倾角为24°。

空气通过每块炉排片上的小孔喷出。

炉排片通过连杆固定，运动炉排一排通时运动，传动机构比较简单。

炉排材质为耐热铸铁，造价低、投资小。

上海浦东御桥垃圾焚烧厂、重庆同兴垃圾焚烧厂和福建红庙岭垃圾焚烧厂采用并已投运。

SITY2000炉排为逆推炉排，炉排与炉排片均向下倾斜，整个炉排片无阶段落差，送气孔设在炉排片两侧，有自清作用。

可动炉排片与固定炉排片呈阶梯式纵向交互配置。

垃圾在炉排上靠重力向下滑落，底层垃圾受可动炉排片逆向运动的推力而涌向上层，达到翻搅作用。

垃圾在炉内分为三段燃烧：

干燥段、燃烧段和燃烬段，各段的供应空气量和运行速度可以调节。

SITY2000炉排焚烧炉的主要特点：

a）适合中国垃圾高水分、低热值的特点；

b）焚烧性能良好，灰渣未燃烬率0.7～2%，烟气中飞灰含量<3g/m3；

c）运行过程燃烧参数稳定；

d）维护成本低，炉排有效寿命>10年。

4）意大利英波基洛公司炉排炉

英波基洛公司生产的炉排灵活性较强，能够根据不同的垃圾成分、不同的垃圾热值以及季节性变化进行工况调整。

现有诺尔（NOELL）炉排炉、STEINMULLER炉排炉和DBA炉排炉的专利技术。

诺尔顺推炉排炉的炉排区全部水平布置，并按台阶式分区，垃圾的干燥、着火、燃烧等在不同的区域完成，通过不同区域间的高度落差来打散垃圾，使中间的一些结团垃圾得到燃烧，但由于炉排顺列水平布置，垃圾处于相对的静止状态，不能充分搅拌均匀，燃烧效率低，较难实现规定的灰渣热灼减率指标。

Steinmuller的炉排技术特点有：

1）整个炉排系统沿垃圾运动方向分成五组炉排，每组炉排有独立的液压驱动单元，每组炉排运动速度和进风量都可以单独调节，确保燃烧的灵活性；2）传统的Steinmuller炉排设有两个阶梯，一般设在第二和第三炉排以及第四和第五组炉排间，这样有利于垃圾的干燥着火，并使垃圾在燃烧过程中能够得到充分的搅拌；3）整个炉排系统由四根拉杆悬吊，这样在运行过程中能有效减少热位移；4）炉排冷却方式为风冷，如果将来垃圾热值升高，也可以改为水冷；5）吸取国内已建成的几个大型焚烧厂的经验，为确保垃圾的充分燃烧，在原有基础上增大了炉排的面积，降低炉排的机械负荷和热负荷；6）燃烧空气进行预热，预热温度为200℃。

DBA炉排为阶梯水平顺推往复式炉排，炉排面倾角为向下12.5°。

炉床内分为干燥炉排、燃烧炉排和燃烬炉排，共三段，各段之间有落差。

根据处理量大小，可分为若干列。

炉排片由固定炉排片与活动炉排片交替组成。

整个炉排分为几个独立的区域，单独提供燃烧空气；由三组液压机构分别带动三段活动炉排一起运动。

燃烧空气通过炉排片之间的窄小缝隙吹入炉床表面，一次风入口面积约为2%炉排表面积。

5）日本田雄Takuma炉排炉

日本Takuma炉排是阶梯往复摇动式炉排。

干燥、燃烧及后燃烧炉排均为倾斜床排，固定炉条及可动炉条以纵向交错排列。

可动炉条由炉条支架及连杆曲柄机构组成，由液压装置驱动。

各炉排的可动炉条水平前后移动，使垃圾因重力而滑落及剪断垃圾，经过落差使垃圾产生混合搅拌。

该炉排特点是：

空气供应的分室化，可结合垃圾燃烧特点进行空气合理分配；炉条内藏喷嘴，不受垃圾厚度的影响均匀供应空气；炉条高耐久性及拆装简便；垃圾在炉排上搅拌性能好，使高负荷燃烧成为可能。

