耐火磚在垃圾焚燒爐爐墻中的應用

垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過1200℃，但復雜的工作環(huán)境(如氣體侵蝕、垃圾在高溫運動過程中對爐體內(nèi)部的磨損和沖擊)要求質(zhì)耐火材料，需求會不斷增加。廢棄物的投入然導致溫度變化，因此要求耐火材料不僅耐磨、耐腐蝕、難以附著，而且耐堿、抗氧化。爐排下側墻也受到垃圾磨損、熔渣附著等作用。因此，一般爐排爐墻的損壞集中在前后拱區(qū)的耐火材料和二、三段爐排側墻的耐火磚，特別是帶空冷結構的爐墻容易凸起鼓包，嚴重時甚至倒塌。以下是對這些關鍵部位損壞的分析，并提供相關對策，僅供參考。

 

 

鍋爐墻是鍋爐的重要組成部分，起到密封、絕熱、防磨、防腐、形成煙道的作用。使用的耐火材料通常需要良好的體積穩(wěn)定性、強度和耐火性和絕熱性。垃圾焚燒鍋爐由于燃燒垃圾含水量高，成分復雜，垃圾燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣含有大量腐蝕性氣體，垃圾中低熔點的物質(zhì)容易熔化并附著在爐墻上。高溫移動的垃圾或流化床爐中的床料對爐墻造成磨損和沖擊，更容易造成耐火材料及其支撐金屬零件的嚴重損壞。隨著垃圾焚燒發(fā)電和氣化熔融技術的應用，垃圾焚燒煙氣溫度越來越高，HC1、H2S等濁氣濃度越來越高，耐火材料的使用條件越來越嚴格，這就要求耐火材料具有更好的耐熱震性、耐酸腐蝕性和耐熔渣腐蝕性，耐火層

具有更長的使用壽命和更經(jīng)濟的施工和維護成本。垃圾焚燒爐內(nèi)溫度一般不超過1400℃。爐墻通常根據(jù)耐火層、保溫層和保溫層進行多層設計，使爐墻外表面溫度低于70℃，可以改善焚燒爐周圍環(huán)境，減少散熱損失。垃圾焚燒鍋爐有特殊的工作環(huán)境，應根據(jù)不同部位的工作環(huán)境要求選擇合適的材料。保溫層和保溫層主要起保溫作用，保溫層可以同時起到保護保溫層的作用。在考慮耐酸腐蝕性和適當強度的基礎上，主要根據(jù)工作溫度和設計要求的導熱系數(shù)來選擇，通常是中輕耐火材料。作為工作層的耐火材料，在考慮工作溫度的基礎上，主要根據(jù)耐磨性、耐熱震性、耐酸腐蝕性和耐熔渣腐蝕性。耐火材料可分為定形材料(耐火磚)和非定形材料。不定形材料可分為塑料和澆注料。

 

垃圾焚燒鍋爐中，結構復雜、形狀不規(guī)則的部位通常采用非定形材料，否則可以采用定形材料。不定形耐火材料基本由顆粒骨料、粉末耐火材料和結合劑組成，可以由各種材料制成。每種成分的少量變化可以獲得不同的材料特性。因此，可以根據(jù)垃圾焚燒鍋爐各部分的要求選擇合適的材料和施工方法。由于施工方便、種類繁多、維護方便等原因，不定形耐火材料應用廣泛，而定形材料通常僅用于爐排爐燃燒室兩側壁下部等有限部位。不定形耐火材料的施工方法主要有澆注、搗打、噴涂、涂抹等。通常根據(jù)不同的施工方法可以細分為不同的材料。其中，噴涂塑料可用于噴涂施工，具有抗熱震性能好、耐熔渣侵蝕、施工容易等點。近年來在日本得到廣泛應用，從高強度耐火材料到低質(zhì)量隔熱材料。

 

 

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(jīng)濟效益主要受爐襯耐火材料的影響，爐內(nèi)氣氛、使用溫度、熔體侵蝕和應力不同程度地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，分析和探討其影響因素尤為重要。

