垃圾焚烧炉用耐火材料的基本要求及性能

发布时间：2021/4/27 16:55:26

生活垃圾的无害化、减量化焚烧处理方式越来越受到重视。垃圾焚烧处理后产生的馀热是发电和供热，垃圾作为可再生资源再利用的处理方式之一。

生活垃圾焚烧炉集自动进料、筛分、干燥、焚烧、除灰、除尘、自动控制于一体。垃圾焚烧炉衬里材料的选择，先要根据炉膛温度选择能承受焚烧温度的耐火材料和隔热砖；其次，需考虑燃烧后产物对衬里的腐蚀。如果焚烧碱性废液，炉内温度高达1000℃时，Na-以氧化钠状气体散发，耐火砖中的SiO2成分与Na2O结合，产生低熔点矿物质(Na2O·Al2O3·2SiO2)，凝聚在耐火砖表面进行腐蚀。如果耐火砖是高铝砖，虽然SiO2成分较少，但由于Al203与Na20反应产生中间体的铝酸钠(Na2O,Al2O3)，在高温下会产生膨胀裂缝，使耐火砖组织脆化。因此，选择含有高氧化铝的高铝耐火材料，或者选择耐碱性和铝更好的耐火材料。

影响垃圾焚烧炉耐火材料使用寿命的因素有哪些？

垃圾焚烧炉的技术性能和经济效益主要受炉衬耐火材料的影响，炉内气氛、使用温度、熔融物的侵蚀和应力在一定程度上影响耐火材料的使用寿命，从而影响整个焚烧炉的使用寿命。因此，分析和讨论其影响因素尤为重要。

(1)炉内氛围的影响。不同的炉内氛围对耐火材料有不同的侵蚀程度。垃圾焚烧炉大多是氧化氮。在选择材料时，很难定义非氧化物耐火材料的使用氛围界限，这不仅是因为某些气体的浓度，也是因为温度和压力的微妙变化。研究表明，SiC砖的耐腐蚀性是氧化氛围下还原氛围下的10倍。

(2)使用温度的影响。焚烧炉能达到的温度为1400℃，一般温度的侵蚀率急剧上升。温度超过1400℃时，特别是粘土、高铝质耐火材料容易受到温度的影响。

(3)CaO/SiO的影响。炉渣作为焚烧炉焚烧产生的残留物，其主要成分是Alo,SiO,CaO,FeO，以及碱性氧化物、碳酸盐和碱土金属，CaO/SiO成为其主要影响因素。与碱性耐火材料相比，中性耐火材料如Alo/SiO更容易受到影响。随着CaO/SiO的增加，腐蚀程度增加，一般C-SiC砖更难受CaO/SiO的影响。通常CaO/SiO=1.0是临界点，高于此，可以选择MgO、尖晶石和C系耐火材料；低于此，选择Alo,CrO,SiC系耐火材料更好。通常CaO/SiO=1.0是临界点，高于此点，可以选择MgO、尖晶石和C系耐火材料；低于此点，选择Alo,CrO,SiC系耐火材料。

(4)应力的影响。焚烧炉主要承受以下应力:

1.温度梯度引起的热应力；

2.接触部位金属框架和耐火材料膨胀差产生的机械应力(包括摩擦)；

3.氧化、腐蚀、外部成分引起的化学变化和结晶转移引起的结构应力丧失。经验表明，焚烧炉几个应力区域的应力基本平衡，应力取决于工艺过程。随着焚烧炉耐火材料衬里要求的稳步提高，抗应力方法如下:①优化焚烧炉的操作工艺，如调整过剩空气系数和垃圾混合物；②改进耐火材料，提高衬里寿命；③使用更好的耐火材料。

生活垃圾焚烧炉的结构分析。

目前，生活垃圾焚烧炉的主要形式是机械炉排。例如，典型的炉型是马丁机械炉排焚烧炉，可以自动连续焚烧操作。其组件主要包括进料器、料斗、炉排、炉膛等。

称量后，从卸料门将垃圾储坑中卸下，垃圾吊车将垃圾翻拌、混合卸下，按照垃圾储坑中的程序，对垃圾进行分区堆栈发酵。翻转和混合，可使垃圾更均匀，避免进入焚烧炉后，垃圾热值突然升高或降低，也避免了炉温波动较大。堆垛发酵是焚烧低热值和高水分垃圾的重要步骤，其原理是分析某些水分，产生沼气，不仅能提高垃圾热值，而且使垃圾燃烧更容易。

经过三天左右的堆栈发酵，将其投入到倒垃圾料斗中，其中有料门设置，可进行点火起炉和熄火作业。料斗内无垃圾，关闭料门后，可将料门与外界隔开，进而保持炉内负压。按升温曲线，可将垃圾放入料门后，打开料门，垃圾沿料槽输送到给料平台，料槽充满后，将垃圾输送到落炉排。在炉排翻转垃圾的过程中，由于燃烧器和炉风产生的热辐射作用等，会使其水分蒸发，因此更容易点燃，炉内温度会在一定程度上升高，当达到600℃时，燃烧器就会退出，此时焚烧垃圾就会处于正常状态。温度持续升高，可维持在850℃。垃圾在炉排中，需要通过干燥区，燃烧垃圾区、燃尽区。

垃圾可燃包括两种：其一为完全燃烧;其二为不可燃的灰渣。这些灰渣会借助炉渣滚筒，将其送入出渣机当中。出渣机存有一定的水，相应的水位会有水封作用，所以对炉内负压的稳定性给予了保障。出渣机当中，灰渣得到降温之后，被送入到灰渣储坑，处理之后，成为无害灰渣。

垃圾焚烧炉耐火材料分析。

焚烧炉对耐火材料的要求不仅具有理想的耐高温性能，还具有相应的高温强度、体积稳定性、隔热性能和耐磨性。

焚烧炉在耐火材料中的应用通常包括两类:一类是定型耐火产品；二是不定形耐火材料。定型产品主要有碳化硅砖、高铝砖和粘土砖。不定形耐火材料包括高铝塑料、粘土和碳化硅浇注料。目前，由于研究的发展和深入，碳化硅浇注料与磷酸盐相结合的高铝浇注料具有突出的耐磨性，因此其用量也在逐步增加。不定形耐火材料具有突出的施工性能。结合焚烧炉的不同应用条件，可以选择相应的品种。

举例来说：在机械炉排焚烧炉中，不同部位对于不定形耐火材料的应用，存在着一定的差异。例如：进入垃圾入口处，温度大约在550℃左右，由于垃圾会对其产生冲击磨损，而且垃圾内部有一定的水分，因此出现热剥离的可能性较大。所以工作层需要使用强度较高、抗热震稳定性较高的浇注料，非向火面则需要使用隔热性能优异的隔热浇注料；炉排两侧的墙温度一般在800℃以上，垃圾也会对其产生磨损，所以在两侧，需要使用耐磨性强、耐高温烟气化学腐蚀性能较好的碳化硅砖作为向火面的01层，后几层则使用导热系数较低的隔热材料；炉排两侧的墙温度一般在800℃以上，由于高温烟气会对其产生化学腐蚀，需要使用刚玉质耐磨浇注料；落灰斗处，温度相对较低，只有450℃左右，但仍有残留物对其产生磨损。

为了适应垃圾焚烧炉运行的各种条件，对焚烧炉内衬耐火材料的不同类型和品种进行了深入研制，但仍有一些技术问题和管理问题需要改进，需要在以后的研究中解决。

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