耐火材料在垃圾焚烧炉中的用料布置和具体应用

焚烧炉耐火材料用料布置

1、燃烧室

焚烧炉燃烧室内和炉膛出口布置的水冷壁受热面受炉内高温火焰辐射，通常在水冷壁烟气侧敷设50~100mm的耐火衬层。耐火材料通常使用耐熔渣侵蚀且导热性好的SiC材料，可防止熔渣在墙壁上附着成长。炉膛二次燃烧空间不足时，炉膛出口之后的辐射冷却室敷设耐火材料作为卫燃带，作为二次燃烧室的一部分，可保证烟气在高温区域的足够停留时间。对于炉排炉焚烧炉，敷设的范围还需要覆盖火焰可能接触的范围，采用高温燃烧和低过量空气系数燃烧技术时，沿烟气流方向应适当增加耐火衬层敷设范围，防止水冷壁受热面发生高温腐蚀。

2、炉膛

垃圾焚烧炉由于垃圾发热值比较低，通常炉膛部分不设置受热面，采用炉内绝热的钢壳体结构，炉墙起到耐火、绝热和隔热作用，壳体起密封作用。在发达国家，由于垃圾热值较高，可以达到2500~3500kcal/kg,国内垃圾如果进行分拣，也能达到1800~2500kcal/kg,此时需要在炉内设置辐射受热面，以吸收部分燃烧热量，降低炉膛出口温度。

炉排炉通常将炉膛两侧壁或前、后拱设计为水冷壁结构。流化床锅炉通常可将稀相区设计为水冷壁结构(相当于烟气辐射冷却室)。炉内辐射受热面烟气侧表面敷设70~100mm耐火绝热衬层，水冷壁外表面敷设保温层。比较绝热炉墙的设计，结构虽然复杂，但耐火层厚度低，可大幅度减轻耐火材料重量，减少钢结构荷载和造价。

3、水冷壁

炉内水冷壁通常采用密封性好的膜式水冷壁结构，由于炉内高温，需要采用较小的节距并敷设耐火材料，防止发生水管高温腐蚀、磨损。通常采用直径51mm或60mm的管子，节距80~110mm。水冷壁在运行中与钢壳体部分之间产生热膨胀差，水冷壁与炉体之间的连接不仅要保证完全密封，而且要设置合适的结构吸收此膨胀差，保证炉体可靠密封。此外，考虑炉膛内水冷壁敷设的耐火材料如果发生脱落，高温烟气与水管之间将发生强烈热交换，导致水管过热和高温腐蚀，因此，除了日常点检时加强敷设耐火材料的检查之外，通常炉内水冷壁采用可靠、简单的水循环回路，保证水管安全运行。

炉排炉垃圾焚烧锅炉第一通道两侧水冷壁向下伸展形成炉排炉燃烧区的两侧墙体，此部位炉膛燃烧最强烈，采用绝热炉墙结构时在高温作用下容易使垃圾中低熔点的物质熔化形成

焦块并粘结在两侧墙上，严重时将不得不停炉对结焦进行人工清理。水冷壁的设置在降低炉膛温度的同时可有效抑制此部位的结焦。锅炉第一通道前墙水冷壁向下伸展形成炉排炉前拱墙体等结构。

耐火材料在垃圾焚烧炉中的应用

锅炉炉墙是锅炉的重要组成部分，起到炉膛密封、绝热、防磨、防腐、形成烟道的作用。使用的耐火材料通常要求良好的体积稳定性、良好的强度和良好的耐火、绝热的特性。垃圾焚烧锅炉由于燃烧垃圾含水量较大且成分复杂，垃圾燃烧产生的高温烟气内含有大量腐蚀性气体，垃圾中低熔点的物质容易熔融并附着在炉墙上，高温下移动的垃圾或流化床炉内的床料对炉墙产生磨损和冲击，更容易发生耐火材料及其支持金属件严重损伤的问题。随着垃圾焚烧高效发电及气化熔融技术的使用，垃圾焚烧烟气温度更高，HC1、H2S等腐浊性气体浓度增加，耐火材料使用条件更加严酷，要求耐火材料具有更好的抗热震性、耐酸腐蚀性和抗熔渣侵蚀特性，要求耐火层具有更长的使用寿命和更经济的建造和维护成本。

垃圾焚烧炉内温度一般不超过1400℃，炉墙通常按耐火层、绝热层、隔热层进行多层设计，使炉墙外表面温度低于70℃，可以改善焚烧炉周围环境，降低散热损失。垃圾焚烧锅炉具有特殊的工作环境，应按不同部位的工作环境要求选择合适的材料。绝热层和隔热层主要起绝热作用，绝热层同时可起到保护隔热层的作用，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热导率选用，通常为中质和轻质的耐火材料。作为工作层的耐火层材料，在考虑工作温度的基础，主要根据耐磨性、抗热震性、耐酸腐蚀性和抗熔渣侵蚀特性选用。

耐火材料可大概分为定形材料(耐火砖)和不定形材料两类。不定形材料又可分为可塑料和浇注料两种。垃圾焚烧锅炉中，结构复杂，形状不规整的部位通常采用非定形材料，反之则可采用定形材料。不定形耐火材料基本由粒状的骨料、粉状的耐火物料和结合剂组成，可由各种材质制成，各成分的少量变化就可得到差异较大的材料特性，因此可以根据垃圾焚烧锅炉各部位要求选出最适合的材料和施工方法。不定形耐火材料由于施工方便，种类多样，维护容易等原因使用最普遍，而定形材料通常仅在炉排炉燃烧室两侧壁下部等有限部位采用。

不定形耐火材料施工方法主要有浇注、捣打、喷涂、涂抹等方法，通常按施工方法不同又可细分为不同的材料。其中可采用喷涂施工的喷涂可塑料，具有抗热震性好、抗熔渣侵蚀、施工容易等优点，近年在日本得到普遍推广使用，从高强度的耐火材料到低质的隔热材料都有应用。