该公司还生产SN型顺推炉排，该炉排分三段，有阶段落差。

垃圾的干燥、燃烧、燃烬及冷却的一系列过程都在炉排上完成。

整个炉排分干燥炉排（设计成8度的倾角）、燃烧炉排（水平）、燃烬炉排（水平）三个区段，每段炉排之间有500～800mm的高差。

该系统的关键是顺推炉排，各段炉条向上方倾斜25度，炉条的前端成水平，炉排片排列成紧密的炉排表面，它由固定炉排片与移动炉排片组合成的交替阶梯构成。

炉排的动作通过四套液压连杆机构来完成，其中燃烧炉排分别由两套液压连杆机构驱动，炉排上的垃圾通过移动炉排片的顺向运动而被搅动、混合及向后下方运动。

焚烧炉炉膛设较长的前后拱，加强对炉排上垃圾的热辐射，炉排之间的高差加强垃圾的搅动，多套液压连杆机构可方便控制炉排移动速度。

SN型炉排特点：

a）燃烧空气分室供应

沿垃圾流向燃烧空气分成7个风室，结合垃圾的燃烧特点进行空气的分配。

b）炉条高阻力通风

炉条内设有喷嘴，可不受垃圾层厚度的影响，均匀供应空气。

c）低间隙结构

垫块和炉条连接，炉条间形成无空隙构造。

d）使用寿命长

炉条采用耐热铸钢制造。

炉条的内侧设有鳍片，冷却倍率高效果好，防止炉条烧损。

e）搅拌性能高

炉条较大行程的往复运动使垃圾边被举起搅拌边被运送。

具有一定厚度的炉条在重叠后使落差增大，为有效进行垃圾的翻转搅拌，干燥段与燃烧段、燃烧段与燃烬段之间均设有落差。

因此，垃圾中的可燃物与燃烧空气能有效接触，实现垃圾的高负荷燃烧。

f）结构紧凑

生活垃圾焚烧厂采用的SN型炉排和K型炉排比较，以125t/d为例，其整体高度降低2m，因此使得整个设备结构紧凑化，占有空间小。

g）易于维护

炉条的拆装构造采用嵌入式，垫块和炉条分开可单独拆卸，简化了检修维护作业。

h）炉排独立驱动设计

炉排驱动系统共设有4个独立的驱动单元，1个干燥炉排驱动单元，2个燃烧炉排驱动单元，1个燃烬炉排驱动单元。

通过4个独立驱动单元的操作控制实现对燃烧垃圾层厚度和炉排运行速度的调节。

6）日本日立炉排炉

日立公司垃圾焚烧炉为顺推倾斜炉排，分三段，每段之间有一定的阶段落差，在燃烧炉排上设剪切刀，防止垃圾结团，同时对垃圾有一定的翻动作用。

该炉排与其它炉排不同，在横向上分固定、活动炉排片。

每段炉排面有向下15°倾角，单个炉排片为水平布置。

针对中国垃圾，该公司对焚烧炉设计上采取的主要措施有：

提高一、二次风空气温度；炉壁采用风冷；设剪切刀；设阶段落差等。

其炉排片之间的膨胀热补偿与其它炉排炉不同，靠炉排之间的间隙来保证，因此其炉膛在横向上未分列。

燃烧供风由炉排片之间和下部的缝隙供风，由于炉排片之间的缝隙较大，风阻又小，相对其它炉排而言，漏灰较大。

主要特点：

a）是顺推炉排倾斜，设剪切刀和阶段落差，对垃圾有一定翻动、搅拌效果；

b）在横向上设固定、活动炉排，有一定的死区；

c）燃烧图上加油点较高，且加油区域较宽，会造成运行成本增加；

d）燃烧供风由炉排片之间和下部的缝隙供风，由于炉排片之间的缝隙较大，风阻又小，相对其它炉排而言，漏灰较大。

