馬丁垃圾焚燒爐爐排片維修方法比較研究

摘 要：簡述馬丁焚燒爐爐排的結構、特點、性能，爐排工作原理，分析爐排片的磨損原因，介紹爐排片運動面磨損修復的技術方法。

關鍵詞：馬丁爐排 爐排片 磨損 維修方法

中圖分類號：F42 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0139-02

城市生活垃圾無害化的安全處理，已經成為現代社會發展過程中的一個重要問題。我國城市生活垃圾產量一般是按照每人每天1公斤計算，主要的處理方式為填埋，大約占到80%，其余為焚燒和堆肥，現在處理效果較好的是綜合處理，我國城市生活垃圾產量近幾年來以每年5.7%的速度遞增，特別是“十五”期間，我國城市生活垃圾清運量共增加3783萬噸（數據來源：《中國城市建設統計年報》），城市生活垃圾堆放所產生的環境問題和社會問題開始對我國城市化進程和人民生活水平的提高產生負面影響。目前最有效的垃圾處理方法是焚燒，垃圾焚燒處理具有無害化、減量化、資源化的特點。垃圾經高溫焚燒后能消除大量有害病菌和有毒物質，焚燒處理垃圾可減容70%～90%，減重50%～80%，所產生的熱能可以供汽、發電，既減少了熱污染又降低了垃圾處理成本。

目前許多國家以及我國采用的是爐排型焚燒爐，爐排型焚燒爐因為具有對垃圾的預處理要求不高，對垃圾熱值適應范圍廣、運行及維護簡便等優點。其中關鍵的燃燒設備是爐排。深圳市市政環衛綜合處理廠是我國第一座垃圾焚燒發電廠，采用的是馬丁爐排式的垃圾焚燒爐。我廠共有3臺150 t/d的焚燒爐，一期工程1988年11月投產，裝有2臺日本三菱重工生產的垃圾處理能力150 t/d馬丁爐和1臺500 kW汽輪發電機組及配套設備。二期工程1996年7月投產，增建1臺由杭州鍋爐廠引進日本三菱株式會社垃圾鍋爐制造技術設計制造的垃圾處理能力150 t/d馬丁爐，同時建設1臺3000 kW汽輪發電機組及配套設備替換原有500 kW汽輪發電機組。爐排仍采用進口爐排，本人根據運行和檢修的情況對我廠爐排的維護、保養以及爐排片磨損修復提出意見和方法。

1 馬丁爐排的結構、性能特點、工作原理

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

1.1 馬丁爐排的結構

我廠焚燒爐采用的是逆推式往復、雙列爐排結構，其面積為2×1500×5000 mm，左右爐排各自獨立傳動，驅動裝置為液壓系統。爐排由固定框架與固定爐排片活動框架與活動爐排片交替布置組成。爐排框架安裝角度、爐排片運動角度選擇為26°。使得垃圾層有著較為合適的下落位移速度和攪拌強度。同時，在爐排片組合時，有規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程中達到充分的攪拌和磨碎垃圾的效果。根據垃圾的組分變化和不同的燃燒狀況，爐排片的往復運動由PLC控制，一般速度控制在0.3～1.0 m/s內。活動爐排片的行程為250 mm左右。圖1為傾斜逆推往復式爐排基本結構示意圖。

1.2 馬丁爐排的性能特點

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，材質性能較為獨特，結構上也有獨到之處，爐條的筋板作成封閉的一次風通道，利用一次風的高速流動將爐條的熱量帶走，起到散熱翅片的作用，有效地降低爐條的工作溫度，從而延長了爐條的使用壽命。爐排的材質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光滑、爐排與爐排之間的間隙相當小。逆推爐排的爐排數量和整體長度是根據我國城市的生活垃圾的熱值來設計確定的。

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

1.3 馬丁爐排的工作原理

馬丁爐排的動力由液壓站的2個液壓缸分別控制2列活動爐排，作往復式運動。垃圾由送料器送入爐膛后，通過爐排強有力獨特的逆推運動，使得垃圾層整體在沿爐排下落位移過程中，相當于延長了垃圾在爐排上的停留時間，并不斷攪動中向前推進，使垃圾在爐排上經歷干燥、主燃燒、燃盡等階段，達到強化燃燒的效果。

2 馬丁爐排日常維護、保養方法

垃圾焚燒爐運行一個周期后，一般為3個月，應停爐對爐排進行檢查。爐排在運行中會有動作不靈活甚至卡住的現象，原因是爐排活動間隙較小，運動磨損導致摩擦阻力增大，鐵件、陶瓷、玻璃等細小件落入活動爐排片之間的間隙內，造成爐排卡住。

一般處理方法是調整爐排間隙，使間隙適中，清理爐排片縫隙內的雜物，清通爐排之間的助燃空氣通道，調整爐排兩側板的對爐排的壓緊度，太松會引起爐排運動方向偏移，太緊會導致阻力增大，爐排動作不靈活。

3 爐排片磨損原因及分析

針對垃圾焚燒爐的特點，在進口爐排的基礎上，我廠已對爐排片進行了國產化，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，常溫下機械性能達到δb>340MPa，HB300～400；高溫下（800 ℃）δb≥144 MPa。目前在我廠進口爐排片和國產爐排片同時使用（如圖2）。

