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垃圾焚燒爐用耐火耐磨材料探討

  垃圾焚燒爐的安全可靠運行在很大程度上取決于耐火材料的穩定性,近年來,許多垃圾焚燒爐都因為耐火耐磨材料的選用不當或不合格造成停爐事件,給垃圾焚燒廠造成一定損失。垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過1200℃,但焚燒時產生的氣體(如HCL,SO2,CL2,CO及堿金屬蒸汽等)對耐火材料的侵蝕性較強。同時,垃圾在高溫移動中對焚燒爐的某些部位(如爐底、落料口及側墻等)的磨損和熱沖擊較大,尤其是循環流化床垃圾焚燒爐,垃圾及循環床料對爐膛布風板,燃燒區爐墻,爐膛出口與分離器進口等部位的磨損和熱沖擊更為強烈;因此要求焚燒爐用耐火材料具有以下特點:(1)高強度和良好的耐磨性,以抵抗固體物料的磨損和熱氣流的沖刷;
(2)良好的體積穩定性和耐酸性,以抵抗爐內酸性物質的侵蝕;
(3)良好的熱震穩定性,以抵抗爐溫的變化對材料的破壞;
(4)良好的CO侵蝕能力,以避免因CO侵蝕而引起爐襯崩裂;
(5)良好的高溫強度和耐熱、隔熱性。
  由于不同的垃圾焚燒爐對耐火材料的需求不同,下面僅對目前應用最廣的爐排爐和循環流化床垃圾焚燒爐用耐火耐磨材料進行探討。
 
1、爐排垃圾焚燒爐用耐火材料:
爐排垃圾焚燒爐依據垃圾燃燒過程可以分為干燥區、燃燒區和燃盡區,按照位置可以分為垃圾推料器給料口區、爐排側墻、前后拱區和排渣口;這些不同的區域爐襯所受的溫度、機械強度和氣氛都不相同,需要根據各自的特點選用耐火材料。垃圾給料口,位于焚燒爐干燥區,煙氣溫度一般在500-600℃,受垃圾的磨損和水分的影響較易產生熱剝落,其工作層一般使用強度較高的低水泥澆注料或耐磨強度較好的莫來石澆注料,焚燒爐燃燒區,由于溫度高達1000℃左右,靠爐排側墻還受到垃圾磨損、熔渣附著等作用,普遍使用耐磨損、耐附著、抗化學侵蝕性較強的SiC掛磚。上部側壁、爐頂等部位受火焰的熱沖擊和燃燒廢氣的侵蝕并且此處的煙溫更高,多使用高鋁質材料的鉻剛玉、SiC或莫來石預制掛磚及澆注料。排渣口溫度較低,(400-500℃),通常使用強度較高的高鋁質澆注料。總之,焚燒爐的燃燒溫度<1200℃時,由于硅質結合劑結合的SiC制品在應用中形成環繞SiC晶粒的致密永久惰性層,SiC含量不同的材料均適用于作其內襯;燃燒溫度>1250℃時,焚燒爐內熔融侵蝕氣氛較為強烈,高鋁制品的鉻剛玉等耐火材料優于SiC質的制品。
 
2、流化床垃圾焚燒爐用耐火材料:
循環流化床垃圾焚燒爐耐火耐磨材料主要應用為一下幾個區域:風室、爐膛下部密相區、燃燒區、給料口、高溫旋風分離器和回料管等。和爐排垃圾焚燒爐一樣,不同的區域要根據氣氛選用不同的耐火耐磨材料。一般來說,規則區域選用耐火磚為好,難于施工的不規則區域采用澆注料或可塑料。水冷風室一般設計為單層襯里的防磨機構,材料可選用中質耐磨可塑料,布風板采用自流式剛玉澆注料或剛玉耐磨可塑料。對于流化床垃圾焚燒爐,床料和垃圾密度相差比較大,垃圾主要集中在稀相區燃燒,密相區的溫度相對較低,磨損比較強烈,一般采用剛玉澆注料或耐磨可塑料,此處欠氧燃燒,還原性氣氛強烈,應嚴格控制材料的Fe2O3含量,以提高該材料抗CO侵蝕的能力。垃圾落料口和落煤口位于密相區和稀相區交接處,這兩個部位屬于易磨損區,可采用更耐磨的剛玉結合SiC澆注料或采用莫來石和剛玉的混合澆注料。燃燒區,也就是投料口以上,此處的煙氣溫度比較高,一般在850℃以上,可采用SiC耐磨耐火材料澆注料或剛玉耐磨材料澆注料。爐膛出口和分離器進口為易磨損部件,尤其是分離器進口,可采用高強度耐磨澆注料或SiC磚,由于此處為非規則區域,施工的方法和經驗尤為重要。回料管也是循環流化床的關鍵部位,一般設計為多層襯里的防磨結構,材料選用高強耐火耐磨澆注料、剛玉耐磨磚等,并且根據管徑的大小覺得具體的施工方式。
總之,耐火耐磨材料是決定垃圾焚燒爐能否長期安全穩定運行的關鍵性因素之一,為滿足我國今后焚燒爐事業的發展需求,研發更高效、經濟的耐火耐磨材料,是大力推廣垃圾焚燒技術的重點課題之一。
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