垃圾焚燒爐用耐火材料的基本要求及性能

發布時間：2021/4/27 16:55:26

生活垃圾的無害化、減量化焚燒處理方式越來越受到重視。垃圾焚燒處理後產生的餘熱是發電和供熱，垃圾作為可再生資源再利用的處理方式之一。

生活垃圾焚燒爐集自動進料、篩分、幹燥、焚燒、除灰、除塵、自動控製於一體。垃圾焚燒爐襯裏材料的選擇，先要根據爐膛溫度選擇能承受焚燒溫度的耐火材料和隔熱磚；其次，需考慮燃燒後產物對襯裏的腐蝕。如果焚燒堿性廢液，爐內溫度高達1000℃時，Na-以氧化鈉狀氣體散發，耐火磚中的SiO2成分與Na2O結合，產生低熔點礦物質(Na2O·Al2O3·2SiO2)，凝聚在耐火磚表麵進行腐蝕。如果耐火磚是高鋁磚，雖然SiO2成分較少，但由於Al203與Na20反應產生中間體的鋁酸鈉(Na2O,Al2O3)，在高溫下會產生膨脹裂縫，使耐火磚組織脆化。因此，選擇含有高氧化鋁的高鋁耐火材料，或者選擇耐堿性和鋁更好的耐火材料。

影響垃圾焚燒爐耐火材料使用壽命的因素有哪些？

垃圾焚燒爐的技術性能和經濟效益主要受爐襯耐火材料的影響，爐內氣氛、使用溫度、熔融物的侵蝕和應力在一定程度上影響耐火材料的使用壽命，從而影響整個焚燒爐的使用壽命。因此，分析和討論其影響因素尤為重要。

(1)爐內氛圍的影響。不同的爐內氛圍對耐火材料有不同的侵蝕程度。垃圾焚燒爐大多是氧化氮。在選擇材料時，很難定義非氧化物耐火材料的使用氛圍界限，這不僅是因為某些氣體的濃度，也是因為溫度和壓力的微妙變化。研究表明，SiC磚的耐腐蝕性是氧化氛圍下還原氛圍下的10倍。

(2)使用溫度的影響。焚燒爐能達到的溫度為1400℃，一般溫度的侵蝕率急劇上升。溫度超過1400℃時，特別是粘土、高鋁質耐火材料容易受到溫度的影響。

(3)CaO/SiO的影響。爐渣作為焚燒爐焚燒產生的殘留物，其主要成分是Alo,SiO,CaO,FeO，以及堿性氧化物、碳酸鹽和堿土金屬，CaO/SiO成為其主要影響因素。與堿性耐火材料相比，中性耐火材料如Alo/SiO更容易受到影響。隨著CaO/SiO的增加，腐蝕程度增加，一般C-SiC磚更難受CaO/SiO的影響。通常CaO/SiO=1.0是臨界點，高於此，可以選擇MgO、尖晶石和C係耐火材料；低於此，選擇Alo,CrO,SiC係耐火材料更好。通常CaO/SiO=1.0是臨界點，高於此點，可以選擇MgO、尖晶石和C係耐火材料；低於此點，選擇Alo,CrO,SiC係耐火材料。

(4)應力的影響。焚燒爐主要承受以下應力:

1.溫度梯度引起的熱應力；

2.接觸部位金屬框架和耐火材料膨脹差產生的機械應力(包括摩擦)；

3.氧化、腐蝕、外部成分引起的化學變化和結晶轉移引起的結構應力喪失。經驗表明，焚燒爐幾個應力區域的應力基本平衡，應力取決於工藝過程。隨著焚燒爐耐火材料襯裏要求的穩步提高，抗應力方法如下:①優化焚燒爐的操作工藝，如調整過剩空氣係數和垃圾混合物；②改進耐火材料，提高襯裏壽命；③使用更好的耐火材料。

