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回轉(zhuǎn)窯是危廢處置的關(guān)鍵設(shè)備,在國內(nèi)危廢處置行業(yè)應(yīng)用廣泛。回轉(zhuǎn)窯耐火材料的質(zhì)量影響了回轉(zhuǎn)窯能否穩(wěn)定運行。對危險廢物處理回轉(zhuǎn)窯耐火材料的選用、維護進行了分析,以供具體工程應(yīng)用參考。危險廢物根據(jù)《國家危險廢物名錄》的定義具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性、感染性等危險特性。可能對環(huán)境或者人體健康造成有害影響,需要按照危險廢物進行管理。其中危險廢物熱處理(焚燒)處置手段不僅能徹底解除廢物的毒性和危害性,而且能最大程度地減少危險廢物的體積,是廢物無害化、減量化的最有力手段。目前國內(nèi)新建的危險廢物焚燒處置工程大多優(yōu)先選用回轉(zhuǎn)窯作為危險廢物處理爐型,其可以有效處理不同形狀、相態(tài)的危險廢物。
1回轉(zhuǎn)窯介紹
回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐也稱為旋轉(zhuǎn)窯,是一個略為傾斜而內(nèi)襯耐火磚的鋼制空心圓筒,大多數(shù)廢物物料是由燃燒過程中產(chǎn)生的氣體以及窯壁傳輸?shù)臒崃考訜岬?。固體廢物從前端送入窯中進行焚燒,以旋轉(zhuǎn)來達到攪拌廢物的目的。旋轉(zhuǎn)時須保持適當傾斜度,以利固體廢物下滑。此外,廢液及廢氣可以從窯頭或二燃室送入,甚至整桶裝的廢物也可送入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐燃燒。
回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)是目前危險廢物焚燒技術(shù)中的最主流技術(shù),是應(yīng)用最多的爐型,是一種適應(yīng)性很強,能焚燒多種固體、半固體、液體、氣體廢物的多用途焚燒爐,各種不同型態(tài)及形狀(顆粒、粉狀、塊狀及桶裝)的可燃性廢物皆可送入回轉(zhuǎn)窯中焚燒。
2回轉(zhuǎn)窯耐火材料的選用要點
危險廢物在回轉(zhuǎn)窯中焚燒,一般要經(jīng)歷干燥、熱解、燃燒、燃盡等幾個階段。經(jīng)過這幾個階段,危險廢物中的有害成分在高溫作用下被充分分解和破壞,形成高溫煙氣和爐渣。這些高溫煙氣和爐渣會對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)砌筑的耐火材料造成侵蝕性破壞。
所以,危險廢物焚燒處理用的回轉(zhuǎn)窯的耐火材料應(yīng)同時具備如下特點:
(1)耐高溫性。能夠長期在800℃以上的高溫環(huán)境下運行。
(2)高強度和優(yōu)良的耐磨性?;剞D(zhuǎn)窯內(nèi)耐火材料需要具有一定的機械強度,以承受高溫時的膨脹應(yīng)力及回轉(zhuǎn)窯殼體變形形成的應(yīng)力。
(3)良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,以抵抗煙氣中化學物質(zhì)的腐蝕、能夠承受焚燒狀態(tài)下的交變熱應(yīng)力。
(4)受熱膨脹穩(wěn)定性要好。回轉(zhuǎn)窯殼體的熱膨脹系數(shù)雖然大于回轉(zhuǎn)窯耐火材料的熱膨脹系數(shù),但是殼體溫度一般都在150~300℃左右,而耐火材料承受的溫度一般都在800℃以上,這樣可能會導致耐火材料比回轉(zhuǎn)窯殼體的熱膨脹要大,而容易脫落。
