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第 29 卷第 2 期 工业炉

Vol. 29 No. 2 2007 年 3 月

Industrial Furnace

M ar. 2007

灰熔融炉用耐火材料及使用

吕春江, 赵俊国, 王文武, 刘春霞, 刘国华

( 中钢集团洛阳耐火材料研究院, 河南洛阳 471039)

摘 要: 对垃圾焚烧灰渣熔融炉的种类及其主要耐火材料进行介绍, 从炉内气氛、熔融灰种类、不同使用部位等方 面叙述了不同灰熔融炉用耐火材料的耐侵蚀性能, 同时从机理上对熔融温度、熔渣冲刷等工作条件的影响进行了分析, 指出了灰熔融炉对耐火材料品质的一般要求及今后需要解决的问题。

关键词: 垃圾焚烧灰渣熔融炉; 耐火材料 ; 耐侵蚀性能 中图分类号: TF065 1+

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文献标识码: B

文章编号: 1001- 6988( 2007) 02 0044 04

Refractories for Ash Melting Furnace of Incinerator

and Their Application

LV Chun jiang, ZHAO Jun guo, WANG Wen wu, LIU Chun xia, LIU Guo hua

( Luoyang Institute of Ref ractories Research, Sinosteel Corporation, Luoyang 471039, China)

Abstract: The type of ash melting furnaces and its main refractories are introduced. The erosion resistance of refractories for ash melting furnace of incinerator is described from different atmosphere, type of ash and using ar eas. The influence of operating conditions, such as melting temperture, the movement of slag etc is analyzed from the erosion mechanism. In the end, the general properties of refractories for ash melting furnace and some problems are pointed out.

Key words: ash melting furnace of incinerator; refractories; erosion resistance

用传统垃圾焚烧技术处理城市生活垃圾后产生 的炉渣和烟尘量一般分别为原垃圾重量的 10% ~ 20% 和 1%~ 5%, 如果再加上烟气净化处理及焚烧 过程中加入的各种药剂形成的总灰渣量占原垃圾量 的35% ~ 45%

[ 1]

。又由于焚烧温度不是很高, 在这

些灰渣中会含有一定量未燃尽可燃物、重金属和二 恶英类等物质, 如果对它们处理不当会对土壤、地下 水以及大气等造成严重污染。目前对这些灰渣进行 熔融固化的方法是世界上普遍采用的一种比较安全 的方法。熔融技术的主要优点: 对焚烧灰渣进一步 减容; 解决重金属的二次污染问题; 控制二恶英的形 成; 实现资源的再利用。然而由于其能耗大、成本 高、系统结构复杂、规模庞大, 技术实现有一定难度。 我国在这方面的研究与应用相对其他发达国家而言 还有一定的差距, 因此有必要加强这方面的探索。

收稿日期: 2006- 11- 27

作者简介: 吕春江( 1979 ) , 男, 硕士研究生, 从事碳化硅耐火材

料的研究和应用工作.

1 灰熔融炉的种类及其耐火材料

废弃物熔融炉可分为垃圾焚烧灰渣熔融炉和气

化熔融炉。气化熔融是直接把废弃物进行热解与熔融的一种垃圾处理方法,是垃圾无害化处理的一个发展方向。垃圾焚烧灰渣熔融炉,简称为灰熔融炉,是在垃圾焚烧炉的基础上对焚烧灰进行熔融处理,在国外特别是日本使用较为普遍。

灰熔融炉可根据加热方式分为燃料加热和电加热两种,其中电加热方式又可分为:电阻炉、等离子炉、电弧炉、感应炉等。烧嘴加热方式可分为:表面熔融炉、旋转燃烧炉、回转窑式熔融炉等。图1和图

2 分别为典型电加热熔融炉和烧嘴加热熔融炉的结构示意图[ 2]。

根据各类熔融炉操作条件可选用不同种类的耐火材料。按照材质的不同可把它们分为含碳耐火材料、碳化硅质耐火材料和氧化物耐火材料等3大类,

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工业炉第29卷第2期2007 年 3 月表1为当前各类熔融炉用耐火材料的使用状况,表 2 为部分耐火材料的性能指标[ 3]。

图1 电加热灰熔融炉示意图图2烧嘴加热的灰熔融炉示意图

表1灰熔融炉类型、工作气氛和典型耐火材料的使用

炉型及特点炉内气氛所用的主要耐火材料

电弧加热弱氧化Al2O3 Cr2O3、Al2O3 SiC、SiC

电加热熔融炉电阻加热还原 C SiC、SiC

等离子加热氧化Al2O3 Cr2O3 ( ZrO2) 、MgO Cr2O 3、SiC

还原 C SiC、SiC

表面熔融氧化Al2O3 Cr2O3 ( ZrO2) 、SiC

燃料加热熔融炉旋转燃烧氧化Al2O3 Cr2O3 ( ZrO2) 、SiC

回转窑氧化Al2O3 Cr2O3 ( ZrO2) 、SiC

表2灰熔融炉中一些耐火砖的主要性能指标

材料种类SiC C SiC Al2O3 Cr2O3

及其标号DRL 100FCZ 4 SBN S100R SCX S90 13 CBC 20AG 1 CBC 15AG 1

气孔率/ % 11. 0 11 5 17 5 18 0 15 5

体密/ ( g cm - 3

) 2. 75 2 75 1 88 1 83 3 45

C. C. S/ MPa 120 140 30 20 120

M . O . R/MPa 44. 0 30. 0 10. 0 6. 0 19. 5 线膨胀系数(1 000!) / % 0. 45 0. 4 0. 4 0. 4 0. 8

热导率( 1 000!) / (W m - 1

K

- 1

) (350!) 28 14 26. 5 28. 0 3. 6

Al 2O3/ % 7 4 72 化学组成

SiC/ % 95 90 ( SiC+ C) 86 ( SiC+ C) 88

Cr2O3/ % 18

ZrO 2/ % 3

性能特点耐侵蚀性耐侵蚀性耐侵蚀性耐侵蚀性

耐侵蚀性高热导率高热导率高热导率高热导率

主要应用

电弧炉

等离子炉

电阻炉电阻炉等离子炉等离子炉等离子炉等离子炉旋转燃烧炉

2 灰熔融炉用耐火材料的侵蚀时不同气氛下一些熔融炉用耐火材料的侵蚀量对比,结果碳化硅砖在氧化气氛下的侵蚀程度是还原

2. 1 气氛的影响气氛下的10倍左右,而氧化物耐火材料在氧化气氛

通常电加热方式的熔融炉是还原或弱氧化气下使用的效果明显比还原气氛好。因此,一般情况氛,而燃料加热的熔融炉是氧化气氛,它们是材料选下,碳化硅质耐火材料主要用于还原或弱氧化气氛, 择的一个重要条件。文献[ 4] ~ [ 6]介绍了碱度0. 78 而氧化物耐火材料则主要用于氧化气氛。

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