城市垃圾焚燒爐及其所用耐火材料的現(xiàn)狀與發(fā)展
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市人口的快速增加,工業(yè)廢物和城市生活垃圾的數(shù)量急劇增多。為了保護(hù)環(huán)境,人們采用了衛(wèi)生填埋法、堆肥法及焚燒法等垃圾處理方法,其中焚燒法因其具有減容量大、處理及時(shí)、無(wú)害化程度高且可以回收熱能等一系列優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注,己成為發(fā)達(dá)國(guó)家處理垃圾的主要方式。例如日本,目前已有大約1854座垃圾焚燒爐,日處理能力達(dá)17.7萬(wàn)t。我國(guó)的垃圾焚燒業(yè)始于80年代后期,已建成了深圳市環(huán)衛(wèi)綜合處理廠、天津鋼管公司直接還原鐵廠(回轉(zhuǎn)窯式工業(yè)垃圾爐)和深圳龍崗區(qū)垃圾發(fā)電廠等。與此同時(shí),垃圾焚燒爐用耐火材料經(jīng)過(guò)這些年的引進(jìn)、消化和探索,也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,為大力推廣我國(guó)垃圾焚燒技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
1、垃圾焚燒爐的種類和特點(diǎn)
目前常見的垃圾焚燒爐有:爐排式焚燒爐、CAO控氣型焚燒爐!流化床式焚燒爐和回轉(zhuǎn)窯式工業(yè)垃圾爐等。
1) 爐排式（推料式）焚燒爐。其底部設(shè)有多段爐箅,垃圾堆放在爐箅上,一邊移動(dòng)一邊從爐箅下部吹入燃燒空氣,進(jìn)行干燥和直接燃燒。它的特點(diǎn)是:不必對(duì)入爐垃圾進(jìn)行分選、破碎,但對(duì)垃圾熱值有一定要求;只有1個(gè)燃燒室,固體垃圾在爐內(nèi)停留約l~3h,氣體在爐內(nèi)停留約幾秒鐘;垃圾層表面溫度800℃,煙氣溫度800~1000℃;爐型瘦高、體積較大、造價(jià)較高,爐排必須耐高溫、耐腐蝕、可運(yùn)動(dòng)并且有較好的機(jī)械性能。
 |
2) CAO(ControlledAirOxidation,控制空氣燃燒)焚燒系統(tǒng)。該系統(tǒng)是運(yùn)用垃圾熱氧化分解焚燒技術(shù)開發(fā)的新型垃圾焚燒爐,其特點(diǎn)是:垃圾先熱解、氣化,然后再燃燒,對(duì)入爐垃圾熱值無(wú)嚴(yán)格要求;有2個(gè)燃燒室:固體垃圾在一燃室(溫度600~800℃)停留約3~6h,氣體在二燃室(溫度800~1000℃)停留約1~3s;系統(tǒng)緊湊,占地面積小,用固定爐排,造價(jià)較低。
3) 流化床式焚燒爐。它利用鼓風(fēng)機(jī)和空氣輸送裝置向爐內(nèi)送入沸騰空氣,使載體砂子沸騰化。其特點(diǎn)是:垃圾懸浮燃燒,爐內(nèi)床料熱容量大,可燃燒熱值較低的垃圾;爐內(nèi)溫度均勻,垃圾停留時(shí)間長(zhǎng)、燃燒充分;與前兩種焚燒爐相比處理能力較小。
 |
4) 回轉(zhuǎn)窯式工業(yè)垃圾爐。它由回轉(zhuǎn)窯本體、廢棄物供給裝置、二次燃燒爐、燒嘴等構(gòu)成,其特點(diǎn)是:適合處理大型垃圾和廢棄物(如污泥、塑料等);垃圾在回轉(zhuǎn)窯中回轉(zhuǎn)燃燒;回轉(zhuǎn)窯中溫度為900℃左右,二次燃燒爐溫度為1100~1200℃。
 |
2、垃圾焚燒爐用耐火材料
2.1 一般要求及發(fā)展
垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過(guò)1200℃,但焚燒時(shí)產(chǎn)生的氣體(如Cl2、SO2、CO及堿金屬蒸氣等)對(duì)耐火材料的侵蝕性較強(qiáng)。同時(shí),垃圾在高溫移動(dòng)中對(duì)焚燒爐某些部位(如爐底、推進(jìn)器及側(cè)墻等)的磨損和熱沖擊較大,因此要求焚燒爐用耐火材料具有以下特點(diǎn):(1)高強(qiáng)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(wěn)定性和耐酸性,以抵抗?fàn)t內(nèi)酸性物質(zhì)的侵蝕;(3)良好的熱震穩(wěn)定性,以抵抗?fàn)t溫的變化對(duì)材料的破壞;(4)良好的抗CO侵蝕能力,以避免因CO侵蝕而引起爐襯崩裂。