(5)氣孔率要低。氣孔率高會使煙氣易通過滲透進入耐火材料中,腐蝕耐火材料本體。
3延長回轉(zhuǎn)窯耐火材料使用壽命的技術(shù)措施
焚燒的廢物由于成分復雜,對耐火材料具有很強的侵蝕作用,回轉(zhuǎn)窯耐火材料在運行一段時間后很容易出現(xiàn)耐火磚開裂,磚縫松動,圈與圈之間產(chǎn)生不同步位移和脫落等現(xiàn)象。由于回轉(zhuǎn)窯是本工程技術(shù)工藝中的關(guān)鍵設(shè)備,因此回轉(zhuǎn)窯耐火材料的壽命及脫落問題是直接影響系統(tǒng)可靠、安全運行的主要問題。建議通過以下具體措施:
(1)選擇優(yōu)秀的耐火材料供應(yīng)商,耐火材料則宜采用高強度、耐高溫、耐酸性物質(zhì)侵蝕,同時可避免玻璃等低熔點物質(zhì)粘窯的復合型耐火澆注料或耐磚。例如某危險廢物焚燒工程案例中使用的耐火材料厚度不少于300mm;化學成分為Al2O3成分不低于80%的鉻剛玉磚;顯氣孔率小于20%;最高使用溫度不低于1700℃。
(2)耐火磚尺寸的選用,根據(jù)本工程提供的危險廢物的特點進行專門的設(shè)計,綜合考慮外型尺寸。
(3)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)側(cè)設(shè)置專用的耐火材料定位防滑結(jié)構(gòu),使回轉(zhuǎn)窯在反復啟?;虿徽5倪\行狀態(tài)下,回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的耐火材料始終保持最佳的膨脹平衡及整個回轉(zhuǎn)窯耐火材料位置的不走位,防止耐火材料縱向及徑向的不正?;瑒?。
(4)采用獨特的先進施工方案,改變常規(guī)的耐火磚錯縫砌筑的規(guī)則,采用同縫砌筑,每圈自成,不與前后圈搭接,以保證在回轉(zhuǎn)窯起停時因不同步位移時不扭斷耐火磚,做到新做的襯里耐火磚在前后左右產(chǎn)生位移時不擠壓相鄰的磚塊。
(5)嚴格按照烘爐曲線進行烘爐,對實際烘爐曲線實行嚴格的管理及監(jiān)控,絕對確保實際烘爐曲線符合設(shè)計要求,保證烘爐一次驗收通過,以保證烘爐的質(zhì)量。
(6)耐火材料表面附著窯皮厚度控制。危險廢物通過進料進構(gòu)送入回轉(zhuǎn)窯本體內(nèi)進行高溫焚燒,經(jīng)過60min左右的高溫焚燒,物料被徹底焚燒成高溫煙氣和殘渣,并形成穩(wěn)定渣層,俗稱“窯皮”可以起到保護耐火層作用。窯皮厚度控制在100mm以內(nèi),如超過將導致窯胴體受力不均。
通過上述五個方面技術(shù)措施,使回轉(zhuǎn)窯耐火材料的壽命大大延長,回轉(zhuǎn)窯耐火材料的脫落問題得到了有效的解決。
4結(jié)語
危險廢物回轉(zhuǎn)窯處理的廢物成分復雜多樣,尤其是堿、硫、氯等組分揮發(fā)出來后在窯內(nèi)有很高的濃度,顯著影響危廢焚燒效率及耐火材料的壽命。
因此,危險廢物回轉(zhuǎn)窯對應(yīng)的耐火材料應(yīng)具有優(yōu)異的品質(zhì)和高度的穩(wěn)定性。
擁有熱膨脹系數(shù)很低,導熱性高,耐熱振性能好,高溫強度高,抗酸堿和鹽的侵蝕,不受金屬和熔渣的潤濕、質(zhì)輕的特質(zhì)的耐火材料適用于危險廢物回轉(zhuǎn)窯復雜的窯內(nèi)環(huán)境,選用適當?shù)钠鲋椒ㄆ鲋?,并按照科學烘爐,是保證回轉(zhuǎn)窯耐火材料質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),這些都需要在具體危險廢物焚燒處置工程實踐中摸索和掌握。
中興窯爐,專業(yè)石灰窯建造專家。