摘要：城市生活垃圾焚烧发电项目的设计实际，针对垃圾吊车（正式名称为垃圾抓斗起重机，英文名称WasteHandling Crane）的选择及其布置进行优化计算分析。
关键词：垃圾焚烧发电；垃圾吊车；选型；布置；检修
随着中国城市化的发展，垃圾处置的矛盾越来越突出。这几年垃圾焚烧事业在我国的蓬勃发展，越来越多的垃圾焚烧厂开始新建和投入运行。垃圾吊车是垃圾焚烧厂垃圾供料系统的核心设备，承担着搬运、搅拌物料，及向垃圾焚烧炉供料等工作。
一、垃圾吊车的工作特点
1.环境特点。与普通吊车相比，垃圾吊车的工作环境存在如下的特点：（1）垃圾渗沥液存在很强的腐蚀性，坑内存在甲烷等可燃性气体，多粉尘。（2）垃圾坑由予防止臭气泄漏的目的，其密封性很强，加之垃圾发酵产生的热量，就直接造成夏季坑内温度很高，吊车处于高温运行的状态。有鉴于此，垃圾吊车的工作环境是非常恶劣的，其故障的发生率也是比较高的。如何在其故障发生时及时中断操作，避免问题扩大，保护人员设备，就显得非常重要。
2.设备特点。垃圾吊车一般采用双梁抓斗桥吊，它由起升机构和大、小车运行机构等组成，使用六瓣双绳抓斗，主要担负焚烧炉进料斗的供料和坑内垃圾的搬运、搅拌和堆放等任务。工作条件十分恶劣，为多粉尘、高温、高湿和高腐蚀性气体环境。由于是靠抓斗进行作业，属重负荷型，故其工作级别很高，各机构电机均为短时重复工作制。垃圾吊车的控制方式分半自动和全自动两种，半自动操作方式是指垃圾吊车在向焚烧炉料斗上料的过程由PLC自动执行。而拌料、抓料、搅拌等操作由吊车司机手动操作。这种操作方式是在各个垃圾焚烧厂应用得最广泛的。全自动控制方式是在垃圾坑周边设置传感器，自动记录垃圾堆放的情况，吊车在不需要操作员的情况下，进行全自动操作。优点是节省了操作人员。缺点在于吊车通过传感器记录的垃圾高低堆放情况进行操作的．存在抓斗下放到垃圾倾斜面发生侧翻的可能性。而且由于在垃圾坑内设置了若干传感器，其每天的维护工作量也大大增加。
二、垃圾吊车选用原则
1.工程概况。本工程位于深圳市东部龙岗区，拟建总规模为日焚烧处理生活垃圾5000吨，采用6台垃圾焚烧处理量为850t/d的机械逆推炉排炉，配套中温中压自然循环卧式布置余热锅炉，产生的蒸汽用于3台30MW汽轮发电机组发电，排放的烟气采用“半干法+湿法+SNCR+SCR”组合工艺进行净化处理达到高标准后排放。项目建成后将是世界上最大的垃圾焚烧发电厂，预计总投资将达30多亿元。
2.垃圾吊车选型原则。在选用垃圾吊车的时候，主要考虑以下因素：（1）实际抓斗内压缩后的垃圾密度可能更高，国外吊车厂家如科尼和德马格选用是0.55t/m
3，国内厂家选用的也差不多。（2）要有备用垃圾吊车，在任何一台垃圾吊车检修时，所有焚烧炉的给料斗不受影响，同时备用量不应太大以免造成浪费。（3）对于处理规模较大的垃圾焚烧炉，进料斗横向尺寸较大，有时为了防堵，要求抓斗在进料斗上方作横向运动分几次放料，由此需占用一定的时间。（4）越大型的垃圾吊车，惯性越大，控制起来越困难。（5）即使每个循环的给料和倒跺搬运是全自动工况下进行，考虑到可能的吊车设备故障，也应该考虑半自动和手动的工况要求。（6）选用3台及以上的垃圾吊车时，在实际的布置中须保证每台垃圾吊车的检修尤其是抓斗的外运都没问题。（7）考虑吊车操作司机的休息时间。
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三、垃圾吊车的布置
