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回转窑耐火材料的选用及维护技术

回转窑是危废处置的关键设备,在国内危废处置行业应用广泛。回转窑耐火材料的质量影响了回转窑能否稳定运行。对危险废物处理回转窑耐火材料的选用、维护进行了分析,以供具体工程应用参考。危险废物根据《国家危险废物名录》的定义具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性、感染性等危险特性。可能对环境或者人体健康造成有害影响,需要按照危险废物进行管理。其中危险废物热处理(焚烧)处置手段不仅能彻底解除废物的毒性和危害性,而且能最大程度地减少危险废物的体积,是废物无害化、减量化的最有力手段。目前国内新建的危险废物焚烧处置工程大多优先选用回转窑作为危险废物处理炉型,其可以有效处理不同形状、相态的危险废物。

 

 

1.回转窑介绍

 

       回转窑式焚烧炉也称为旋转窑,是一个略为倾斜而内衬耐火砖的钢制空心圆筒,大多数废物物料是由燃烧过程中产生的气体以及窑壁传输的热量加热的。固体废物从前端送入窑中进行焚烧,以旋转来达到搅拌废物的目的。旋转时须保持适当倾斜度,以利固体废物下滑。此外,废液及废气可以从窑头或二燃室送入,甚至整桶装的废物也可送入回转窑焚烧炉燃烧。

 

       回转窑焚烧技术是目前危险废物焚烧技术中的最主流技术,是应用最多的炉型,是一种适应性很强,能焚烧多种固体、半固体、液体、气体废物的多用途焚烧炉,各种不同型态及形状(颗粒、粉状、块状及桶装)的可燃性废物皆可送入回转窑中焚烧。

 

2.回转窑耐火材料的选用要点

 

       危险废物在回转窑中焚烧,一般要经历干燥、热解、燃烧、燃尽等几个阶段。经过这几个阶段,危险废物中的有害成分在高温作用下被充分分解和破坏,形成高温烟气和炉渣。这些高温烟气和炉渣会对回转窑内砌筑的耐火材料造成侵蚀性破坏。

 

       所以,危险废物焚烧处理用的回转窑的耐火材料应同时具备如下特点:

 

(1)耐高温性。能够长期在 800 ℃以上的高温环境下运行。

 

(2)高强度和优良的耐磨性。 回转窑内耐火材料需要具有一定的机械强度,以承受高温时的膨胀应力及回转窑壳体变形形成的应力。

 

(3)良好的化学稳定性和热稳定性,以抵抗烟气中化学物质的腐蚀、能够承受焚烧状态下的交变热应力。

 

(4)受热膨胀稳定性要好。 回转窑壳体的热膨胀系数虽然大于回转窑耐火材料的热膨胀系数,但是壳体温度一般都在150~300 ℃左右,而耐火材料承受的温度一般都在 800 ℃以上,这样可能会导致耐火材料比回转窑壳体的热膨胀要大,而容易脱落。

 

(5)气孔率要低。气孔率高会使烟气易通过渗透进入耐火材料中,腐蚀耐火材料本体。

 

3. 延长回转窑耐火材料使用寿命的技术措施

 

      焚烧的废物由于成分复杂,对耐火材料具有很强的侵蚀作用,回转窑耐火材料在运行一段时间后很容易出现耐火砖开裂,砖缝松动,圈与圈之间产生不同步位移和脱落等现象。由于回转窑是本工程技术工艺中的关键设备,因此回转窑耐火材料的寿命及脱落问题是直接影响系统可靠、安全运行的主要问题。建议通过以下具体措施:

 

(1)选择优秀的耐火材料供应商,耐火材料则宜采用高强度、耐高温、耐酸性物质侵蚀,同时可避免玻璃等低熔点物质粘窑的复合型耐火浇注料或耐砖。例如某危险废物焚烧工程案例中使用的耐火材料厚度不少于300mm;化学成分为Al2O3 成分不低于80%的铬刚玉砖;显气孔率小于20%;最高使用温度不低于1700℃。

 

(2)耐火砖尺寸的选用,根据本工程提供的危险废物的特点进行专门的设计,综合考虑外型尺寸。

 

(3)在回转窑内侧设置专用的耐火材料定位防滑结构,使回转窑在反复启停或不正常的运行状态下,回转窑内的耐火材料始终保持最佳的膨胀平衡及整个回转窑耐火材料位置的不走位,防止耐火材料纵向及径向的不正常滑动。

 

(4)采用独特的先进施工方案,改变常规的耐火砖错缝砌筑的规则,采用同缝砌筑,每圈自成,不与前后圈搭接,以保证在回转窑起停时因不同步位移时不扭断耐火砖,做到新做的衬里耐火砖在前后左右产生位移时不挤压相邻的砖块。

 

(5)严格按照烘炉曲线进行烘炉,对实际烘炉曲线实行严格的管理及监控,绝对确保实际烘炉曲线符合设计要求,保证烘炉一次验收通过,以保证烘炉的质量。

 

(6)耐火材料表面附着窑皮厚度控制。危险废物通过进料进构送入回转窑本体内进行高温焚烧,经过60min 左右的高温焚烧,物料被彻底焚烧成高温烟气和残渣,并形成稳定渣层,俗称“窑皮”可以起到保护耐火层作用。窑皮厚度控制在100mm以内,如超过将导致窑胴体受力不均。

 

       通过上述五个方面技术措施,使回转窑耐火材料的寿命大大延长,回转窑耐火材料的脱落问题得到了有效的解决。

 

4.结语

 

       危险废物回转窑处理的废物成分复杂多样,尤其是碱、硫、氯等组分挥发出来后在窑内有很高的浓度,显著影响危废焚烧效率及耐火材料的寿命。

 

        因此,危险废物回转窑对应的耐火材料应具有优异的品质和高度的稳定性。

 

       拥有热膨胀系数很低,导热性高,耐热振性能好,高温强度高,抗酸碱和盐的侵蚀,不受金属和熔渣的润湿、质轻的特质的耐火材料适用于危险废物回转窑复杂的窑内环境,选用适当的砌筑方法砌筑,并按照科学烘炉,是保证回转窑耐火材料质量的重要环节,这些都需要在具体危险废物焚烧处置工程实践中摸索和掌握。
 

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