固废利用分析：垃圾焚烧炉内耐火材料选择

查看全部 · 发表于 2021-3-30 19:57:01

圾、废旧物的解决问题成为限制人类发展的主要问题。垃圾焚烧炉作为其中目前应用最为广泛的技术，其具有减容量大、成本低、无害化程度高等问题，同时可以实现能量的回收，是目前绝大多数国家选择使用的垃圾处理技术。

垃圾焚烧炉的分类

选择耐火材料需要根据垃圾焚烧炉的类型进行判断。目前，常见的垃圾焚烧炉可以划分为炉排型焚烧炉、流化床焚烧炉、间歇式焚烧炉、回转焚烧炉等等。

2.1机械炉排焚烧炉

机械炉排焚烧炉是较早发展的垃圾焚烧炉型式，经过长期的发展，技术日臻完善，运行可靠性高，是目前垃圾焚烧炉市场上的主导产品，其数量占全世界垃圾焚烧市场总量的80%以上。该类炉型的最大优势在于技术成熟，运行稳定、可靠，适应性广，绝大部分固体垃圾不需要任何预处理可直接进炉燃烧。

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（机械炉排焚烧炉）

2.2流化床焚烧炉

流化床焚烧炉借助于空气输送装置以及鼓风机装置来进行循环处理，内部焚烧充分，受热均匀。该垃圾焚烧炉的特征在于热容量较高，同时热值较低的垃圾也可以使用，不过存在日处理量较小的问题。

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（流化床焚烧炉）

2.3间歇焚烧炉

间歇焚烧炉一般划分为大炉、小炉分别运作，小炉类型的焚烧炉主要用于解决一次性投入的垃圾，日处理量较低。大炉则主要用于大规模的处理，解决各种不同类型的使用需求。间歇式焚烧炉的特征在于成本合理、稳定性强，但是容易出现气体波动大、热量利用不足的问题。

2.4回转式垃圾焚烧炉

回转式垃圾焚烧炉主要用于处理工业垃圾，该垃圾焚烧炉内部装有二次燃烧气体的引入装置，内部焚烧温度较高，能够解决塑料、燃油以及污泥等工业垃圾的处理工作。

影响垃圾焚烧炉耐材的选择

垃圾焚烧炉使用寿命是科学设计的关键，其主要包括如下几个方面的影响因素。

3.1 炉内氛围

不同类型的垃圾焚烧炉在使用过程中会出现不同的炉内氛围，其往往会对设备的使用稳定性产生影响。垃圾焚烧炉内部一般为氧化氛围，选择材质时，往往无法对耐火材料进行科学定义，特别是一些非氧化物系的耐火材料更是如此。一些气体的浓度会受到影响，受到温度、压强的微妙影响后，气体氛围也会发生变化。根据相关研究结果显示，碳化硅材料的耐腐蚀性在氧化氛围中较高，而在还原氛围中会急剧降低，导致腐蚀加剧。

3.2 温度

垃圾焚烧炉的最高温度为1400℃左右，随着温度的不断提升，情况也会发生新的变化，特别针对一些高铝质耐火材料，其本身耐火等级不高，很容易受到温度的影响而出现变质问题。

3.3 炉渣

垃圾焚烧炉使用过程中会出现大量的炉渣，其主要成分包括了氧化铝、氧化硅以及三氧化二铁等，同时还包括一部分碱性氧化物材料。实际上，相比于其他的中性耐火材料而言，碱性耐火材料的稳定性更强，不会发生较大幅度的波动。另外，在进行材料的选择时，需要根据炉渣的基本类型来进行选择，可以降低耐火材料失效的风险。

3.4 应力

垃圾焚烧炉在使用过程中主要受到几个方面的应力影响，包括温度梯度带来的热应力影响、金属框架接触部位的机械应力影响、氧化腐蚀带来的成分变化影响以及腐蚀先行遭受破坏时带来的支撑丧失等等。这些应力变化也会影响到内衬的稳定，需要在设计过程中特别纳入到结构特征当中。

垃圾焚烧炉耐材的选用要求

4.1 根据环境选用

垃圾焚烧炉在使用过程中，垃圾炉排两侧炉墙长期和垃圾接触，所以该部分的温度变化区间较大，对于耐火材料的使用性能也会具有较高的要求，包括的性能有耐磨性、耐热震性能等。燃烧室、干燥室当中，垃圾垃圾会长期与炉壁接触，在高温的氛围当中，很容易出现炉渣沾染的情况，此时垃圾的继续投入也会给炉壁带来影响，所以这些区域的耐火材料选用应该以耐磨、耐腐蚀以及稳定为主，同时还要兼顾一定的抗氧化性能，可以根据城市垃圾的类型选用黏土砖或者其他类型的浇筑材料。

如果是流化床式垃圾焚烧炉，则需要针对流化床的底部进行耐火材料的设计，选择耐磨、抗碱性环境的材料;

回转窑垃圾焚烧炉中，回转部分容易受到垃圾加入的影响而出现变化，该区域要保持良好的耐磨性能与耐热震性能，可以选择黏土砖、高铝砖等材料来作为耐火材料。

4.2 根据温度选用

不同类型的垃圾焚烧炉在使用过程中存在温度上的差异，不同的区域温度不同，对于耐火材料的性能要求也不尽相同。其中，常规条件下燃烧室温度为1000〜1400℃，此时耐火度为1750℃高铝砖即可满足使用要求。另外，也可以选择耐火度为1750℃〜1790℃的其他材料。对于中部区域以及上部区域，温度为1000℃〜1200℃，此时可以优先选择黏土砖，借助于耐磨浇筑处理的方式来进行强化。二次燃烧室等部分使用温度为900℃，可以选择黏土质浇注料来满足使用要求。

根据焚烧炉的耐火材料选择理论，可以视情况选择适应性更强的耐火材料，对于不同类型的焚烧炉应该结合多方面的因素进行操作，满足更为复杂的使用情况。