耐火砖在垃圾焚烧炉炉墙中的应用

垃圾焚烧炉的工作温度一般不超过1200℃，但复杂的工作环境(如气体侵蚀、垃圾在高温运动过程中对炉体内部的磨损和冲击)要求质耐火材料，需求会不断增加。废弃物的投入然导致温度变化，因此要求耐火材料不仅耐磨、耐腐蚀、难以附着，而且耐碱、抗氧化。炉排下侧墙也受到垃圾磨损、熔渣附着等作用。因此，一般炉排炉墙的损坏集中在前后拱区的耐火材料和二、三段炉排侧墙的耐火砖，特别是带空冷结构的炉墙容易凸起鼓包，严重时甚至倒塌。以下是对这些关键部位损坏的分析，并提供相关对策，仅供参考。

 

 

锅炉墙是锅炉的重要组成部分，起到密封、绝热、防磨、防腐、形成烟道的作用。使用的耐火材料通常需要良好的体积稳定性、强度和耐火性和绝热性。垃圾焚烧锅炉由于燃烧垃圾含水量高，成分复杂，垃圾燃烧产生的高温烟气含有大量腐蚀性气体，垃圾中低熔点的物质容易熔化并附着在炉墙上。高温移动的垃圾或流化床炉中的床料对炉墙造成磨损和冲击，更容易造成耐火材料及其支撑金属零件的严重损坏。随着垃圾焚烧发电和气化熔融技术的应用，垃圾焚烧烟气温度越来越高，HC1、H2S等浊气浓度越来越高，耐火材料的使用条件越来越严格，这就要求耐火材料具有更好的耐热震性、耐酸腐蚀性和耐熔渣腐蚀性，耐火层

具有更长的使用寿命和更经济的施工和维护成本。垃圾焚烧炉内温度一般不超过1400℃。炉墙通常根据耐火层、保温层和保温层进行多层设计，使炉墙外表面温度低于70℃，可以改善焚烧炉周围环境，减少散热损失。垃圾焚烧锅炉有特殊的工作环境，应根据不同部位的工作环境要求选择合适的材料。保温层和保温层主要起保温作用，保温层可以同时起到保护保温层的作用。在考虑耐酸腐蚀性和适当强度的基础上，主要根据工作温度和设计要求的导热系数来选择，通常是中轻耐火材料。作为工作层的耐火材料，在考虑工作温度的基础上，主要根据耐磨性、耐热震性、耐酸腐蚀性和耐熔渣腐蚀性。耐火材料可分为定形材料(耐火砖)和非定形材料。不定形材料可分为塑料和浇注料。

 

垃圾焚烧锅炉中，结构复杂、形状不规则的部位通常采用非定形材料，否则可以采用定形材料。不定形耐火材料基本由颗粒骨料、粉末耐火材料和结合剂组成，可以由各种材料制成。每种成分的少量变化可以获得不同的材料特性。因此，可以根据垃圾焚烧锅炉各部分的要求选择合适的材料和施工方法。由于施工方便、种类繁多、维护方便等原因，不定形耐火材料应用广泛，而定形材料通常仅用于炉排炉燃烧室两侧壁下部等有限部位。不定形耐火材料的施工方法主要有浇注、捣打、喷涂、涂抹等。通常根据不同的施工方法可以细分为不同的材料。其中，喷涂塑料可用于喷涂施工，具有抗热震性能好、耐熔渣侵蚀、施工容易等点。近年来在日本得到广泛应用，从高强度耐火材料到低质量隔热材料。

 

 

影响垃圾焚烧炉耐火材料使用寿命的因素有哪些？

垃圾焚烧炉的技术性能和经济效益主要受炉衬耐火材料的影响，炉内气氛、使用温度、熔体侵蚀和应力不同程度地影响耐火材料的使用寿命，从而影响整个焚烧炉的使用寿命。因此，分析和探讨其影响因素尤为重要。

