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垃圾焚燒行業是一個新興環保領域,目前國內主要采用的垃圾焚燒爐包括排爐式、流化床式及回轉窯式等爐型。垃圾焚燒爐的安全可靠運行在很大程度上取決于內襯耐火材料的穩定性,實踐表明,耐火內襯設計不合理、隔熱、耐磨和耐侵蝕等材料選擇不當,以及未嚴格按照設計圖紙砌筑施工等,造成了多起停爐事故,影響了垃圾焚燒爐的連續作業,造成了較大的經濟損失。
垃圾焚燒爐作為處理垃圾的一種新型窯爐由于垃圾成分復雜,對爐襯材料的高溫侵蝕和磨損相當厲害,因此對耐火材料的耐火性能、導熱性能、機械強度、耐侵蝕和磨損性能的要求很高,雖然垃圾焚燒爐的工作溫度不超過1200℃,但燃燒時產生的氣體如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襯里的磨損及熱沖擊較大,而元領耐火材料的產品有耐沖刷、抗磨損、抗剝落、耐熱震等特點能更好的保護好窯爐爐體,加大耐火材料的使用壽命。
(1)爐內氣氛的影響。不同的爐內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,在選擇材質之際,很難對非氧化物系耐火材料的使用氣氛界限加以定義,這不僅由于某些氣體的濃度,而且由于溫度、壓強等也將發生微妙的變化。研究表明:SiC磚的耐蝕性在氧化氣氛下比在還原氣氛下的大10倍。
(2)使用溫度的影響。焚燒爐的能達到的溫度為1400℃,一般溫度的增加侵蝕率急劇增加。當溫度超出1400℃時,情況更為如此,尤其是黏土、高鋁質耐火材料更容易受溫度的影響。
(3)CaO/SiO?的影響。爐渣作為焚燒爐焚燒產生的殘余物,其主要成分是Al?O?、SiO?、CaO、Fe?O?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,Al?O?-Cr?O?等中性耐火材料比堿性耐火材料更易受其影響,隨著CaO/SiO?的增大,侵蝕程度加大,一般C-SiC磚更難受CaO/SiO?的影響。通常CaO/SiO?=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Al?O?、Cr?O?、SiC系耐火材料較好。
(4)應力的影響。焚燒爐所承受的應力主要有以下幾種:
1.溫度梯度所引起的熱應力;
2.金屬框架和耐火材料膨脹差在接觸部位產生的機械應力(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等引發的構造應力喪失。經驗表明,焚燒爐的數個應力區域內其應力基本均衡,應力的大小取決于工藝過程。
隨著焚燒爐用耐火材料內襯要求的穩步提高,抵抗應力的方法有如下幾種:
①優化焚燒爐的操作工藝,如通過調節過剩的空氣系數以及垃圾混合物;
②改進耐火材料以提高內襯壽命;
③使用較好的耐火材料。
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