1.垃圾吊车布置方式介绍。（1）分层布置。若垃圾焚烧厂仅设置一个垃圾池，选用了三台或以上垃圾吊车，而垃圾池两端垃圾吊车检修跨的数量在垃圾吊车同层布置情况下不能保证中间的垃圾吊车检修、抓斗外运及备用吊车投入，则可以考虑采用垃圾吊车分层布置。垃圾吊车分层布置时，对其自动化要求较高，上下层吊车之间相撞的可能性很大，特别是在操作不当、上层吊车的抓斗未提升至下层吊车顶部以上足够高度的情况下，上层吊车的抓斗对下层吊车的撞击将造成严重后果。分层布置要求设置上下两层吊车轨道，导致厂房高度增加，土建投资加大。国内广州市李坑生活垃圾焚烧发电二厂的垃圾吊车采用此种布置方式。（2）同层布置。若垃圾焚烧厂设置两个或以上的垃圾池，选用了三台或以上的垃圾吊车，垃圾池的端头保证有足够数量的检修跨可供任何一台吊车在故障时停泊检修及抓斗外运，则全部垃圾吊车可以同层布置。
2.跨度与轨顶标高。（1）跨度。垃圾吊车大车双梁靠四轮运行于两根平行的轨道上，每根轨道运行两个车轮，大车梁垂直于轨道，小车则运行于大车梁上，以此承受吊车本身和抓斗垃圾的荷载，并使垃圾抓斗实现水平和垂直方向的三维运动。大车所运行的两根轨道中心的距离即为吊车跨度。吊车跨度对其造价的影响很大，因此布置中在保证使用要求的情况下尽量缩小吊车跨度。一般垃圾焚烧发电厂垃圾吊车跨度在25~35m之间，本工程因规模较大，垃圾池宽度也大，吊车跨度为39.4m。（2）轨顶标高。影响轨顶标高的因素是焚烧炉进料斗顶部标高和吊车抓斗闭合时底部距离轨顶的最小距离要求。通常轨顶标高按下式确定：H=H 0+ΔH+hH—轨顶标高，m；H 0—焚烧炉进料斗顶部标高，m；ΔH—吊车抓斗闭合时底部距离轨顶的最小距离要求，由厂家确定，m；h—吊车抓斗闭合时底部距离焚烧炉进料斗顶部的距离要求，一般取1.5~2m。
3.本工程垃圾吊车的布置。由于本工程规模巨大，采用6台处理量850t/d的焚烧炉，在6炉并列布置情况下，垃圾池横向尺寸很大，同时采用了6台垃圾吊车，3用3备，因此设置3个垃圾池，每个垃圾池对应2台炉，每个垃圾池两端均各有至少一个吊车检修跨；选用6台12.5m3垃圾吊车，单台垃圾吊车起重量20t，同层布置，3个垃圾池的垃圾吊车轨道是无缝对接的，这对于每个池所对应的两台焚烧炉而言，垃圾吊车是1用1备的，而对于全厂6台焚烧炉而言，垃圾吊车是3用3备的。不过由于一般情况下，每个垃圾池内1用1备的两台垃圾吊车为对应的两台炉给料，而仅在必要的情况下，垃圾吊车才运动到另外一个垃圾池上方去，所以，大多数情况下，每个垃圾池上空的1用1备两台垃圾吊车均仅为本垃圾池对应的两台焚烧炉给料。本工程虽然设置了6台垃圾吊车，但相对于本工程6台焚烧炉的配置而言是合适的。由于设置了3个垃圾池、3处垃圾吊车检修外运竖井、3处垃圾吊车检修平台、3台垃圾吊车检修电动葫芦，因此，6台垃圾吊车中任何1台的检修都不成问题，同时焚烧炉给料也不受影响。
4.垃圾吊车的检修。就本工程而言，垃圾吊车需要检修时，可以将垃圾吊车移到就近的垃圾池端部的平台处，进行停泊检修。进料斗之间的平台也可满足垃圾吊车抓斗的停放检修。在每个垃圾池两端均设置了检修竖井，垃圾抓斗可以直接通过这些检修竖井卸到卸料大厅外运。在每个垃圾池两端垃圾吊车检修平台上方均设置垃圾吊车检修电动葫芦，电动葫芦的运动轨道固定在垃圾仓屋顶下檐，在不检修垃圾吊车时电动葫芦的吊钩及吊绳收紧到不影响垃圾吊车运动。在垃圾吊车轨道旁边设置走台板，满足检修人员的走动。垃圾抓斗检修竖井不使用时用钢盖板盖住。
垃圾吊车与垃圾池是垃圾焚烧发电厂中垃圾运输与存储的重要设施，合理的选型是保证焚烧线正常运转的重要前提，同时也是节约成本的重要手段。
参考文献：
[1]何斌.生活垃圾发电厂起重机[J].造船工业建设，2015，2：46-51.
[2]任艳.生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ 90-2009）.北京：中国建筑工业出版社，2015
论文作者:刘伟彬
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/20
标签：吊车论文; 垃圾论文; 抓斗论文; 标高论文; 进料论文; 焚烧炉论文; 跨度论文; 《电力设备》2019年第3期论文;