垃圾焚烧炉用耐火材料的使用现状及发展趋势

2垃圾焚烧炉用耐火材料
2.1一般要求
当焚烧的垃圾为不同组成的非均匀性混合物时，其类型、数量和热含量方面也有很大不同。为此内衬的物理和化学性能应适应操作期间不同阶段的要求。垃圾焚烧炉的工作温度一般不超过1400℃，但复杂的工作环境(如气体的侵蚀、垃圾在高温移动过程中对炉体内部的磨损和冲击)要求优质耐火材料内衬，而且需求量也将不断增加。通常要求耐火材料有如下特点：①良好的体积稳定性；②良好的高温强度和耐磨性；③良好的耐酸性；④良好的抗震稳定性；⑤良好的抗侵蚀性(CO、Cl2、SO2、HCl、碱金属蒸汽等)；⑥良好的施工性(不定形)；⑦良好的耐热、隔热性。
2.2耐火材料的选择依据
不同的焚烧炉其操作条件不同，内部使用温度不同所需耐火材料的性能也不同，因而应根据其工作环境和使用温度选择不同性能的耐火材料。表1给出了焚烧炉用耐火材料的典型性能。
表1焚烧炉用耐火材料的典型性能

2.2.1根据工作环境选择耐火材料
在焚烧炉的投入部位，由于废弃物的投入和落下都需与材料接触，同时投入口的温度经常变化，因而要求耐火材料有良好的耐磨性和耐热震稳定性，可选用粘土砖；在干燥室和燃烧室内，废弃物与炉衬在高温下直接接触，一方面炉渣会附着在炉衬上，另一方面杂质也会侵入炉衬，同时废弃物的投入必然引起温度的变化，因而要求耐火材料不仅耐磨、耐蚀、难附着，而且还要抗碱、抗氧化性，一般选用粘土砖、高铝砖、SiC砖、浇注料和可塑料；在管道和气体冷却部位，由于喷水、杂质人侵和温度变化，所以要求耐火材料抗碱、耐水、耐热震性，可选浇注料；在流动床式焚烧炉的流动床部位，高温沸腾沙与废弃物的混合过程中，不仅对炉衬有冲刷，而且有杂质侵入，因而所选炉衬要耐磨、抗碱，常用粘土砖和浇注料；在回转窑式焚烧炉的回转窑部位，废弃物需不停回转且废弃物的加入引起温度的变化，因而要求材料耐磨、耐热震性，一般选用粘土砖、高铝砖、SiC砖或浇注料。
总之，垃圾焚烧炉用耐火材料大致分为耐火砖和不定形耐火材料，前者包括粘土砖、高铝砖、碳化硅砖，后者以粘土质、高铝质、碳化硅质浇注料和粘土质、高铝质可塑料为主。
2.2.2根据使用温度选择耐火材料
不同的焚烧炉，不同的使用部位，使用温度不同：燃烧室的室顶、侧壁、烧嘴其使用温度为1000-1400℃，可选用耐火度为1750-1790℃的高铝砖及粘土砖，也可选用耐火度为1750-1790℃的可塑料；炉箅侧的上部、中部、下部其使用温度为1000-1200℃，可选用碳化硅砖或耐火度为1710-1750℃的粘土砖，也可选用耐磨浇注料；二次燃烧室的室顶、侧壁其使用温度为800-1000℃，可选用耐火度低于1750℃的粘土砖或粘土质浇注料；热交换室的室顶、侧壁，喷射室的室顶、侧壁、室底其使用温度低于600℃，可选用耐火度低于1710℃的粘土砖或粘土质浇注料；调整烟道和烟道的使用温度为600℃，可选用耐火度低于1670℃的粘土砖或粘土质浇注料。
以上焚烧炉用耐火材料的选择依据应视具体情况而论，对不同类型的焚烧炉应结合多方面的因素由设备操作期间出现的最苛刻的情况决定。
2.2.3垃圾焚烧炉耐火材料的应用
随着垃圾焚烧炉的连续化、资源化、自动化，焚烧炉耐火材料的使用也发生了巨大的变化，目前以不定形耐火材料的使用占多数，日本约占75%左右。我国焚烧炉耐火材料以洛阳耐火材料厂和洛阳耐火材料研究院(以下简称洛耐院)生产的为主，根据实际情况开发不同性能的耐火材料产品：深圳环卫综合处理厂焚烧炉炉衬采用洛耐院开发的SiC制品；深圳龙岗引进加拿大CAO垃圾焚烧炉，其全套耐火材料(包括耐火浇注料)均由耐研院设计、生产、施工和参与调试；天津钢管公司引进英国Davy公司的回转窑，其耐火浇注料也由耐研院研制、生产。就焚烧炉耐火材料的开发技术而言，日本走在了前列，不仅有使用温度从低温到1800℃的各种喷涂可塑料，而且有高强度磷酸盐结合和轻质隔热可塑料，与浇注料相比喷涂可塑料具有抗热震性好、抗化学侵蚀强、施工后不用养护、可直接加热而不发生爆炸、价格也比耐火度相同的浇注料便宜等优点，因而得到普遍的推广应用。据文献(《耐火信息》，1999,Mar15)报道：在日本，喷涂可塑料在炉箅式焚烧炉上使用七年后，炉壁仍保持完好状态。
3影响垃圾焚烧炉使用寿命的因素
垃圾焚烧炉的技术性能和经济效益主要受到炉衬用耐火材料的影响，而炉内气氛、使用温度、熔融物的侵蚀以及应力在不同程度上影响了耐火材料的使用寿命，从而影响了整个焚烧炉的使用寿命。因此，分析探讨其影响因素显得尤为重要。