垃圾熱處理爐的工作流程及耐火材料選擇依據(jù)

　　前言

　　隨著全球城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的飛速發(fā)展，城市垃圾和工業(yè)垃圾的產(chǎn)生量也逐年增多，對(duì)地球環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，所以城市垃圾和工業(yè)垃圾的處理已成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題。

　　國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題的重視，督促著廢棄物的治理。目前，較有效的垃圾處理方法是填埋、焚燒、熱降解以及能源再利用（如垃圾焚燒發(fā)電）。為了滿足垃圾處理爐窯耐火隔熱襯用耐火材料的要求，需要開發(fā)與之相適應(yīng)的優(yōu)質(zhì)耐火材料及爐襯結(jié)構(gòu)。

　　垃圾焚燒爐對(duì)各類垃圾分類處理的帶來(lái)了垃圾處理的技術(shù)含量提升，同時(shí)對(duì)垃圾處理爐耐火材料提出了更高的要求。

　　垃圾處理設(shè)備與處理流程

　　除了日常生活排出的一般垃圾即城中垃圾和下水污泥外，還有排出量最大的工業(yè)垃圾，這些垃圾都需要進(jìn)行無(wú)害化處理。

　　垃圾處理開始于以衛(wèi)生處理為目的的城市垃圾焚燒處理。

　　焚燒設(shè)備主要是焚燒爐，有爐箅式、流動(dòng)床式、回轉(zhuǎn)窯式等。爐箅式焚燒爐從爐箅下部吹入燃燒氣體，驅(qū)動(dòng)爐箅，使垃圾連續(xù)燃燒。由于這種處理方法適合大量處理，故在大城市廣泛采用。

　　流動(dòng)床式燃燒爐是以蓄熱的沙子為載熱體、瞬時(shí)焚燒垃圾的爐子。由于設(shè)備容易停轉(zhuǎn)，也適合焚燒廢液，故被用作焚燒中小城市的垃圾和下水污泥、工業(yè)垃圾。

　　焚燒垃圾有門道

　　焚燒爐的操作溫度較低(1000℃以下)，其焚燒灰為固體。由于焚燒灰中含有二噁英，而且還向大氣中排放大量的CO₂，因而對(duì)環(huán)境危害大。

　　為了減少焚燒爐產(chǎn)生的二噁英、抑制CO₂大量排放、有效利用能源等，開發(fā)了垃圾熔融處理方法，一是將焚燒爐產(chǎn)生的焚燒灰進(jìn)行熔融；二是氣化熔融。

　　焚燒灰熔融爐主要有:將燒嘴用作熱源的表面熔融爐、旋轉(zhuǎn)熔融爐，使用電能的等離子熔融爐、電弧熔融爐等。所有這些熔融爐都在1400～1600℃的高溫下使焚燒灰熔融、渣化。

　　氣化熔融爐主要有:熱分解氣化熔融爐和直接氣化熔融爐。它們是不帶焚燒爐的垃圾熔融設(shè)備，因而難以產(chǎn)生二噁英。

　　熱分解氣化熔融爐是使用熱分解爐在低溫還原氣氛中將垃圾熱分解，同時(shí)將得到的可燃性氣體和炭(炭質(zhì)殘?jiān)?自燃，進(jìn)行渣化。因而這種處理方法有助于減少二噁英，抑制CO₂排出。有些情況下，則將熱分解爐與旋轉(zhuǎn)熔融爐組合起來(lái)使用。

　　直接氣化熔融爐是一種將垃圾與焦炭等燃料一起，直接熔融的熔融爐，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w用于發(fā)電等。這種熔融方法也有助于減少二噁英，并可有效利用能源。

　　垃圾熔融爐(包括焚燒灰熔融爐、氣化熔融爐)在1400～1600℃的高溫條件下使焚燒灰熔融、液化，其殘余物(熔渣)都呈液態(tài)(液相)。

　　熔融爐用耐火材料的選擇

　　一般熔融爐爐渣的C/S=0.3～1.0，但為了提高熔化效率，達(dá)到降低熔點(diǎn)、固化(渣化)重金屬和有害物質(zhì)的目的，通常對(duì)熔融物進(jìn)行成分調(diào)整(常用添加CaO和SiO₂的辦法來(lái)完成)，結(jié)果則導(dǎo)致堿度改變，需要對(duì)耐火材料適應(yīng)性進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

　　可見熔融爐用耐火材料的選擇依據(jù)，不能僅僅考慮耐蝕性。也應(yīng)隨操作條件變化、熔渣組成改變、熔融溫度波動(dòng)使耐火材料的使用壽命明顯縮短的情況也是存在的，而適合這個(gè)條件的萬(wàn)能材料卻是不存在的。所以，只能根據(jù)導(dǎo)致耐火材料損毀的主要因素來(lái)選擇相應(yīng)的耐火材料。現(xiàn)在已經(jīng)肯定，熔融爐內(nèi)襯耐火材料蝕損主要受熔渣成分和操作條件(溫度、氣氛等)的控制。

　　因此，選擇熔融爐用耐火材料的的主要標(biāo)準(zhǔn)是:

　?。?）熔渣堿度不小于1.0 時(shí)或者Fe₂O₃含量高時(shí)，選擇堿性(MgO、尖晶石型) 和碳質(zhì)耐火材料;而熔渣堿度C/S<1.0時(shí)，則選擇Al₂O₃質(zhì)、Cr₂O₃質(zhì)和SiC質(zhì)耐火材料。

　　（2）根據(jù)操作條件(溫度、氣氛等)不同，在選擇熔融爐用耐火材料時(shí)，需要考慮以下因素:

　　1)由于垃圾處理爐內(nèi)溫度超過(guò)1450～1500℃時(shí)，耐火材料侵蝕量將急劇增加，此時(shí)，需要根據(jù)使用部位、冷卻條件和爐子結(jié)構(gòu)綜合考慮；2)耐火材料侵蝕損耗不僅是熔渣成分造成的，還容易受到爐內(nèi)氣氛和熔渣流動(dòng)導(dǎo)致磨損；3)具有良好的抗蝕性和抗侵潤(rùn)性的C和SiC質(zhì)耐火材料，卻容易受到氧化損耗。

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