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

爐排運動過程中爐排片的運動面必然會造成磨損，因為我國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，與國外發達國家的垃圾分別較大，就必然會加快爐排片運動面的磨損程度。因為目前磨損問題還無法解決，只有通過改良降低磨損程度，以及用更換和磨損修復的方法。

爐排片在焚燒爐內區域磨損情況不同，同一批爐排片，在使用5年后，干燥區磨損運動面磨損8 mm，燃燒區磨損18 mm，燃盡區磨損13 mm。如圖3所示，干燥區、燃燒區、燃盡區的爐排片磨損程度不同。如繼續使用，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，最后導致爐排片整體報廢。

爐排片的磨損不是整體性的，不動片基本無磨損，運動片磨損也不平均，主要分布在燃燒段和燃盡區，單片磨損特點是前端磨損比后端磨損厲害，這跟爐排的運動方向有關。

4 爐排片磨損后的維修方法

針對爐排片磨損的原因，和實驗的效果，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，還需備齊各種型號的爐排片。因爐排片是新舊互配使用，舊爐排片有磨損，新爐排片就必須修整達到安裝尺寸，才能更換。這種方法簡便，但鑄件和加工爐排片周期長、成本高，不適合節約成本的原則。只有在爐排片斷裂無法使用的情況下才采用更換的方法。

采用堆焊加高的方法：經過了解爐排片使用的特性與實際磨損情況，更換爐排條成本太高，為了節約成本，采用堆焊爐排條磨損面的修復方法。按選用電焊條的原則，選用了與爐排片材質匹配的高錳鋼堆焊焊條D266，然后在報廢爐排片上進行堆焊試驗。但在堆焊試驗過程中，造成爐排片有拉裂現象。

經參考《耐熱高錳鋼》書籍，因為爐排片是高錳鋼鑄件，堆焊工藝要求嚴格以及其所含合金元素對堆焊拉裂的影響，耐熱性能遠低于一般鋼材。結合理論知識和焊工的實際經驗，按照高錳鋼堆焊的工藝要求，在堆焊時采用直流反接，焊條直徑為4 mm，電流為100～150 A。堆焊時表面清理干凈，打磨去掉表面銹蝕、油污等，為防止裂紋出現，采取短道焊、窄道焊、斷續焊，焊后迅速澆水冷卻并錘擊，消除內應力。多層焊時，爐排片本體溫度升到200 ℃時即停焊，等冷卻后再繼續焊。按要求尺寸堆焊完畢，再經過修整堆焊層處的運動面和角邊，就可安裝使用。經使用后運動正常、穩定，也達到了耐磨的要求，使用成本比更換爐排片節約30%以上。但這種方法工藝特殊，工序繁多，檢修時間較長，勞動強度較大。不是最佳的修復方法。

采用耐磨塊嵌入的方法：此后經過再次的反復思考分析。既然是爐排片這部位磨損嚴重，而爐排片的其他部位只是輕微磨損，它又不影響燃燒效果。針對磨損檢修問題再次進行了改進。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》的書籍和參考我廠國產爐排片所選用的材質RTCr16+Mo。結合理論和實踐，采用國產爐排片同樣的材料。澆注凸形的耐磨塊。再根據逆推式反復爐排運動的原理，受力方向，各燃燒區爐排片磨損情況，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，兩側再進行焊接。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力。焊接處再經過修磨，修整爐排片兩側平行，保證安裝尺寸。

經過使用磨損和磨薄后，可及時更換嵌塊，這樣既保護了爐排片的本體無損壞，又節約了更換整條爐排片的成本，保證了燃燒效果，可循環使用。使用到其它原因產生爐排片報廢為止。今后針對新制作的爐排片都進行嵌塊制作，對此后檢修爐排片時，就能做到只更換耐磨塊，即縮短了檢修工時，檢修又較為簡便了。使用成本比堆焊爐排片節約60%以上，提高了效率，保證了正常運行。

5 結語

本文闡述我對爐排片磨損的修復方法，經過觀察使用效果，通過上述3種方法修復的爐排片，在使用中對焚燒效果無不良影響。本人認為第3種方法最有效，延長使用壽命增加了一倍，降低了成本，具有顯著的經濟效益、社會效益和環境效益，值的推廣應用。同時本文概括了我對修復爐排片的實際經驗和有關知識，為以后能有更好的方法檢修打下基礎，為有效的無害化處理垃圾和環保事業做出了一點點貢獻。

參考文獻

[1]張增志.耐磨高錳鋼[M].北京：冶金工業出版社，2002.

[2]姜曉霞，李詩卓，李曙.金屬的腐蝕磨損[M].北京：化學工業出版社，2003.

[3]中國機械工程學會設備維修分會，《機械設備維修問答叢書》編委會編.工業鍋爐維修及改造問答[M].北京：機械工業出版社，2002.

[4]孫景榮，王洪光.檢修焊工[M].北京：化學工業出版社，2004.

[5]建設部人事教育司，建設部科學技術司，建設部科技發展促進中心編著.城市生活垃圾焚燒處理技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.