垃圾焚烧发电厂中机器人技术的应用初探

城市化进程的不断加速，城市生活垃圾产生量持续增长，垃圾焚烧发电是一种有效的垃圾处理与能源回收方式，在全球范围内得到广泛应用，但是垃圾焚烧发电厂的运行面临着诸多挑战。此时机器人技术的兴起能够解决现有诸多问题，将机器人技术引入垃圾焚烧发电厂，能够提高生产效率，为人员安全提供基本保证，有利于推动垃圾焚烧发电行业向智能化、高效化方向发展。

1 机器人技术在垃圾焚烧发电厂中的应用优势

1.1 提高工作效率与质量

机器人能够按照预设程序精准执行任务，在垃圾搬运、除焦等工作中，与人工操作相比速度更快、精度更高，能够实现 24 小时不间断工作，有利于提高生产效率。在除焦作业中，机器人能准确找到结焦位置并高效清理，减少结焦引起的设备故障，促使焚烧炉实现稳定运行，以此来提高发电效率。

1.2 保证人员安全

垃圾焚烧发电厂的许多工作环境对人体健康和安全存在潜在威胁，如高温的炉膛、有毒有害的渗滤液收集池等[1]。机器人能够替代工人在危险环境中作业，避免工人遭受高温烫伤、气体中毒、焦块跌落砸伤等事故风险，为人员生命安全提供基本保证。

1.3 降低劳动强度

垃圾搬运、炉膛清理等工作劳动强度大，长期从事该项工作易导致工人身体疲劳和损伤，而引入机器人后能够将工人从繁重的体力劳动中解放出来，促使其从事更具创造性和管理性的工作，以便更好的改善工作环境和劳动条件。

1.4 优化运营管理

机器人配备的传感器和控制系统能够实时采集作业进度、设备运行状态等工作数据，这些数据通过网络传输至管理中心，管理人员根据数据进行分析和决策，实现对生产过程的精细化管理，不仅能够优化运营流程，而且还能够降低运营成本。

2 机器人技术在垃圾焚烧发电厂的应用

垃圾焚烧发电厂的基本工作流程主要是垃圾接收与储存、垃圾焚烧、余热利用、烟气处理和灰渣处理等环节，垃圾首先被运输至发电厂，卸入垃圾储存仓进行发酵和脱水，以此来提高燃烧效率。其次，垃圾被送入焚烧炉，在高温下燃烧释放热量，产生的高温烟气通过余热锅炉转化为蒸汽，驱动汽轮机发电，同时燃烧过程中产生的烟气含有多种污染物，此时要经过复杂的烟气处理系统进行净化，只有达标后才能够排放。最后，焚烧产生的灰渣要及时进行安全处置，避免带来不良影响 [2]。结合现有诸多操作流程，部分环节存在高温、高污染、高强度劳动等问题，能够为机器人技术的应用提供更广阔空间。

2.1 垃圾搬运与进料环节

在垃圾储存仓，垃圾的搬运和向焚烧炉进料的工作环境恶劣，垃圾散发的异味、滋生的细菌以及繁重的体力劳动对工人健康和工作效率产生负面影响。部分垃圾发电站选择利用智能垃圾焚烧搬运机器人，利用 3D 成像技术与路径规划，实现垃圾的自动抓取和搬运。在机器人上安装成像装置，从中获取垃圾料仓内的图像信息，结合机器学习算法实现单目 3D 功能，自动推算垃圾的分布状况，并给出抓取和下料坐标。机器人能够在驱动轮、气缸、伸缩杆、电动推杆等部件的协同作用下，灵活调节位置和高度，满足不同位置和高度的垃圾搬运需求，不仅能够降低人工投入，而且还能够提升工作效率。

2.2 炉膛清理与维护环节

垃圾焚烧炉在运行过程中，由于垃圾成分复杂，容易在炉膛内结焦，影响焚烧效率和锅炉出力，严重时甚至导致被迫停炉。传统的人工除焦方式存在工作效率低、工人劳动强度大、危险系数高以及对炉膛结构造成损坏等问题，为解决这些问题，多种除焦机器人应运而生。比如适配破拆机器人可以应用在垃圾焚烧炉打焦系统中，借助适配系统、吊架系统、支撑系统和移动系统的协同工作，为破拆机器人在炉膛内立体移动提供稳定作业条件。移动系统利用卷扬机和钢丝绳，结合炉膛两侧人孔门，实现破拆机器人在炉膛内的可靠移动，并不需要对炉膛进行改造。支撑系统则能有效抵挡破拆机器人打焦时的巨大反作用力，强化系统稳定性 [3]。此外，垃圾焚烧行业炉膛清焦机器人通过远程操作控制保护机构、旋转机构和执行机构，其中保护机构伸展抵住焚烧炉水冷壁，起到保护和辅助支撑作用，而旋转机构带动执行机构转向需要清理的焦块，执行机构则能够对焦块进行清理，不仅提高清焦效率，而且还能够避免工人高空作业风险。

2.3 渗滤液处理环节

垃圾在储存和发酵过程中会产生大量渗滤液，渗滤液收集池的沉积物清理工作难度较大。传统人工清理方式作业环境恶劣，垃圾异味重，同时收集池中存在硫化氢、氨、甲烷等易燃易爆，还伴有恶臭的气体，对工人健康和安全造成严重威胁。基于此，高压水射流技术设计的履带式渗滤液收集池沉积物清理机器人系统主要由履带式机器人本体、高压泵、线车、远程控制系统及收集池自带排污泵等组合而成。水射流高压冲洗喷嘴安装在具备动密封防水功能的三轴机械臂上，机械臂能够实现旋转、俯仰等动作，对沉积物进行高压水射流冲洗。而监测系统中的摄像头、辅助光、温度传感器、危险气体传感器等，有利于实时监测作业环境和清理情况，此时操作人员借助远程控制系统在安全区域对机器人进行操作，有利于提高清理质量和效率，以此来降低作业风险。

3 结语

机器人技术在垃圾焚烧发电厂的应用具有较为明显的优势特点，能够提高生产效率，随着技术的不断进步和创新，机器人技术在垃圾焚烧发电行业的应用具有实质性意义。垃圾焚烧发电厂要积极探索和应用机器人技术，加强与科研机构、企业的合作，共同推动机器人技术在该领域的发展与应用，以此来实现垃圾焚烧发电行业的可持续发展。

参考文献：

[1] 彭道刚 , 周威仪 , 葛明 , 等 . 发电厂智能巡检机器人关键技术及应用发展趋势 [J]. 自动化仪表 ,2023,44(07):1-7.

[2] 刘海威 , 刘诚 , 张瑛华 , 等 . 智能低碳型垃圾焚烧发电厂建设方案与应用实践 [J]. 城市管理与科技 ,2023,24(01):45-48.

[3] 刘海威 , 刘诚 , 张瑛华 , 等 . 基于“1+1+N”架构的智慧低碳型垃圾焚烧发电厂方案与实践 [J]. 有色设备 ,2021,35(03):1-3+18.

作者简介：王在宇（1983.11-），男，汉族，大专，湖南新化，电气工程师，主要从事垃圾焚烧发电厂设备管理工作