耐火澆注料
垃圾焚燒爐用耐火材料的基本要求及性能
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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。垃圾焚燒處理后產生的馀熱是發電和供熱,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、干燥、焚燒、除灰、除塵、自動控制于一體。垃圾焚燒爐襯里材料的選擇,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,需考慮燃燒后產物對襯里的腐蝕。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),凝聚在耐火磚表面進行腐蝕。如果耐火磚是高鋁磚,雖然SiO2成分較少,但由于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,高于此,可以選擇MgO、尖晶石和C系耐火材料;低于此,選擇Alo,CrO,SiC系耐火材料更好。通常CaO/SiO=1.0是臨界點,高于此點,可以選擇MgO、尖晶石和C系耐火材料;低于此點,選擇Alo,CrO,SiC系耐火材料。
(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,應力取決于工藝過程。隨著焚燒爐耐火材料襯里要求的穩步提高,抗應力方法如下:①優化焚燒爐的操作工藝,如調整過?諝庀禂岛屠旌衔;②改進耐火材料,提高襯里壽命;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、料斗、爐排、爐膛等。
稱量后,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,避免進入焚燒爐后,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斗中,其中有料門設置,可進行點火起爐和熄火作業。料斗內無垃圾,關閉料門后,可將料門與外界隔開,進而保持爐內負壓。按升溫曲線,可將垃圾放入料門后,打開料門,垃圾沿料槽輸送到給料平臺,料槽充滿后,將垃圾輸送到落爐排。在爐排翻轉垃圾的過程中,由于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于正常狀態。溫度持續升高,可維持在850℃。垃圾在爐排中,需要通過干燥區,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,灰渣得到降溫之后,被送入到灰渣儲坑,處理之后,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硅磚、高鋁磚和粘土磚。不定形耐火材料包括高鋁塑料、粘土和碳化硅澆注料。目前,由于研究的發展和深入,碳化硅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,不同部位對于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,由于垃圾會對其產生沖擊磨損,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,非向火面則需要使用隔熱性能優異的隔熱澆注料;爐排兩側的墻溫度一般在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硅磚作為向火面的01層,后幾層則使用導熱系數較低的隔熱材料;爐排兩側的墻溫度一般在800℃以上,由于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;落灰斗處,溫度相對較低,只有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制,但仍有一些技術問題和管理問題需要改進,需要在以后的研究中解決。

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