垃圾焚燒爐翻轉軸加工及燃燒系統研究

羅國衡

(佛山市南海綠電再生能源有限公司，廣東 佛山528200)

垃圾焚燒爐排組合設備是機械爐排焚燒爐非常重要的設備之一，和垃圾焚燒爐別的設備共同組合成為整體的焚燒系統，以用在城市生活垃圾以及工業垃圾的焚燒處理。我們知道，垃圾焚燒爐中的翻轉中間軸為焚燒爐排組合設備中極其關鍵和重要的部件，利用翻轉軸作反復的轉動運動，以此帶動翻轉爐的排片上下翻動，把垃圾層床于具備位置直起來，破壞之前的垃圾層床、導致之前形成的層床錯動，或者破斷燃燒導致的較硬殼面與熔斷層，把一次助燃風鼓入至垃圾層床的里部，就好像拔火一樣，以此使得垃圾可以完全的、充分地燃燒。

1 垃圾焚燒的背景介紹

從十九世紀中期開始，西方發達國家就已經開始著手設計與開發垃圾焚燒的相關設備。運用垃圾焚燒技術以及設備最主要的作用是：

第一，在高溫下實施垃圾的無共害化處理，除去細菌和病原體；

第二，產生能夠加以使用的灰渣；

第三，避免因為燃燒而出現的煙塵與氣味；

第四，將垃圾中所固有的能量轉化為蒸汽以及電能等加以利用；

第五，以盡最小的成本實施垃圾的焚燒處理；

第六，焚燒全部不能利用的可以燃燒的廢棄物。

2 垃圾焚燒爐翻轉軸的結構介紹

通常，垃圾焚燒爐整條翻轉軸的總長度為10.480米左右，由翻轉端軸、翻轉中間軸、翻轉端軸、翻轉支撐軸以及右邊的支撐軸總共五段，利用法蘭連接的方式組合而成。垃圾焚燒爐需要不停的作反復45°旋轉擺動，翻轉軸的兩端與翻轉中間軸中的翻轉中心線組裝之后，一定要同軸，不然翻轉軸的旋轉會很不順暢甚至直接卡死，最嚴重的情況下會導致法蘭的連接螺栓會剪斷。

翻轉端軸的左右兩端與翻轉中間軸均為分開單獨工作的，組裝完成之后一要保證旋轉中心線同軸，各軸的加工基準一定要統一。各垃圾焚燒爐為了保證翻轉軸的左右兩端和翻轉的中間軸有著統一的加工基準，一定要與生產的實際情況下相結合，設計出兩套工裝，一套使用在加工翻轉端軸，另一套使用在加工翻轉中間軸。此兩套工裝結構是一模一樣的，只不過是所加配重不一樣。

垃圾焚燒爐翻轉中間軸（如圖1所示）的結構主要是由一件兩端法蘭、圓弧板以及一對耳板與加強板焊接而組成。兩端法蘭都有兩個一樣的鉸制螺栓孔，其主要作用是為了保障翻轉中間軸可以準確的定位，保障安裝的精度。另外，圓弧板中間部位需要加工出半徑是260毫米、寬度是160毫米的凹面，使之可以和支撐輪向接觸。站在翻轉軸整體角度看，加工之后的260毫米圓弧中心線實際為旋轉中心線，需要和左右兩端的翻轉端軸其旋轉中心線完全重合。

3 工裝設計

3.1 結構設計

觀察圖1中的結構能夠發現R260毫米圓弧中心線和法蘭中心為不同心的，R260毫米圓弧中心線和法蘭中心的坐標關系如圖2。利用該坐標之間的關系，本文構思了一個較為簡單的圓盤，該大圓盤的圓心和R260毫米的圓弧中心能夠重合，相對R260毫米圓弧中心來說，法蘭中心的坐標是（-40，-135）。為了可以準確的定位整個的翻轉中間軸，以法蘭中心的坐標（-40，-135）作為圓心，將2-準70毫米凹止口與2-準32HY7鉸制螺栓孔，同時將5-準30樣的圓孔制作出來（主要作用是為了裝上螺栓達到加緊工件的目的）。

圖1 翻轉中間軸其結構平面圖

圖2 配重示意圖

3.2 配重的設計

經過科學計算，可以知道翻轉中間軸的重心與大圓盤相比較而言存在的坐標關系，如圖2所示。翻轉中間軸的重心大圓盤圓心相比較而言是偏心的，為了有效地提升垃圾焚燒的穩定性，一定要增加配重，因為R260毫米圓弧所對的圓心角僅僅只有95°，加工之后不能使用量規等一般性的測量工具測量直徑或者是半徑值。因此為了能更好的測量，在設計之初，配重則需要有一段和260毫米圓弧有關大小的圓盤圓心的對稱。