生活垃圾焚燒爐的結構分析。

目前，生活垃圾焚燒爐的主要形式是機械爐排。例如，典型的爐型是馬丁機械爐排焚燒爐，可以自動連續焚燒操作。其組件主要包括進料器、料鬥、爐排、爐膛等。

稱量後，從卸料門將垃圾儲坑中卸下，垃圾吊車將垃圾翻拌、混合卸下，按照垃圾儲坑中的程序，對垃圾進行分區堆棧發酵。翻轉和混合，可使垃圾更均勻，避免進入焚燒爐後，垃圾熱值突然升高或降低，也避免了爐溫波動較大。堆垛發酵是焚燒低熱值和高水分垃圾的重要步驟，其原理是分析某些水分，產生沼氣，不僅能提高垃圾熱值，而且使垃圾燃燒更容易。

經過三天左右的堆棧發酵，將其投入到倒垃圾料鬥中，其中有料門設置，可進行點火起爐和熄火作業。料鬥內無垃圾，關閉料門後，可將料門與外界隔開，進而保持爐內負壓。按升溫曲線，可將垃圾放入料門後，打開料門，垃圾沿料槽輸送到給料平台，料槽充滿後，將垃圾輸送到落爐排。在爐排翻轉垃圾的過程中，由於燃燒器和爐風產生的熱輻射作用等，會使其水分蒸發，因此更容易點燃，爐內溫度會在一定程度上升高，當達到600℃時，燃燒器就會退出，此時焚燒垃圾就會處於正常狀態。溫度持續升高，可維持在850℃。垃圾在爐排中，需要通過幹燥區，燃燒垃圾區、燃盡區。

垃圾可燃包括兩種：其一為完全燃燒;其二為不可燃的灰渣。這些灰渣會借助爐渣滾筒，將其送入出渣機當中。出渣機存有一定的水，相應的水位會有水封作用，所以對爐內負壓的穩定性給予了保障。出渣機當中，灰渣得到降溫之後，被送入到灰渣儲坑，處理之後，成為無害灰渣。

垃圾焚燒爐耐火材料分析。

焚燒爐對耐火材料的要求不僅具有理想的耐高溫性能，還具有相應的高溫強度、體積穩定性、隔熱性能和耐磨性。

焚燒爐在耐火材料中的應用通常包括兩類:一類是定型耐火產品；二是不定形耐火材料。定型產品主要有碳化矽磚、高鋁磚和粘土磚。不定形耐火材料包括高鋁塑料、粘土和碳化矽澆注料。目前，由於研究的發展和深入，碳化矽澆注料與磷酸鹽相結合的高鋁澆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。結合焚燒爐的不同應用條件，可以選擇相應的品種。

舉例來說：在機械爐排焚燒爐中，不同部位對於不定形耐火材料的應用，存在著一定的差異。例如：進入垃圾入口處，溫度大約在550℃左右，由於垃圾會對其產生衝擊磨損，而且垃圾內部有一定的水分，因此出現熱剝離的可能性較大。所以工作層需要使用強度較高、抗熱震穩定性較高的澆注料，非向火麵則需要使用隔熱性能優異的隔熱澆注料；爐排兩側的牆溫度一般在800℃以上，垃圾也會對其產生磨損，所以在兩側，需要使用耐磨性強、耐高溫煙氣化學腐蝕性能較好的碳化矽磚作為向火麵的01層，後幾層則使用導熱係數較低的隔熱材料；爐排兩側的牆溫度一般在800℃以上，由於高溫煙氣會對其產生化學腐蝕，需要使用剛玉質耐磨澆注料；落灰鬥處，溫度相對較低，隻有450℃左右，但仍有殘留物對其產生磨損。

為了適應垃圾焚燒爐運行的各種條件，對焚燒爐內襯耐火材料的不同類型和品種進行了深入研製，但仍有一些技術問題和管理問題需要改進，需要在以後的研究中解決。

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