淺談垃圾焚燒發電項目垃圾倉滲濾液排水格柵技術改造

張中甫

摘要：垃圾發電行業中垃圾倉的排水系統尤為重要，垃圾倉內滲濾液的排水順暢與否直接影響垃圾的發酵與含水率，從而間接影響焚燒爐的燃燒工況、滲濾液處理量的生產、垃圾倉儲料方式等。此文從原理上分析排水格柵堵塞原因，技術改造了排水格柵的通流面積并提高孔徑系數，對照技術改造前后的排水情況，綜合評估此項技改的經濟性、實用性、必要性。根據流體力學的原理：首先，流體定義：沒有固定形狀的物體。液體和氣體在相同時間內，流體通過不同路程的速度不相同，所以就會產生大小不等的壓強速度越大，壓強越小;速度越小，壓強越大，壓力等于壓強乘以接觸面積，所以，就會產生上下不等的壓力。這就是流體力學的原理。流體力學的簡介：力學的一個分支，主要研究在各種力的作用下，流體本身的靜止狀態和運動狀態以及流體和固體界壁間有相對運動時的相互作用和流動規律。流體力學是在人類同自然界作斗爭和在生產實踐中逐步發展起來的。將粘性考慮在內的流體運動方程則是法國納維于1821年和英國斯托克斯于1845年分別建立的，后得名為納維斯托克斯方程，它是流體動力學的理論基礎。

關鍵詞：垃圾倉; 排水堵塞; 格柵孔徑; 通流面積

0 引言

絕大多數的生活垃圾處理企業垃圾倉內的排水系統采用鑄鐵孔板格柵的方式，在滲濾液過濾通流的過程中頻繁出現垃圾堵塞導致排水不暢，尤其是在豐水期，垃圾含水率偏高的情況下，直接影響到垃圾的處理量與焚燒爐的燃燒工況，一般的應急措施是垃圾倉吊入排水泵臨時抽水，但措施有諸多弊端，因此分析格柵堵塞的根本原因，經過技術改造從根本上改變堵塞現象從而控制垃圾倉儲投料的管理勢在必行。現以XX市垃圾焚燒發電項目的垃圾倉滲濾液排水系統為例。

1 技改前排水形式分析

1.1 技改前排水方式

該公司按照基建安裝設計，參數如下：

格柵布置：凹面嵌入式，分上下兩層。

格柵數量：每層10個，共20個。

格柵位置：垃圾倉卸料門正下方。便于垃圾倉卸料 門前滲濾液排水至溝道間收集池。

格柵尺寸：上層格柵寬0.8米，高1.0米。

下層格柵寬0.8米，高1.5米。

格柵內置：井字形鑄鐵格條與肋梁，加裝排水篦子。

排水篦子：孔徑為3.2公分。

1.2 技改前排水量情況分析

1.2.1排水情況：

自2014年5月垃圾倉進料后，自8月份開始垃圾倉排水逐步出現排水不暢的趨勢，主要原因是垃圾倉庫存逐步上升，滲濾液產生量加大，格柵處的垃圾底料堵塞排水濾網，導致流通面積不足，門前滲濾液液位上升。（2015年春節期間因庫存降低，期間液位略有下降。）

1.2.2：排水堵塞原因：

1）原設計安裝的排水格柵孔徑過小，流通面積過小，不滿足豐水及高峰期時的最低排水量需求。

2）垃圾倉高料位期間門前底料清理力度不夠，格柵堵塞。

1.3 排水不暢引發的問題：

1.3.1垃圾倉門前液位高，堆料區垃圾頻繁滑坡，垃圾車卸料后垃圾無法順利落入倉內，增大了吊機工作量，并影響垃圾發酵。

1.3.2垃圾含水率升高，入爐垃圾熱值降低，影響燃燒工況。

1.3.3需定期進入溝道間人工疏通排水篦子，增加勞動強度。

2 臨時排水整改措施分析

2.1臨時排水具體方式：

2.1.1 #2、#9門加裝電動葫蘆及支架，將泵吊入倉內，滲濾液經鋼絲螺紋管抽出，經卸料門前打穿地面，送至溝道間收集池。

2.1.2為防止排水泵過載燒毀，后加裝“泵寶”過流保護。

2.1.3因排水泵吸水口頻繁堵塞，后改為鉸刀式排水泵。

2.2臨時整改措施暴露的問題：

2.2.1增加成本及維護費用

2.2.2增加工作量：

檢修及運行人員需安排專人負責滲濾液鉸刀潛污排水泵出水監督，每日需頻繁把鉸刀潛污排水泵吊至平臺上做垃圾清理工作及排水泵故障及電纜線經常被垃圾吊抓斗抓破損修復，占用一定的運行人員精力，增加檢修工作時間。

