焚烧生活垃圾属于比较复杂的反应过程,一般要经过干燥、热分解以及燃烧三个步骤。焚烧炉结构包括炉排式、旋转式等,目前炉排式焚烧炉为主流类型。其主要优势体有技术完善、运行可靠、产出的灰渣比较少、适应性强,大多数固体垃圾在不采取预处理的状态下,便能投入到炉中进行焚烧。
垃圾属于不均匀混合物,构成元素的类型及热值等都有差异,因此,需要焚烧炉内衬的耐火材料,在理化性能上可满足各阶段的运行需要。垃圾焚烧炉运行温度通常在1200 ℃以内,而实际焚烧中形成的不同成分的气体,或多或少会侵蚀耐火材料。另外,垃圾焚烧期间,会在炉内以高温的状态不断移动,这对底部与侧墙等均会带来磨损及热冲击。
在此情况下,应用到焚烧炉上的耐火材料应满足以下要求:其一,要有较好的强度及耐磨性能,抵御固体颗粒引发的磨损与气流冲刷。其二,具有抗压、抗折高,不易变形的物理性能,且整体结构的稳定性较好,并且拥有抗腐蚀的能力,以抵御垃圾中的酸性成分对其腐蚀。其三,具有较好的抗热震性,避免炉内高温损坏材料。其四,可以抵抗一氧化碳等气体的侵蚀,防止因此出现内衬崩裂的问题。其五,拥有耐高温、耐热及隔热等性能。
焚烧炉中耐火材料的一般分成两类,即定型耐火制品以及不定形耐火材料。其中,前者一般是粘土砖、高铝砖与碳化硅砖;后者有粘土质与碳化硅质的浇注料、高铝质的可塑料。目前,由碳化硅质的浇注料搭配磷酸盐形成的耐火材料,在耐磨损方面具有良好的表现,因此在实际垃圾焚烧项目中,该种材料的用量持续增加。
不定形的耐火材料,具有优异的施工性能,可根据焚烧炉的具体使用条件选出更合适的品种。比如,机械炉排式的焚烧炉,不同部分使的用耐火材料是有区别的。投料位置的温度一般在550 ℃上下。由于垃圾会对材料表面造成冲击磨损,再加上垃圾内携带一定量的水分,因此容易发生热剥离的情况。因此,该区域工作层使用的材料需具有更好的强度,同时具备抗热震性。在非向火面,需使用隔热效果好的浇注料。在炉排处的墙体,实际承受的温度通常会超过800 ℃,而且垃圾也会引起磨损,因此确定此区域第一层的耐火材料应具备耐磨损性、耐高温烟气侵蚀性,其他基层可选择导热系数偏小的材料。在炉膛的前后拱与墙体等区域,由于会接触到高温烟气,容易发生化学侵蚀的情况,应选择刚玉材料;在落灰斗区域,实际温度相对不高,基本维持在450 ℃上下,但会因为垃圾焚烧的残余物质发生磨损,因此应选择强度较大的材料。