e）采用烟气加热燃烧空气；

f）采用低氧燃烧技术，烟气中有害气体排放浓度较低；

7）JFE超级往复移动炉排炉

2002年9月NKK（日本钢管）和川崎制铁组建了杰富意（JFEHoldings），该公司的二次流超级往复移动炉排，是顺推炉排，共分三段，由固定炉排和可动炉排组成，第一、二段为倾斜炉排，倾斜角为10度，第三段为水平炉排，单个炉排为倾斜炉排，倾斜角为20度。

该炉排炉最大的特点是采用了二次回流技术。

主要特点：

a）炉排间的落灰量很少。

气孔比率低，喷出来的空气流速很高而均等，空气孔朝向侧面，炉排之间的间隙是“零”，所以从炉排之间落下来的灰量很少，炉排固有的压力损失防止不均匀的垃圾产生的燃烧空气泄漏。

b）中间隔板产生二次回流充分燃烧，烟气中有害气体排放浓度低。

在焚烧炉膛设置中间隔板，综合了逆流形式（针对低热值垃圾）、交叉流动形式（针对中等热值的垃圾）、顺流形式（针对高热值垃圾）的优点，产生二次回流气体流动方式，具有以下优点：

稳定和完全的燃烧，适合于各种热值垃圾，减少氮氧化物和二噁英产生，可靠性高。

8）荏原高速燃烧式（HPCC）炉排炉

荏原炉排为整体水平横列两段往复动作形式，以20°仰角想斜上方推送，可充分进行垃圾的搅拌，分解，再加上焚烧用空气高速而均匀地分布，使得燃烧更加稳定。

燃烧烟气温度在850℃以上滞留时间保持在4秒以上，二次燃烧空气与燃烧烟气有效的混合搅拌，进行完全燃烧，可抑制二噁英的产生。

荏原HPCC炉排有以下特点：

（1）水平炉排

炉排安装角度为水平，炉排片上推角度为20°，因此能够充分进行垃圾的搅拌，分解，加上适宜的炉排速度、形成控制，可有效地进行垃圾层的控制。

（2）无缝炉排

横向一列同时动作的横型炉排。

由于提高了炉排片间的气密性和炉排片本身的吹出阻力。

燃烧空气能高速而均匀的分布。

（3）炉排热膨胀吸收装置

利用炉排热膨胀吸收装置，恰当地吸收炉排片的热膨胀，不会对炉排的动作产生约束，同时炉排片间的缝隙能经常地保持均匀。

（4）独立驱动机构

干燥段、燃烧段（1、2）、燃烬段、4段分别独立驱动。

通过燃烧炉排的范围来控制燃烬点，在后燃炉排贮留燃烧残余物，使其完全燃烧后排出炉外，因此可减少热灼减量，降低灰的温度。

（5）排烟

通过炉膛出口温度管理，确保二次燃烧的滞留时间，促进与未燃烟气的积极混合，达到完全燃烧，抑制二噁英产生的目的。

9）瑞士VON-ROLL焚烧炉

VON-ROLL炉排为纵向排列，运动时相邻组合的炉排一列运动，一列不动。

这种运动方式可使垃圾在运动过程中在推动力的作用下，不停地向倾斜方向翻动，此外还增加了垃圾切割装置，它不仅起着充分搅拌垃圾作用，而且帮助助燃空气和垃圾充分接触，使垃圾燃烧完全。

VON-ROLL炉排由三段组成。

炉排由液压装置按炉膛温度、烟气成份的分析值自动调速，并将垃圾从进口推向干燥段，垃圾干燥后经过跌落动作，形成大翻身，落到燃烧段，燃烧基本完成的垃圾又一次经过跌落动作，落到燃烬段。