隨著垃圾焚燒技術(shù)向大型化!資源化和自動(dòng)化方向發(fā)展,焚燒爐用耐火材料也發(fā)生了一些變化。在日本,自70年代開始,垃圾焚燒爐用耐火材料中耐火磚和不定形耐火材料基本上各占一半,其中,耐火磚以粘土磚、高鋁磚和一部分碳化硅磚為主,不定形耐火材料以粘土質(zhì)、碳化硅質(zhì)澆注料和可塑料為主。到了80年代,不定形耐火材料所占比例提高到75%左右,其中大部分為低水泥耐火澆注料或噴涂可塑料(性能見表1)。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)磚壁被帶水冷壁的熱能回收爐壁代替,而這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的水冷壁使用不定形耐火材料,施工簡(jiǎn)單,效果較好。此外,不定形耐火材料的整體性和氣密性較好,能更好地抵抗焚燒爐中的飛灰、廢氣、爐渣等對(duì)耐火材料的侵蝕。但對(duì)垃圾爐磨損侵蝕嚴(yán)重的部位(如推進(jìn)器側(cè)墻、爐底等),則使用致密剛玉磚或SiC質(zhì)耐火制品較為合適。
 |
2.2 幾種典型焚燒爐用耐火材料
1) 爐排式焚燒爐用耐火材料[3]。垃圾投入口(燃燒室干燥區(qū)溫度500~600℃)受垃圾的磨損和水分的影響易產(chǎn)生熱剝落,其工作層一般使用強(qiáng)度較高的低水泥澆注料;燃燒室,由于溫度高達(dá)1000℃以上,爐箅的下部側(cè)墻還受到垃圾磨損、熔渣附著等作用,其工作層普遍使用耐磨損、難附著、抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)的低水泥SiC質(zhì)澆注料(SiC含量一般在40%以上)。上部側(cè)壁、爐頂?shù)炔课皇芑鹧娴臒釠_擊和燃燒廢氣的侵蝕,其工作層使用粘土質(zhì)或噴涂可塑料。中間層和永久層使用隔熱澆注料和硬質(zhì)纖維板;灰出口部位溫度較低(400~500℃),但受到“生料”的磨損,通常使用強(qiáng)度較高的高鋁質(zhì)澆注料;二次燃燒室通常采用噴涂可塑料。
另外,近幾年為了回收余熱和降低燃燒室壁面溫度,多設(shè)置鍋爐管(水冷管)。保護(hù)這些鍋爐管用耐火材料,也普遍使用高熱傳導(dǎo)性的SiC質(zhì)耐火制品。
 |
2) CAO焚燒系統(tǒng)用耐火材料.適用于焚燒爐不同部位的兩種牌號(hào)的耐火澆注料(性能見表3 ):FLCl20-I,用于一燃室爐墻、爐頂和二燃室非風(fēng)口部位;FLCl20-II,用于一燃室爐底,連接一、二燃燒室的喉管和二燃室燃油燒嘴及風(fēng)口處。該爐襯采用低水泥耐火澆注料(FLCl20-I!II)與高鋁纖維模塊的復(fù)合爐襯結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)具有整體性能好、強(qiáng)度高、耐磨性和耐酸性好等特點(diǎn),特別是重量輕、保溫性能好且表面經(jīng)過(guò)硬化處理的全纖維模塊的采用,使這種新型爐襯的散熱損失和蓄熱損失大幅度降低。
 |
垃圾焚燒發(fā)電的熱能利用率是一個(gè)關(guān)鍵因素。以前采用粘土磚砌筑的余熱鍋爐爐襯散熱大、蓄熱多、壽命較短(1~2年)。為此,他們采用了全纖維爐襯技術(shù),它有如下特點(diǎn):由于纖維制品的熱導(dǎo)率低(僅為鍋爐用粘土磚的1/8左右),熱容量小,對(duì)熱輻射的反射作用大,因此使得余熱鍋爐本身的熱損失降到最低;施工簡(jiǎn)便,無(wú)需養(yǎng)護(hù),可快速烘烤;使用壽命長(zhǎng),維修方便。該爐襯自1999年投入生產(chǎn),爐況運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
3) 回轉(zhuǎn)窯式工業(yè)垃圾爐用耐火材料。天津鋼管公司直接還原鐵廠,引進(jìn)英國(guó)Davy公司的兩條回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線,其配套的全部耐火澆注料性能見表4.
 |
3、結(jié)語(yǔ)
(1)耐火澆注料-全纖維復(fù)合爐襯是垃圾焚燒爐比較理想的爐襯結(jié)構(gòu),在熱工、節(jié)能和爐體輕型化等方面都具有致密耐火制品和輕質(zhì)保溫磚所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
(2)SiC材料具有耐磨損、難附著、熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)低等特點(diǎn),是推進(jìn)器側(cè)墻(爐排)、爐底、鍋爐管壁等關(guān)鍵部位的首選材料。
(3)回轉(zhuǎn)窯式工業(yè)垃圾爐用高強(qiáng)度抗CO侵蝕的耐火澆注料的成功應(yīng)用,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)此項(xiàng)技術(shù)的空白,對(duì)我國(guó)推廣直接還原鐵技術(shù)有重要的意義。
(4)為滿足今后我國(guó)垃圾焚燒業(yè)發(fā)展的需求,研究開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的焚燒爐用耐火材料,是大力推廣垃圾焚燒技術(shù)的關(guān)鍵課題之一。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
