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耐火材料行业知识

废弃物熔融炉的工作流程及耐火材料选择依据

随着世界人口的不断增加和工业的迅速发展,城市垃圾和工业废弃物的产生量也逐年增多,对地球环境造成了严重污染,所以城市垃圾和工业废弃物的处理已成为一个急需解决的问题。

近两年来国家对环保问题的重视,也进一步督促这废弃物的治理。目前,最有效的方法是采用焚烧炉和熔融炉处理城市垃圾和产业废弃物以及再利用(例如垃圾焚烧发电)。为了适应环保产业的发展,满足处理废弃物炉窑用耐火材料的要求,需要研究和开发良好耐火材料与之相适应。

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因此,随着环保行业的发展,垃圾焚烧炉等各类废弃物熔融系统逐渐增多且技术含量提升,这对耐火材料提出了更高的要求。找耐火材料网认为,环保行业用耐火材料将成为未来行业发展的一项重要分支

废弃物处理设备与处理流程

废弃物除了日常生活排出的一般废弃物即城中垃圾和下水污泥外,还有排出量最大的工业废弃物。这些废弃物都需要进行无害化处理,其处理流程如图6-1所示。 

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废弃物处理开始于以卫生处理为目的的城市垃圾焚烧处理。

焚烧设备主要是焚烧炉,有炉箅式流动床式回转窑式等,如表6-1所示。

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炉箅式焚烧炉从炉箅下部吹入燃烧气体,驱动炉箅,使垃圾连续燃烧。由于这种处理方法适合大量处理,故在大城市广泛采用。

流动床式燃烧炉是以蓄热的沙子为载热体、瞬时焚烧垃圾的炉子。由于设备容易停转,也适合焚烧废液,故被用作焚烧中小城市的垃圾和下水污泥、工业废弃物。

回转窑式焚烧炉由于能以炉内辐射热使废弃物充分焚烧,因而广泛用于难烧的污泥、废液等工业废弃物的处理。

焚烧垃圾有门道

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焚烧炉的操作温度较低(1000℃以下),其焚烧灰为固体。由于焚烧灰中含有二噁英,而且还向大气中排放大量的CO2,因而对环境危害大。

为了能与减少焚烧炉产生的二噁英、抑制CO2大量排放、有效利用能源等,便开发了废弃物熔融处理方法,如表6-1所示,一是将焚烧炉产生的焚烧灰进行熔融;二是气化熔融


焚烧灰熔融炉主要有:将烧嘴用作热源的表面熔融炉、旋转熔融炉,使用电能的等离子熔融炉、电弧熔融炉等。所有这些熔融炉都在1400~1600t的高温下使焚烧灰熔融、渣化。

气化熔融炉主要有:热分解气化熔融炉和直接气化熔融炉。它们是不带焚烧炉的废弃物熔融设备,因而难以产生二噁英。

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热分解气化熔融炉是使用热分解炉在低温还原气氛中将垃圾热分解,同时将得到的可燃性气体和炭(炭质残渣)自燃,进行渣化。因而这种处理方法有助于减少二英,抑制CO2排出。有些情况下,则将热分解炉与旋转熔融炉组合起来使用。

直接气化熔融炉是一种将废弃物与焦炭等燃料一起,直接熔融的熔融炉,产生的可燃气体用于发电等。这种熔融方法也有助于减少二噁英,并可有效利用能源。

废弃物熔融炉(包括焚烧灰熔融炉、气化熔融炉)在1400~1600℃的高温条件下使焚烧灰熔融、液化,其残余物(熔渣)都呈液态(液相)。


熔融炉用耐火材料的选择

   一般熔融炉炉渣的C/S=0.3~1.0,但为了提高熔化效率,达到降低熔点、固化(渣化)重金属和有害物质的目的,通常对熔融物进行成分调整(常用添加CaO和SiO2的办法来完成),结果则导致碱度改变,需要对耐火材料适应性进行相应调整。

可见熔融炉用耐火材料的选择依据,不能仅仅考虑耐蚀性。起因于操作条件变化、熔渣组成改变、熔融温度波动使耐火材料的使用周期明显缩短的情况也是存在的,而适合这个条件的万能材料却是不存在的。所以,只能根据导致耐火材料损毁的主要因素来选择相应的耐火材料。现在已经肯定,熔融炉内衬耐火材料蚀损主要受熔渣成分和操作条件(温度、气氛等)的控制。

因此,选择熔融炉用耐火材料的的主要标准是

(1)熔渣碱度不小于1.0时或者Fe2O3含量高时,选择碱性(MgO、Spinel)和碳质耐火材料;而熔渣碱度C/S<1.0时,则选择Al2O3质、Cr2O3质和SiC质耐火材料;

(2)根据操作条件(温度、气氛等)不同,在选择熔融炉用耐火材料时,需要考虑以下因素:

1)由于在温度超过1450~1500℃时,耐火材料侵蚀量将急剧增加,此时,需要根据使用部位、冷却条件和炉子结构综合考虑;

2)耐火材料侵蚀损耗不仅是熔渣成分造成的,还容易受到炉内气氛和熔渣流动导致磨损;

3)具有良好的抗蚀性和抗侵润性的C和SiC质耐火材料,却存在容易受到氧化损耗的问题。


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