(1)炉内气氛的影响。不同炉内气氛对耐火材料的侵蚀程度不同，垃圾焚烧炉多为氧化气氮。在选择材料时，很难定义非氧化物耐火材料的使用气氛界限，这不仅是由于某些气体的浓度，也是由于温度和压力的微妙变化。研究表明，SiC砖的耐腐蚀性是氧化气氛中还原气氛的10倍。

(2)使用温度的影响。焚烧炉能达到的温度为1400℃，一般温度的侵蚀率急剧上升。当温度超过1400℃时，尤其是粘土和高铝耐火材料更容易受到温度的影响。

(3)CaO/SiO影响。炉渣作为焚烧炉焚烧产生的残留物，其主要成分是AlOSiO，CaO，FeOO以及碱性氧化物、碳酸盐和碱土金属，CaO/SiO成为其主要影响因素。相比之下，AlO-CrOO中性耐火材料比碱性耐火材料更容易受到影响。随着CaO/SiO随着侵蚀程度的增加，C-SiC砖一般更难受CaO/SiO？影响。CaO/SiO通常=1.0为临界点，高于此点，可选用MgO、尖晶石、C系耐火材料；低于此点，选用AlOCrOSiC耐火材料更好。

(4)应力的影响。

 

焚烧炉主要承受以下应力:

1.温度梯度引起的热应力；

2.接触部位金属框架和耐火材料膨胀差产生的机械应力(包括摩擦)；

3.氧化、腐蚀、外来成分引起的化学变化和结晶转移导致的结构应力丧失。经验表明，焚烧炉的几个应力区域的应力基本平衡，应力的大小取决于过程。

随着焚烧炉耐火材料内衬要求的稳步提高，抵抗应力的方法有以下几种:①化焚烧炉的操作工艺，如调整过剩的空气系数和垃圾混合物；②改进耐火材料，提高内衬寿命；③使用更好的耐火材料。

 

垃圾焚烧炉耐火砖容易出现的问题及对策。

前后拱区耐材料腐蚀结灰。

由于前后拱区温度较高，直接接触高温烟气和飞灰，造成耐火材料侵蚀损坏严重，灰渣附着严重，甚至脱落。根据残衬分析结果，灰渣与本体材料反应明显，大量低融物的产生和侵蚀是后拱区钢板烧红被迫停炉的主要原因。

目前，前后拱区使用的耐火内衬材料大多是刚玉莫来石或具有耐火、耐磨、耐热震性好、耐冲刷性强的莫来石氧化物材料。在焚烧炉的气氛中，氧化物容易与垃圾飞灰反应，侵蚀渗透，产生灰渣附着。因此，焚烧炉内衬在运行过程中需要停止清灰。与氧化物材料相比，碳化硅等非氧化物材料不仅具有耐火性好、硬度高、耐热震性好的特点，而且不易润湿，耐腐蚀性好。因此，它具有良好的抗灰渣侵蚀和附着性，很大程度上解决了垃圾飞灰附着的问题。刚玉-碳化硅、碳化硅材料广泛应用于通道和焚烧炉的斜顶，使用效果良好。

对抗灰渣侵蚀试验后样品的显微结构进行分析。结果表明，不含碳化硅的氧化物材料灰渣与本体材料的反应界面不清晰，侵蚀渗透严重，而含碳化硅材料与灰渣的反应界面清晰，灰渣难以侵蚀本体材料，不易附着；而且随着碳化硅含量的增加，界面越明显，材料的抗灰渣侵蚀性越好。

 

空冷炉墙鼓包

空冷式炉墙用于希格斯炉排或马丁炉排的二、三、四段炉排侧墙，一般设有60mm空气夹层，工作层耐火砖为114mm(希格斯)和176mm(卡万塔)。在使用过程中，由于垃圾湿度或热值垃圾湿度或热值的波动，炉内温差波动引起的热应力，以及反复停止和起炉操作引起的结构应力，很容易导致高温炉墙因应力集中而鼓包，严重时会脱落或倒塌。

 

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