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回轉窯耐火材料的選用及維護技術

發布日期: 2017年05月02日 瀏覽: 字體:

  回轉窯是危廢處置的關鍵設備,在國內危廢處置行業應用廣泛。回轉窯耐火材料的質量影響了回轉窯能否穩定運行。對危險廢物處理回轉窯耐火材料的選用、維護進行了分析,以供具體工程應用參考。危險廢物根據《國家危險廢物名錄》的定義具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應性、感染性等危險特性。可能對環境或者人體健康造成有害影響,需要按照危險廢物進行管理。其中危險廢物熱處理(焚燒)處置手段不僅能徹底解除廢物的毒性和危害性,而且能最大程度地減少危險廢物的體積,是廢物無害化、減量化的最有力手段。目前國內新建的危險廢物焚燒處置工程大多優先選用回轉窯作為危險廢物處理爐型,其可以有效處理不同形狀、相態的危險廢物。

  1 回轉窯介紹

  回轉窯式焚燒爐也稱為旋轉窯,是一個略為傾斜而內襯耐火磚的鋼制空心圓筒,大多數廢物物料是由燃燒過程中產生的氣體以及窯壁傳輸的熱量加熱的。固體廢物從前端送入窯中進行焚燒,以旋轉來達到攪拌廢物的目的。旋轉時須保持適當傾斜度,以利固體廢物下滑。此外,廢液及廢氣可以從窯頭或二燃室送入,甚至整桶裝的廢物也可送入回轉窯焚燒爐燃燒。

  回轉窯焚燒技術是目前危險廢物焚燒技術中的最主流技術,是應用最多的爐型,是一種適應性很強,能焚燒多種固體、半固體、液體、氣體廢物的多用途焚燒爐,各種不同型態及形狀(顆粒、粉狀、塊狀及桶裝)的可燃性廢物皆可送入回轉窯中焚燒。

  2 回轉窯耐火材料的選用要點

  危險廢物在回轉窯中焚燒,一般要經歷干燥、熱解、燃燒、燃盡等幾個階段。經過這幾個階段,危險廢物中的有害成分在高溫作用下被充分分解和破壞,形成高溫煙氣和爐渣。這些高溫煙氣和爐渣會對回轉窯內砌筑的耐火材料造成侵蝕性破壞。

  所以,危險廢物焚燒處理用的回轉窯的耐火材料應同時具備如下特點:

  (1)耐高溫性。能夠長期在 800 ℃以上的高溫環境下運行。

  (2)高強度和優良的耐磨性。 回轉窯內耐火材料需要具有一定的機械強度,以承受高溫時的膨脹應力及回轉窯殼體變形形成的應力。

  (3)良好的化學穩定性和熱穩定性,以抵抗煙氣中化學物質的腐蝕、能夠承受焚燒狀態下的交變熱應力。

  (4)受熱膨脹穩定性要好。 回轉窯殼體的熱膨脹系數雖然大于回轉窯耐火材料的熱膨脹系數,但是殼體溫度一般都在150~300 ℃左右,而耐火材料承受的溫度一般都在 800 ℃以上,這樣可能會導致耐火材料比回轉窯殼體的熱膨脹要大,而容易脫落。

  (5)氣孔率要低。氣孔率高會使煙氣易通過滲透進入耐火材料中,腐蝕耐火材料本體。

  3 延長回轉窯耐火材料使用壽命的技術措施

  焚燒的廢物由于成分復雜,對耐火材料具有很強的侵蝕作用,回轉窯耐火材料在運行一段時間后很容易出現耐火磚開裂,磚縫松動,圈與圈之間產生不同步位移和脫落等現象。由于回轉窯是本工程技術工藝中的關鍵設備,因此回轉窯耐火材料的壽命及脫落問題是直接影響系統可靠、安全運行的主要問題。建議通過以下具體措施:

  (1)選擇優秀的耐火材料供應商,耐火材料則宜采用高強度、耐高溫、耐酸性物質侵蝕,同時可避免玻璃等低熔點物質粘窯的復合型耐火澆注料或耐磚。例如某危險廢物焚燒工程案例中使用的耐火材料厚度不少于300mm;化學成分為Al2O3 成分不低于80%的鉻剛玉磚;顯氣孔率小于20%;最高使用溫度不低于1700℃。

  (2)耐火磚尺寸的選用,根據本工程提供的危險廢物的特點進行專門的設計,綜合考慮外型尺寸。

  (3)在回轉窯內側設置專用的耐火材料定位防滑結構,使回轉窯在反復啟停或不正常的運行狀態下,回轉窯內的耐火材料始終保持最佳的膨脹平衡及整個回轉窯耐火材料位置的不走位,防止耐火材料縱向及徑向的不正常滑動。

  (4)采用獨特的先進施工方案,改變常規的耐火磚錯縫砌筑的規則,采用同縫砌筑,每圈自成,不與前后圈搭接,以保證在回轉窯起停時因不同步位移時不扭斷耐火磚,做到新做的襯里耐火磚在前后左右產生位移時不擠壓相鄰的磚塊。

  (5)嚴格按照烘爐曲線進行烘爐,對實際烘爐曲線實行嚴格的管理及監控,絕對確保實際烘爐曲線符合設計要求,保證烘爐一次驗收通過,以保證烘爐的質量。

  (6)耐火材料表面附著窯皮厚度控制。危險廢物通過進料進構送入回轉窯本體內進行高溫焚燒,經過60min 左右的高溫焚燒,物料被徹底焚燒成高溫煙氣和殘渣,并形成穩定渣層,俗稱“窯皮”可以起到保護耐火層作用。窯皮厚度控制在100mm以內,如超過將導致窯胴體受力不均。

  通過上述五個方面技術措施,使回轉窯耐火材料的壽命大大延長,回轉窯耐火材料的脫落問題得到了有效的解決。

  4 結語

  危險廢物回轉窯處理的廢物成分復雜多樣,尤其是堿、硫、氯等組分揮發出來后在窯內有很高的濃度,顯著影響危廢焚燒效率及耐火材料的壽命。

  因此,危險廢物回轉窯對應的耐火材料應具有優異的品質和高度的穩定性。

  擁有熱膨脹系數很低,導熱性高,耐熱振性能好,高溫強度高,抗酸堿和鹽的侵蝕,不受金屬和熔渣的潤濕、質輕的特質的耐火材料適用于危險廢物回轉窯復雜的窯內環境,選用適當的砌筑方法砌筑,并按照科學烘爐,是保證回轉窯耐火材料質量的重要環節,這些都需要在具體危險廢物焚燒處置工程實踐中摸索和掌握。



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