(1)爐內(nèi)氣氛的影響。不同爐內(nèi)氣氛對耐火材料的侵蝕程度不同，垃圾焚燒爐多為氧化氣氮。在選擇材料時，很難定義非氧化物耐火材料的使用氣氛界限，這不僅是由于某些氣體的濃度，也是由于溫度和壓力的微妙變化。研究表明，SiC磚的耐腐蝕性是氧化氣氛中還原氣氛的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。當溫度超過1400℃時，尤其是粘土和高鋁耐火材料更容易受到溫度的影響。

(3)CaO/SiO影響。爐渣作為焚燒爐焚燒產(chǎn)生的殘留物，其主要成分是AlOSiO，CaO，F(xiàn)eOO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。相比之下，AlO-CrOO中性耐火材料比堿性耐火材料更容易受到影響。隨著CaO/SiO隨著侵蝕程度的增加，C-SiC磚一般更難受CaO/SiO？影響。CaO/SiO通常=1.0為臨界點，高于此點，可選用MgO、尖晶石、C系耐火材料；低于此點，選用AlOCrOSiC耐火材料更好。

(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(chǎn)生的機械應力(包括摩擦)；

3.氧化、腐蝕、外來成分引起的化學變化和結晶轉移導致的結構應力喪失。經(jīng)驗表明，焚燒爐的幾個應力區(qū)域的應力基本平衡，應力的大小取決于過程。

隨著焚燒爐耐火材料內(nèi)襯要求的穩(wěn)步提高，抵抗應力的方法有以下幾種:①化焚燒爐的操作工藝，如調(diào)整過剩的空氣系數(shù)和垃圾混合物；②改進耐火材料，提高內(nèi)襯壽命；③使用更好的耐火材料。

 

垃圾焚燒爐耐火磚容易出現(xiàn)的問題及對策。

前后拱區(qū)耐材料腐蝕結灰。

由于前后拱區(qū)溫度較高，直接接觸高溫煙氣和飛灰，造成耐火材料侵蝕損壞嚴重，灰渣附著嚴重，甚至脫落。根據(jù)殘襯分析結果，灰渣與本體材料反應明顯，大量低融物的產(chǎn)生和侵蝕是后拱區(qū)鋼板燒紅被迫停爐的主要原因。

目前，前后拱區(qū)使用的耐火內(nèi)襯材料大多是剛玉莫來石或具有耐火、耐磨、耐熱震性好、耐沖刷性強的莫來石氧化物材料。在焚燒爐的氣氛中，氧化物容易與垃圾飛灰反應，侵蝕滲透，產(chǎn)生灰渣附著。因此，焚燒爐內(nèi)襯在運行過程中需要停止清灰。與氧化物材料相比，碳化硅等非氧化物材料不僅具有耐火性好、硬度高、耐熱震性好的特點，而且不易潤濕，耐腐蝕性好。因此，它具有良好的抗灰渣侵蝕和附著性，很大程度上解決了垃圾飛灰附著的問題。剛玉-碳化硅、碳化硅材料廣泛應用于通道和焚燒爐的斜頂，使用效果良好。

對抗灰渣侵蝕試驗后樣品的顯微結構進行分析。結果表明，不含碳化硅的氧化物材料灰渣與本體材料的反應界面不清晰，侵蝕滲透嚴重，而含碳化硅材料與灰渣的反應界面清晰，灰渣難以侵蝕本體材料，不易附著；而且隨著碳化硅含量的增加，界面越明顯，材料的抗灰渣侵蝕性越好。

 

空冷爐墻鼓包

空冷式爐墻用于希格斯爐排或馬丁爐排的二、三、四段爐排側墻，一般設有60mm空氣夾層，工作層耐火磚為114mm(希格斯)和176mm(卡萬塔)。在使用過程中，由于垃圾濕度或熱值垃圾濕度或熱值的波動，爐內(nèi)溫差波動引起的熱應力，以及反復停止和起爐操作引起的結構應力，很容易導致高溫爐墻因應力集中而鼓包，嚴重時會脫落或倒塌。

 

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