2.2.3卸料空間受限：

#2、#9卸料門因放泵占用空間，無法正常卸料，在卸料高峰期影響卸料效率。

2.2.4現場臭味外溢：

#2、#9卸料門頻繁開關，影響垃圾倉負壓調整，卸料平臺臭味控制難度加強。

2.2.5門前清溝效率下降：

因門前放泵，抓斗無法及時抓溝，需吊泵后方能清理，使得清溝效率下降。

3.技術改造原理分析

垃圾倉排水格柵是常用的排水構筑物，起到過濾并泄流的作用，其泄水能力直接影響滲濾液的排出效果，也間接影響鍋爐運行的經濟、穩定，考慮到放泵抽水的諸多弊端，因此對垃圾倉的排水格柵的技術改造已迫在眉睫。

3.1基礎原理分析：

3.1.1格柵的排水量計算公式：

Qp：格柵排水量 Aw：格柵實際過水面積 C：孔口系數 hk：格柵上的液位高度 K：阻塞系數（2/3）

3.1.2格柵實際過水面積計算公式：

Aw：格柵實際過水面積 nk：寬度方向上的孔洞個數

lw：孔洞長度 bk：格柵高度

3.1.3從以上兩個公式可得出：

阻塞系數、滲濾液液位高度為定量，要想提高垃圾倉排水量，一方面需增加實際過水面積，即格柵上的孔洞個數、面積與格柵高度;一方面改變孔口形狀從而提高孔口系數。

3.2技術改造措施分析：

3.2.1提高格柵實際過水面積：

原有格柵排水篦子孔徑0.032m，上下兩層共414個，共10個格柵 則：原有格柵總排水面積為：0.032×0.032×414×10=4.23㎡。

#2、#9門未放泵之前日平均排水量約為500t/d，根據年度生產任務，垃圾進廠量為95.11萬t，日均進廠垃圾2605t，按含水率上限25%計算，每日滲濾液排水量需達到650t/d～700t/d，否則無法滿足排水需求。

根據比例換算，在不改變孔口系數的情況下，技改后的實際過水面積需達到5.9㎡以上方可滿足排水需要

4.23㎡/x=500/700 x=5.9㎡

3.2.2提高孔洞系數：

借鑒市政工程中路面雨水口下水篦子的理論研究，方形孔洞的孔洞系數為0.6，圓形孔洞的孔洞系數為0.8，因此技改的格柵孔洞改為圓形。可提高30%排水量。

4.技改方案

4.1排水格柵改造方式

根據理論計算，并通過對同行業其他垃圾電廠垃圾倉排水格柵的調研交流，吸收借鑒上海環境數個項目的垃圾倉格柵形式，將格柵設計為凸面式鋼板開孔的模式，鋼板材質選型為Q-235鋼，厚度16mm），總高度4400mm（正面高4050mm，斜面350mm），總寬度1600mm，深度216mm（格柵側面為H型鋼200×200），全表面進行環氧樹脂防腐防銹處理，板面上開?50洞371個，共39行，每行開孔10個或9個錯落布置。

4.2理論排水計算

4.2.1格柵實際過水面積為：

3.14×0.025×0.025×371×10=7.28㎡

較之前格柵排水面積4.23㎡提高72%，并滿足垃圾倉排水面積不小于5.9㎡的最低要求。

4.2.2排水總量提高：

實際排水面積提高72%，孔口系數提高30%，總的排水量提高123.6%

500t/d×1.72×1.30=1118t/d，理論排水量可達1118t/d。

5.技改實施后排水情況

5.1技改實施情況

2015年4月中旬開始，先后技改了#2、#3、#5、#6、#8、#9共6個卸料門的排水格柵。成本費用共計60000元。（10000元/個）

5.2 技改前后排水對比分析：

更換排水格柵后，4、5、6、7月份日均排水量分別為600t/d、624t/d、692t/d、766t/d，較2014年7-11月份日平均排水量476t/d分別提高26%、31%、45%、60%，并有逐步升高的趨勢。

5.3技改后的效果：

垃圾倉排水效果顯著，液位大幅度下降，卸料門前基本清空。

垃圾含水率下降，熱值提高，發酵周期縮短，鍋爐燃燒工況得以改善。

卸料空間增大，保證高峰期間垃圾車順利卸料。

卸料門開關得到合理管控，確保現場無異味擴散。

垃圾倉堆料再無滑坡現象，緩解了垃圾庫存的壓力。

減少了垃圾吊的使用時間，故障率降低，延長了設備使用壽命。

運行及檢修人員工作強度得以改善。

結論：

（一）為確保垃圾倉保持低液位，垃圾倉排水格柵的實際通流量必須大于豐水期及高峰期的最大滲濾液產生量。

（二）考慮垃圾倉成分復雜，阻塞系數較難控制，因此提高排水格柵的通流量的途徑，需提高排水格柵的實際過水面積，即提高孔口系數、孔洞面積、孔洞個數及格柵高度。

（三）為保證排水順暢，后期應加強卸料門前的底料清理，并定期檢查疏通排水格柵。

參考文獻

[1]《流體力回學》中國大百科全書出版社，

[2]《流體力學概論》科學出版社，北京，1981。

[3]《流體力學》，北京大學出版社，北京，1982。

[4]水環境評價概述[J]. 水資源研究. 2006（04）

[5]《流體動力學（第2版）》是2013?年 出版的圖書