垃圾热处理炉的工作流程及耐火材料选择依据

　　前言

　　随着全球城镇化和工业化的飞速发展，城市垃圾和工业垃圾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垃圾的处理已成为一个急需解决的问题。

　　国家对环保问题的重视，督促着废弃物的治理。目前，较有效的垃圾处理方法是填埋、焚烧、热降解以及能源再利用（如垃圾焚烧发电）。为了满足垃圾处理炉窑耐火隔热衬用耐火材料的要求，需要开发与之相适应的优质耐火材料及炉衬结构。

　　垃圾焚烧炉对各类垃圾分类处理的带来了垃圾处理的技术含量提升，同时对垃圾处理炉耐火材料提出了更高的要求。

　　垃圾处理设备与处理流程

　　除了日常生活排出的一般垃圾即城中垃圾和下水污泥外，还有排出量最大的工业垃圾，这些垃圾都需要进行无害化处理。

　　垃圾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。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、工业垃圾。

　　焚烧垃圾有门道

　　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，开发了垃圾熔融处理方法，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1400～1600℃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垃圾熔融设备，因而难以产生二噁英。

　　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噁英，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垃圾与焦炭等燃料一起，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。

　　垃圾熔融炉(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。也应随操作条件变化、熔渣组成改变、熔融温度波动使耐火材料的使用寿命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、尖晶石型) 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)由于垃圾处理炉内温度超过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，却容易受到氧化损耗。

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