生活垃圾焚燒爐的結(jié)構(gòu)與爐襯用耐火材料研究

夏彬皓 重慶市華西耐火材料有限公司

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)居民生活水平的提高，我國生活垃圾產(chǎn)生量的快速增長。填埋是固廢是生活垃圾早期最終處置方式，其處理的成本相對較低。但垃圾填埋的占用土地資源多、垃圾降解時間漫長、滲濾污染地下水等缺點決定了人們必須尋找更好的垃圾處理方法。為適應(yīng)國家可持續(xù)性發(fā)展的政策、節(jié)約土地資源，能夠?qū)⑸罾鵁o害化、減量化焚燒處理方式越來越受關(guān)注。垃圾焚燒處理后產(chǎn)生的余熱既可以發(fā)電又可以供熱，是把垃圾作為可再生資源重新利用的處理方式之一。

一、生活垃圾焚燒爐結(jié)構(gòu)分析

目前生活垃圾焚燒爐主要的形式為機械爐排式，例如最典型的爐型便是馬丁機械爐排焚燒爐，可以將焚燒操作自動化、連續(xù)化。其中的構(gòu)件主要包括：給料器、料斗、爐排、爐膛等等。

垃圾在稱量之后，從卸料門在垃圾儲坑當(dāng)中卸入，垃圾吊車會翻拌、混合卸下的垃圾，依照垃圾儲坑當(dāng)中的程序，對其開展分區(qū)堆棧發(fā)酵。翻拌以及混合，能夠使垃圾更加均勻，以免進入焚燒爐之后，有忽高忽低的垃圾熱值，也避免了有較大波動的爐溫產(chǎn)生。堆棧發(fā)酵是對低熱值以及高水分的垃圾進行焚燒的重要步驟，原理為將一些水分析出，并產(chǎn)生沼氣，不但能夠?qū)⒗鵁嶂堤嵘?，還會使垃圾的燃燒更加容易。

在三天左右的堆棧發(fā)酵之后，將其投入倒垃圾料斗，其中有料門設(shè)置，可進行點火起爐和熄火操作。料斗內(nèi)并沒有任何垃圾，將料門關(guān)閉之后，可以隔開爐膛和外界，進而對爐內(nèi)負壓給予維持。根據(jù)升溫曲線，可以投放垃圾之后，開啟料門，垃圾順著料槽傳送到給料平臺，料槽充滿之后，將垃圾運送至落爐排當(dāng)中。爐排翻送垃圾的過程中，因燃燒器以及爐風(fēng)產(chǎn)生的熱輻射作用等，會對其水分進行蒸發(fā)，所以更易點燃，爐內(nèi)溫度會一定程度的升高，在達到600℃時，燃燒器會退出，這時焚燒垃圾處于正常的狀態(tài)。爐溫繼續(xù)升高，可在850℃維持。垃圾在爐排當(dāng)中，需要通過干燥區(qū)、燃燒垃圾區(qū)、燃盡區(qū)。垃圾可燃包括兩種：其一為完全燃燒；其二為不可燃的灰渣。這些灰渣會借助爐渣滾筒，將其送入出渣機當(dāng)中。出渣機存有一定的水，相應(yīng)的水位會有水封作用，所以對爐內(nèi)負壓的穩(wěn)定性給予了保障。出渣機當(dāng)中，灰渣得到降溫之后，被送入到灰渣儲坑，處理之后，成為無害灰渣。

二、垃圾焚燒爐用耐火材料分析

焚燒爐對于耐火材料的要求，不但要有著非常理想的耐高溫性能，還能展示出相應(yīng)的高溫強度、體積穩(wěn)定性、隔熱性能以及抗磨損性能。

焚燒爐對于耐火材料的應(yīng)用，通常包括兩類：其一為定型耐火制品；其二為不定形耐火材料。定型制品主要為碳化硅磚、高鋁磚以及粘土磚。不定形耐火材料包括：高鋁質(zhì)可塑料、粘土質(zhì)以及碳化硅質(zhì)澆注料。目前，由于研究的發(fā)展以及深入，對于碳化硅質(zhì)澆注料結(jié)合磷酸鹽構(gòu)建的高鋁質(zhì)澆注料，產(chǎn)生的耐磨損性能非常突出，所以對其用量也在漸漸提升[2]，不定形耐火材料，施工性能非常突出，結(jié)合焚燒爐的不同應(yīng)用條件，可以對相應(yīng)的品種進行挑選。

例如：在機械爐排焚燒爐當(dāng)中，不同部位對于不定形耐火材料的應(yīng)用，有一定的差異性。如：投入垃圾入口處，溫度大概為550℃左右，因為垃圾會對其產(chǎn)生沖擊磨損，且垃圾內(nèi)部有一定水分，所以出現(xiàn)熱剝離的概率較大。因此該工作層需要應(yīng)用強度更高，抗熱震穩(wěn)定性更高的澆注料，非向火面則需要應(yīng)用隔熱性能優(yōu)異的隔熱澆注料；爐排區(qū)域兩側(cè)墻溫度通常都要高于800℃，垃圾也會對其產(chǎn)生磨損，因此在兩側(cè)，需要用到抗磨損強、抗高溫?zé)煔饣瘜W(xué)侵蝕性效果較好的碳化硅磚作為向火面第一層，后幾層采用導(dǎo)熱系數(shù)較低的保溫材料；爐膛區(qū)域前后拱及前后墻等部分，因為高溫?zé)煔鈺ζ湓斐苫瘜W(xué)侵蝕作用，需要用到剛玉質(zhì)耐磨澆注料；落灰斗處，溫度相對較低，僅有450℃左右，但依然有殘余物對其造成磨損，所以該層需要用到較高強度的澆注料（如表1、表2）。

表1 焚燒爐各部位對耐火材料的基本要求

三、結(jié)語

總之，為適應(yīng)垃圾焚燒爐作業(yè)的各項條件，對于焚燒爐內(nèi)襯用耐火材料的不同類型和品種進行了深入的研制，但還存在一些技術(shù)問題和管理問題有待提升，需要在之后的探究中加以解決。

表2 焚燒爐用耐火材料性能