垃圾经过三阶段的跌落和空气混合，实现了垃圾完全燃烧。

10）丹麦VOLUND焚烧炉

VOLUND炉排连同加料段共有六段，除加料炉排外，其它均有单独的调节装置，可针对垃圾中水份、热值变化进行自由调节。

VOLUND炉排是由相同形状的炉排片组成块，再由炉排块组成列，固定-活动相邻排列。

活动炉排被支撑在偏心运动的转轴上，炉排运动呈曲线运动，它不仅能将炉排上的垃圾按时按量地向焚烧炉尾部推动，并拌有翻身和切割垃圾层作用。

加料段与干燥段，干燥段与燃烧段，燃烧段与燃烬段之间均设置落差，使垃圾燃烧完全。

伟伦公司拥有Volund 和B5两种炉型，该公司在国内推荐Volund 炉型。

该垃圾焚烧炉为顺推倾斜炉排，根据需要可以分段，每段之间有一定的阶段落差，对垃圾有一定的翻动作用。

该炉排与日立公司一样，与其它炉排不同，在横向上分固定、活动炉排片。

干燥和燃烧段炉排面有向下15°倾角，燃烬段炉排面有向下7°倾角，单个炉排片为向上12°倾角布置。

根据垃圾处理量，可以在横向上分列。

炉排片的膨胀由一自动调间隙装置保证。

供风由炉排面上的小孔供给，风压小，风速低，容易漏灰。

炉排片之间缝隙很小。

针对中国垃圾，该公司在焚烧炉设计上采取的主要措施有：

二次风在前、后拱，前、后墙上均有布置，而且不对称，加强了对烟气的扰动；高一、二次风空气温度；设阶段落差等。

由于时间紧，资料准备不充分，其焚烧炉设计针对性不强。

主要特点：

a）是顺推炉排倾斜，设阶段落差，对垃圾有一定翻动、搅拌效果；

b）在横向上设固定、活动炉排，有一定的死区；

c）燃烧供风由炉排片上部的孔供风，风阻小，相对其它炉排而言，漏灰较大；

d）二次风的多处供风设计，有利于烟气的扰动和空气动力场的优化，有利于垃圾的燃烧；

e）采用低氧燃烧技术，烟气中有害气体排放浓度较低；

11）中国二段式炉排炉

该焚烧炉第一段是逆推炉排，由固定炉排片和活动炉排片组成，活动炉排片在纵向作往复运动，逆推炉排面呈25°倾斜布置，固定炉排片和活动炉排片以交错方式配置，末端设有调节料层厚度的挡板。

垃圾在该段上实现干燥、着火燃烧。

第二段是顺推炉排，炉排面呈水平布置，固定炉排片和活动炉排片以交错方式配置。

该炉排为燃烬炉排。

两段炉排之间有约800mm的阶段落差。

该公司还有将第二段水平顺推炉排改为倾斜顺推炉排技术。

二段式炉排的主要特点:

a）采用逆推炉排和顺推炉排相组合，可使垃圾燃烧更可靠，更完全。

通过逆推炉排的逆向运动，使新加入的垃圾与灼热层内的垃圾混合在一起，可在短时间内完成干燥和着火。

b）在逆推炉排上，垃圾层能充分得到搅拌，料层非常平整，燃烧状态稳定，炉膛温度的波动可以控制在很小的范围内。

c）逆推炉排与顺推炉排之间，设置了台阶，使燃尽与未燃尽的垃圾灰渣能够进一步地搅动，使之燃烧完全，保证了垃圾焚烧的低灼减率。

d）通过对料层调节档板的控制，能够有效地建立料层高度，确保焚烧炉具有较高超负荷能力。

e）所有的运动部件均用统一的液压系统驱动，便于遥控操作，而且结构紧凑，炉排消耗的动力低。

f）设备对不同类型的垃圾适应性较大。

g）具有完善的自动控制装置，以高性能的西门子S7-300型PLC元件为核心，实现燃烧的自动控制，大大减轻运行人员的工作量。