機(jī)械爐排式垃圾焚燒爐及耐火材料配置

隨著各國(guó)工業(yè)化的快速進(jìn)展和城市人口的迅速膨脹，給城市管理帶來的重大問題之一是：城市垃圾和工業(yè)廢棄物的急劇增多對(duì)城市自然環(huán)境和居民生活環(huán)境造成的嚴(yán)重污染 ，這致使人們的工作和生活乃至人們的精神狀態(tài)都受到嚴(yán)重的不良影響。因此，對(duì)城市垃圾和工業(yè)廢棄物的妥善處理已成為城市管理工作亟待解決的一個(gè)緊迫的問題。

近年來，世界各國(guó)為緩解與日俱增的城市生活垃圾和工業(yè)廢棄物給城市管理和居民生活帶來的嚴(yán)重不利影響，相繼投入大量的人力物力與資金，積研究和開發(fā)了各種處理措施，探討了多種途徑，不僅積累了豐富的成功經(jīng)驗(yàn)，而且取得了較好的效果，大幅度地減少了垃圾處理用地，并可實(shí)現(xiàn)部分資源再利用，使之變廢為寶，為改進(jìn)城市衛(wèi)生狀況和加強(qiáng)環(huán)境管理創(chuàng)造了有利條件，為創(chuàng)建文明城市提供了基本保證。

機(jī)械爐排焚燒爐是較早發(fā)展的垃圾焚燒爐型式，經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展， 技術(shù)也日臻完善， 運(yùn)行可靠性高， 是目前垃圾焚燒爐市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品， 其數(shù)量占全世界垃圾焚燒市場(chǎng)總量的 80%以上。該類爐型的勢(shì)在于技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、適應(yīng)性廣，絕大部分固體垃圾不需要任何預(yù)處理可直接進(jìn)爐燃燒。

1、機(jī)械爐排式垃圾焚燒爐簡(jiǎn)介

機(jī)械爐排垃圾焚燒爐的爐排分為三個(gè)區(qū)域：干燥區(qū)、燃燒區(qū)和燃燼區(qū)。在推料器的作用下，垃圾首入干燥區(qū)，通過爐排的動(dòng)作，垃圾在爐排上往前移動(dòng)到燃燒區(qū)，后到達(dá)燃燼區(qū)。

機(jī)械爐排是分為固定爐排、滑動(dòng)爐排和翻轉(zhuǎn)爐排，爐排的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過液壓連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)完成，固定爐排與翻動(dòng)爐排之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)垃圾向上翻滾，使垃圾在移動(dòng)的過程中得以均勻混合，有利于著火和燃燒。

一次風(fēng)從爐排片背面通過前端設(shè)置的水平孔吹入。爐排片的側(cè)面經(jīng)過精加工。每排爐排片相互為固定裝配，成為一個(gè)整體，空氣無法通過間隙，這樣的設(shè)計(jì)能有效減少漏灰量，同時(shí)也避免了任何被抬起的可能。每列爐排都由形狀特別的耐火鑄鐵件分隔，爐排片和分隔的鑄鐵件都采用含Cr、Ni、Mo 等合金元素的耐熱、 耐蝕、耐磨鑄件，使用壽命長(zhǎng)。 

爐排片的側(cè)面和上表面經(jīng)過精加工，有效避免了磨損，同時(shí)活動(dòng)爐排和固定爐排都與側(cè)墻之間留有合理的膨脹間隙，保證運(yùn)行期間爐排不會(huì)與側(cè)墻摩擦。由于爐排材質(zhì)的選用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理，爐排的整體使用壽命能達(dá)到 80000 小時(shí)。

2、機(jī)械爐排式垃圾焚燒爐工作原理

垃圾通過進(jìn)料斗進(jìn)入傾斜向下的爐排（爐排分為干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū)），由于爐排之間的交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，將垃圾向下方推動(dòng)，使垃圾依次通過爐排上的各個(gè)區(qū)域（垃圾由一個(gè)區(qū)進(jìn)入到另一區(qū)時(shí)， 起到一個(gè)大翻身的作用），直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進(jìn)入并與垃圾混合，高溫?zé)煔馔ㄟ^鍋爐的受熱面產(chǎn)生熱蒸汽，同時(shí)煙氣也得到冷卻，后煙氣經(jīng)煙氣處理裝置處理后排出。

