張中甫

摘要：垃圾發(fā)電行業(yè)中垃圾倉(cāng)的排水系統(tǒng)尤為重要，垃圾倉(cāng)內(nèi)滲濾液的排水順暢與否直接影響垃圾的發(fā)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(chǎn)、垃圾倉(cāng)儲(chǔ)料方式等。此文從原理上分析排水格柵堵塞原因，技術(shù)改造了排水格柵的通流面積并提高孔徑系數(shù)，對(duì)照技術(shù)改造前后的排水情況，綜合評(píng)估此項(xiàng)技改的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、必要性。根據(jù)流體力學(xué)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(shí)間內(nèi)，流體通過(guò)不同路程的速度不相同，所以就會(huì)產(chǎn)生大小不等的壓強(qiáng)速度越大，壓強(qiáng)越小;速度越小，壓強(qiáng)越大，壓力等于壓強(qiáng)乘以接觸面積，所以，就會(huì)產(chǎn)生上下不等的壓力。這就是流體力學(xué)的原理。流體力學(xué)的簡(jiǎn)介：力學(xué)的一個(gè)分支，主要研究在各種力的作用下，流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及流體和固體界壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流動(dòng)規(guī)律。流體力學(xué)是在人類同自然界作斗爭(zhēng)和在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步發(fā)展起來(lái)的。將粘性考慮在內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)方程則是法國(guó)納維于1821年和英國(guó)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(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：垃圾倉(cāng); 排水堵塞; 格柵孔徑; 通流面積

0 引言

絕大多數(shù)的生活垃圾處理企業(yè)垃圾倉(cāng)內(nèi)的排水系統(tǒng)采用鑄鐵孔板格柵的方式，在滲濾液過(guò)濾通流的過(guò)程中頻繁出現(xiàn)垃圾堵塞導(dǎo)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(yīng)急措施是垃圾倉(cāng)吊入排水泵臨時(shí)抽水，但措施有諸多弊端，因此分析格柵堵塞的根本原因，經(jīng)過(guò)技術(shù)改造從根本上改變堵塞現(xiàn)象從而控制垃圾倉(cāng)儲(chǔ)投料的管理勢(shì)在必行?，F(xiàn)以XX市垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的垃圾倉(cāng)滲濾液排水系統(tǒng)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(shè)計(jì)，參數(shù)如下：

格柵布置：凹面嵌入式，分上下兩層。

格柵數(shù)量：每層10個(gè)，共20個(gè)。

格柵位置：垃圾倉(cāng)卸料門正下方。便于垃圾倉(cāng)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(nèi)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(cāng)進(jìn)料后，自8月份開始垃圾倉(cāng)排水逐步出現(xiàn)排水不暢的趨勢(shì)，主要原因是垃圾倉(cāng)庫(kù)存逐步上升，滲濾液產(chǎn)生量加大，格柵處的垃圾底料堵塞排水濾網(wǎng)，導(dǎo)致流通面積不足，門前滲濾液液位上升。（2015年春節(jié)期間因庫(kù)存降低，期間液位略有下降。）

1.2.2：排水堵塞原因：

1）原設(shè)計(jì)安裝的排水格柵孔徑過(guò)小，流通面積過(guò)小，不滿足豐水及高峰期時(shí)的最低排水量需求。

2）垃圾倉(cāng)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(fā)的問題：

1.3.1垃圾倉(cāng)門前液位高，堆料區(qū)垃圾頻繁滑坡，垃圾車卸料后垃圾無(wú)法順利落入倉(cāng)內(nèi)，增大了吊機(jī)工作量，并影響垃圾發(fā)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(jìn)入溝道間人工疏通排水篦子，增加勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 臨時(shí)排水整改措施分析

2.1臨時(shí)排水具體方式：

2.1.1 #2、#9門加裝電動(dòng)葫蘆及支架，將泵吊入倉(cāng)內(nèi)，滲濾液經(jīng)鋼絲螺紋管抽出，經(jīng)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(guò)載燒毀，后加裝“泵寶”過(guò)流保護(hù)。

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(shí)整改措施暴露的問題：

2.2.1增加成本及維護(hù)費(fèi)用

2.2.2增加工作量：

檢修及運(yùn)行人員需安排專人負(fù)責(zé)滲濾液鉸刀潛污排水泵出水監(jiān)督，每日需頻繁把鉸刀潛污排水泵吊至平臺(tái)上做垃圾清理工作及排水泵故障及電纜線經(jīng)常被垃圾吊抓斗抓破損修復(fù)，占用一定的運(yùn)行人員精力，增加檢修工作時(shí)間。

