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废弃物焚烧炉的工作流程及所用耐火材料选择

浏览:112 发表时间:2020-07-25 10:19:05


废弃物处理设备与处理流程    

废弃物除了日常生活排出的一般废弃物即城中垃圾和下水污泥外,还有排出量工业废弃物。这些废弃物都需要进行无害化处理,其处理流程如图1所示。

 

废弃物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,如表1所示。

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、工业废弃物。

回转窑式焚烧炉由于能以炉内辐射热使废弃物充分焚烧,因而广泛用于难烧的污泥、废液等工业废弃物的处理。

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。

为了能与减少焚烧炉产生的二噁英、CO2大量排放、有效利用能源等,便开发了废弃物熔融处理方法,如表6-1所示,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1400~1600t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废弃物熔融设备,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,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废弃物与焦炭等燃料一起,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。

废弃物熔融炉(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。起因于操作条件变化、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、Spinel)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)由于在温度超过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,却存在容易受到氧化损耗的问题。



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