圖片圖注：機(jī)械爐排式焚燒爐示意圖

3、機(jī)械爐排式垃圾焚燒爐耐火材料的選擇

當(dāng)焚燒的垃圾為量同組成的非均勻性混合物時(shí) , 其類型、數(shù)量和熱含量方面也有很大量同。為此內(nèi)襯的物量和化學(xué)性能應(yīng)適應(yīng)操作期間量同階段的要求。垃圾焚燒爐的工作溫度一般量超過1400 ℃ ，但復(fù)雜的工作環(huán)境（如氣體的侵蝕、垃圾在高溫移動(dòng)過程中對(duì)爐體內(nèi)的磨損和沖擊）要求質(zhì)的耐火材量?jī)?nèi)襯，而且需求量也量斷增加。

通常要求耐火材量有如下特點(diǎn)： 1）高強(qiáng)度和良好的耐磨性 , 以抵抗固體物量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） 良好的熱沖擊穩(wěn)定性 , 以抵抗?fàn)t溫的變化對(duì)材量的破壞；4）良好的抗侵蝕能量 , 以避免侵蝕而引起爐襯崩裂；5）良好的高溫強(qiáng)度和耐熱、隔熱性。

機(jī)械爐排垃圾焚燒爐依據(jù)垃圾燃燒過程可以分為干燥區(qū)、燃燒區(qū)和燃盡區(qū)，按照位置可以分為垃圾推料器給料口區(qū)、爐排側(cè)墻、前后拱區(qū)和排渣口；這些不同的區(qū)域爐襯所受的溫度、機(jī)械強(qiáng)度和氣氛都不相同，需要根據(jù)各自的特點(diǎn)選用相應(yīng)的耐火材料。

垃圾給料口，位于焚燒爐干燥區(qū)，煙氣溫度一般在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或耐磨強(qiáng)度較好的莫來石澆注料；焚燒爐燃燒區(qū)，由于溫度高達(dá)1000℃左右，靠爐排側(cè)墻還受到垃圾磨損、熔渣附著等作用，普遍使用耐磨損、難附著、抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)的SiC掛磚。

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并且此處的煙溫更高，多使用高鋁質(zhì)材料的鉻剛玉、 SiC或莫來石預(yù)制掛磚及澆注料。排渣口部位溫度較低(400～500℃)，通常使用強(qiáng)度較高的高鋁質(zhì)澆注料?？傊?，焚燒爐的燃燒溫度< 1200℃時(shí)，由于硅質(zhì)結(jié)合劑結(jié)合的SiC制品在應(yīng)用中形成環(huán)繞SiC晶粒的致密惰性層，SiC含量不同的材料均適于作其內(nèi)襯；燃燒溫度>1250℃時(shí)，焚燒爐內(nèi)熔融侵蝕氣氛較為強(qiáng)烈，高鋁制品的鉻剛玉等耐火材料于SiC質(zhì)的制品。

4、結(jié)語

垃圾焚燒爐的可靠運(yùn)行在很大程度上取決于耐火材料質(zhì)量的穩(wěn)定和可靠性， 更取決于耐火材料的合理設(shè)計(jì)、選材以及維護(hù)。目前，以鋁礬土、黏土原料為主的耐火材料產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足焚燒爐大型化和日益惡化的工況需要，焚燒爐用耐火材料的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也逐漸發(fā)生了變化。 

同時(shí)，在環(huán)保管控日趨嚴(yán)厲的形勢(shì)下，耐火材料行業(yè)面臨前所未有的新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)。鑒于此，建議垃圾焚燒爐用耐火材料研究從以下幾個(gè)方向發(fā)展：1）完善爐排式垃圾焚燒爐用耐火材料，合理設(shè)計(jì)爐墻結(jié)構(gòu)，提高爐墻穩(wěn)定性；2）開發(fā)焚燒爐關(guān)鍵部位耐火材料產(chǎn)品，解決垃圾磨損、飛灰附著、熔渣侵蝕以及剝落嚴(yán)重等問題；3）研究濕法噴涂、泵送等施工技術(shù)在焚燒爐上的應(yīng)用，提高施工效率，同時(shí)提高不定形產(chǎn)品比例；4）研究焚燒爐用后廢棄耐火材料再利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。