在未加工翻轉中間軸時，在配重中，有180 mm長的準120 mm圓鋼上端有一小部分突出準520 mm圓范圍，當加工第一件翻轉中間軸弧面時，突出部分也一起被切削。當翻轉中間軸被加工弧面尺寸達到R260 mm時，突出部分被切削成一段與準260 mm弧面同心的圓弧。由此圓弧就可以用量規測量R260 mm弧面的加工尺寸。

4 系統介紹

十九世紀七十年代，世界上第一臺垃圾焚燒設備在英國投入使用。那時候的垃圾水分與灰分均較大，所以其發熱量非常低并相當難焚燒，故那臺垃圾焚燒設備的工作狀況不好，沒有多久就停止了運行。針對垃圾品質的低劣以及焚燒難的問題，應該使用雙層爐排。在上世紀八十年代中期，英國有關研究者就試圖把垃圾和煤混合燃燒，以此改變某些垃圾難燒的性質。但是種種嘗試都沒有收到很好的效果，而且那時候的煙囪較為低矮，導致周圍的環境受到嚴重污染。為了有效地解決污染等問題，研究者首先使用的方法是把焚燒垃圾的溫度提升至600℃，后來又提升至800℃~1 200℃。那時候的人們已經知道燃燒空氣量以及投入的方式對煙氣溫度有著很大的影響，所以相繼使用加高煙囪、引風機以及配置送風機等措施，這樣就能有效地增加通風量以及滿足焚燒時所需的空氣。

整套處理系統由下列兩部分組成：助燃系統、焚燒系統。

（1）助燃系統

所謂的助燃系統其主要作用是為了點火開爐以及加速垃圾的燃燒，天燃氣燃料以及空氣在燃燒器的燃燒頭內結合燃燒能夠借助調節燃燒空氣以及燃燒頭獲取最好的燃燒參數，所燃燒至盡的氣體在燃燒頭內可以再次循環，能夠使得污染物，特別是氮氧化物的排放大大減少。它具備全自動管理的燃燒程序、自動判斷以及提示故障等多種功能。物體燃燒器可以在程控器最大控制下，實施自動點火。燃燒器能夠手動調節空氣的流量以此改變火焰的大小，同時也設置有調壓閥，以此保障出口的氣壓穩定，并且也能夠利用調整供氣的壓力來對燃氣量進行調節的大小。

（2）焚燒系統

垃圾焚燒爐本體是由保溫材料、耐火材料以及絕熱材料砌筑于爐排上部的腔體，同時外面包裹鋼板以防止煙氣泄漏，且能夠使得爐本體的表面溫度低于50℃。在爐本體的側面設置有檢修門，同時輔助性的點火燃燒器也設置于側面，爐本體設置有操作臺。

在垃圾焚燒爐膛內煙氣從下向上沖刷物料，將物料中的水分烘干，使物料及時著火，而且前后拱耐火材料蓄熱又輻射物料，從而保證了物料燃燒溫度，延長了煙氣的停留時間，使物料及飛灰中的有機物燃燒完全，提高了有害物質的銷毀率。

爐本體以高溫耐火材料做襯，中間是隔熱材料，外層是保溫材料，可減少爐本體的熱損失，提高焚燒效率；外表用鋼板作保護層，防止漏風。

5 結束語

借助上面的工裝加工的翻轉中間軸R260毫米弧面，能夠把工件精度轉移至工裝自身的制作精度上，使用數控機床加工此類型工裝是一件非常容易的事情，能夠起到節約成本以及提高精度的效果。并且，使用同一工裝進行加工，能夠保證每一個工件加工的精度一致，有效地提升了品質穩定性。同時，加工翻轉端軸其軸身所使用的工裝與翻轉中間軸的加工工裝構造基本相同（所加配重有所不同），此兩套工裝均是使用數控機床制作，其誤差非常小。使用誤差非常小的兩套工裝加工翻轉端軸以及翻轉中間軸，能夠保證此三段軸的同軸度的精度，同時互換很強。經過測量整條的翻轉軸的同軸度，都能夠達到相關要求，證明該工裝設計的目的已經實現了，有效地解決翻轉軸同軸度很難保證的問題。該工裝制作成本雖然較低，不過，在焚燒爐制作中卻發揮了非常重要作用，不僅有效提升了翻轉軸的品質，同時大大的縮短了制作時間。

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