淺談爐排式垃圾焚燒爐用耐材損毀及對(duì)策

　　當(dāng)焚燒的垃圾為不同組成的非均勻性混合物時(shí)，其類型、數(shù)量和熱值方面也有很大不同。為此內(nèi)襯的物理和化學(xué)性能應(yīng)適應(yīng)操作期間不同階段的要求。垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過1200℃，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)部的磨損和沖擊）要求優(yōu)質(zhì)耐火材料內(nèi)襯，而且需求量也將不斷增加。

　　焚燒爐燃燒室，由于溫度高達(dá)1000℃以上，廢棄物的投入必然引起溫度的變化，因而要求耐火材料不僅耐磨、耐蝕、難附著，而且還要抗堿、抗氧化性。爐排的下部側(cè)墻還受到垃圾磨損、熔渣附著等作用。

圖1 焚燒爐燃燒室后拱部位用耐火材料

　　因此，一般爐排爐爐墻損毀集中在前后拱區(qū)耐火材料以及二、三段爐排側(cè)墻耐火磚等，尤其是帶空冷結(jié)構(gòu)的爐墻容易出現(xiàn)凸起“鼓包”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至倒塌。本文對(duì)這幾個(gè)關(guān)鍵部位的損毀進(jìn)行分析，并提供相關(guān)對(duì)策，僅供參考。

　　前后拱區(qū)耐材侵蝕結(jié)灰

　　前、后拱區(qū)由于溫度較高，直接接觸高溫?zé)煔饧帮w灰，導(dǎo)致耐火材料侵蝕損毀嚴(yán)重，灰渣附著嚴(yán)重，甚至脫落。圖1為蘇州某公司西格斯500t焚燒爐1年后照片，根據(jù)殘襯分析結(jié)果可知，灰渣與本體材料反應(yīng)明顯，大量低融物的生成與侵蝕是導(dǎo)致后拱區(qū)鋼板燒紅而被迫停爐的主要原因。

　　目前用于前后拱區(qū)耐火內(nèi)襯材料大多是具有耐火、耐磨、抗熱震性好以及抗沖刷性強(qiáng)等的剛玉莫來石或莫來石系氧化物材料，在焚燒爐氣氛中，氧化物材容易與垃圾飛灰等反應(yīng)，并侵蝕滲透，產(chǎn)生灰渣附著現(xiàn)象，因此焚燒爐內(nèi)襯運(yùn)行過程中需要停爐清灰。與氧化物材料相比而碳化硅等非氧化物材料，不僅具有耐火性好、硬度高以及抗熱震性好等特點(diǎn)，而且碳化硅材料不易潤(rùn)濕且耐腐蝕性好，因此，具有良好的抗灰渣侵蝕及附著性，很大程度上解決了垃圾飛灰附著的問題。開發(fā)的剛玉-碳化硅、碳化硅質(zhì)材料指標(biāo)如表1所示，廣泛應(yīng)用于第一通道和焚燒爐斜頂部位，如圖2、3所示，使用效果良好。

圖2 第一通道水冷壁管部位爐襯

圖3水冷式斜頂用碳化硅爐襯

　　對(duì)抗灰渣侵蝕實(shí)驗(yàn)后試樣的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，圖4結(jié)果表明，不含碳化硅的氧化物材料灰渣與本體材料反應(yīng)界面不清晰，侵蝕滲透嚴(yán)重，而含碳化硅材料與灰渣反應(yīng)界面清晰，灰渣很難侵蝕本體材料，不易附著；而且隨著碳化硅含量增高，界面約越明顯，材料抗灰渣侵蝕性越好。

　　空冷式爐墻“鼓包”

　　希格斯?fàn)t排或者馬丁爐排在二、三及四段爐排側(cè)墻部位均采用空冷式爐墻，一般設(shè)有60mm空氣夾層，工作層耐火磚是114mm（希格斯）和176mm（卡萬塔）耐火磚。這種結(jié)構(gòu)爐墻在使用過程中，由于垃圾濕度或者熱值波動(dòng)導(dǎo)致爐內(nèi)溫差波動(dòng)而引起的熱應(yīng)力，以及反復(fù)停、起爐操作造成的結(jié)構(gòu)應(yīng)力雙重作用下，容易導(dǎo)致高溫段爐墻因應(yīng)力集中而“鼓包”，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)脫落或倒塌現(xiàn)象。

　　圖5是深圳某爐排爐使用1年后由于爐墻“鼓包”而檢修的照片，空氣夾層由原設(shè)計(jì)的60mm增寬至100mm以上，而且材料工作面灰渣附著嚴(yán)重。調(diào)研發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)爐墻“鼓包”，除了因垃圾濕度或者熱值波動(dòng)導(dǎo)致爐內(nèi)溫差波動(dòng)以及反復(fù)停、起爐操作的原因外，目前應(yīng)用的空冷式爐墻設(shè)計(jì)中側(cè)墻4層結(jié)構(gòu)單元中（1880mm寬）存在拉固力不夠的問題，筆者認(rèn)為可以采用增加4層的結(jié)構(gòu)單元中錨固磚個(gè)數(shù)，尤其是在焚燒爐爬坡處和不同爐排段爐墻連接處增加拉鉤磚，有利于提高單元的拉固力。另外，拉鉤磚的強(qiáng)度不符合要求、拉鉤磚的金屬件制作以及安裝不達(dá)標(biāo)、爐墻砌筑水平較差也在很大程度上影響側(cè)墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，需要加強(qiáng)產(chǎn)品生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工的管控。

圖5 焚燒爐側(cè)墻凸起照片

　　結(jié)論

　　前、后拱部位由于溫度較高，受煙氣和垃圾灰的侵蝕、滲透及沖刷嚴(yán)重，采用含碳化硅材料能大大提高爐襯的抗灰渣侵蝕滲透以及灰渣抗附著性。另外，可以采用增加錨固磚設(shè)計(jì)提高單元結(jié)構(gòu)的拉固力，能一定程度上緩解爐墻“鼓包”問題。另外，提高拉鉤磚的強(qiáng)度、拉鉤磚的金屬件制作和安裝質(zhì)量以及爐墻砌筑水平等，也在很大程度上改善側(cè)墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。