2.2.3卸料空間受限：

#2、#9卸料門因放泵占用空間，無(wú)法正常卸料，在卸料高峰期影響卸料效率。

2.2.4現(xiàn)場(chǎng)臭味外溢：

#2、#9卸料門頻繁開關(guān)，影響垃圾倉(cāng)負(fù)壓調(diào)整，卸料平臺(tái)臭味控制難度加強(qiáng)。

2.2.5門前清溝效率下降：

因門前放泵，抓斗無(wú)法及時(shí)抓溝，需吊泵后方能清理，使得清溝效率下降。

3.技術(shù)改造原理分析

垃圾倉(cāng)排水格柵是常用的排水構(gòu)筑物，起到過(guò)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(yùn)行的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定，考慮到放泵抽水的諸多弊端，因此對(duì)垃圾倉(cāng)的排水格柵的技術(shù)改造已迫在眉睫。

3.1基礎(chǔ)原理分析：

3.1.1格柵的排水量計(jì)算公式：

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

3.1.2格柵實(shí)際過(guò)水面積計(jì)算公式：

Aw：格柵實(shí)際過(guò)水面積 nk：寬度方向上的孔洞個(gè)數(shù)

lw：孔洞長(zhǎng)度 bk：格柵高度

3.1.3從以上兩個(gè)公式可得出：

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

3.2技術(shù)改造措施分析：

3.2.1提高格柵實(shí)際過(guò)水面積：

原有格柵排水篦子孔徑0.032m，上下兩層共414個(gè)，共10個(gè)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(jù)年度生產(chǎn)任務(wù)，垃圾進(jìn)廠量為95.11萬(wàn)t，日均進(jìn)廠垃圾2605t，按含水率上限25%計(jì)算，每日滲濾液排水量需達(dá)到650t/d～700t/d，否則無(wú)法滿足排水需求。

根據(jù)比例換算，在不改變孔口系數(shù)的情況下，技改后的實(shí)際過(guò)水面積需達(dá)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(shù)：

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(shù)為0.6，圓形孔洞的孔洞系數(shù)為0.8，因此技改的格柵孔洞改為圓形?？商岣?0%排水量。

4.技改方案

4.1排水格柵改造方式

根據(jù)理論計(jì)算，并通過(guò)對(duì)同行業(yè)其他垃圾電廠垃圾倉(cāng)排水格柵的調(diào)研交流，吸收借鑒上海環(huán)境數(shù)個(gè)項(xiàng)目的垃圾倉(cāng)格柵形式，將格柵設(shè)計(jì)為凸面式鋼板開孔的模式，鋼板材質(zhì)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(cè)面為H型鋼200×200），全表面進(jìn)行環(huán)氧樹脂防腐防銹處理，板面上開?50洞371個(gè)，共39行，每行開孔10個(gè)或9個(gè)錯(cuò)落布置。

4.2理論排水計(jì)算

4.2.1格柵實(shí)際過(guò)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(cāng)排水面積不小于5.9㎡的最低要求。

4.2.2排水總量提高：

實(shí)際排水面積提高72%，孔口系數(shù)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(dá)1118t/d。

5.技改實(shí)施后排水情況

5.1技改實(shí)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(gè)卸料門的排水格柵。成本費(fèi)用共計(jì)60000元。（10000元/個(gè)）

5.2 技改前后排水對(duì)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(shì)。

5.3技改后的效果：

垃圾倉(cāng)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(fā)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(guān)得到合理管控，確?，F(xiàn)場(chǎng)無(wú)異味擴(kuò)散。

垃圾倉(cāng)堆料再無(wú)滑坡現(xiàn)象，緩解了垃圾庫(kù)存的壓力。

減少了垃圾吊的使用時(shí)間，故障率降低，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。

運(yùn)行及檢修人員工作強(qiáng)度得以改善。

結(jié)論：

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

（二）考慮垃圾倉(cāng)成分復(fù)雜，阻塞系數(shù)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(shí)際過(guò)水面積，即提高孔口系數(shù)、孔洞面積、孔洞個(gè)數(shù)及格柵高度。

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

參考文獻(xiàn)

[1]《流體力回學(xué)》中國(guó)大百科全書出版社，

[2]《流體力學(xué)概論》科學(xué)出版社，北京，1981。

[3]《流體力學(xué)》，北京大學(xué)出版社，北京，1982。

[4]水環(huán)境評(píng)價(jià)概述[J]. 水資源研究. 2006（04）

[5]《流體動(dòng)力學(xué)（第2版）》是2013?年 出版的圖書