生活垃圾焚燒爐的結構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

隨著經濟的高速發展和城鎮居民生活水平的提高，我國生活垃圾產生量的快速增長。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。為適應國家可持續性發展的政策、節約土地資源，能夠將生活垃圾無害化、減量化焚燒處理方式越來越受關注。垃圾焚燒處理后產生的余熱既可以發電又可以供熱，是把垃圾作為可再生資源重新利用的處理方式之一。

一、生活垃圾焚燒爐結構分析

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、連續化。其中的構件主要包括：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中卸入，垃圾吊車會翻拌、混合卸下的垃圾，依照垃圾儲坑當中的程序，對其開展分區堆棧發酵。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生。堆棧發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，并產生沼氣，不但能夠將垃圾熱值提升，還會使垃圾的燃燒更加容易。

在三天左右的堆棧發酵之后，將其投入倒垃圾料斗，其中有料門設置，可進行點火起爐和熄火操作。料斗內并沒有任何垃圾，將料門關閉之后，可以隔開爐膛和外界，進而對爐內負壓給予維持。根據升溫曲線，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中。爐排翻送垃圾的過程中，因燃燒器以及爐風產生的熱輻射作用等，會對其水分進行蒸發，所以更易點燃，爐內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。爐溫繼續升高，可在850℃維持。垃圾在爐排當中，需要通過干燥區、燃燒垃圾區、燃盡區。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，將其送入出渣機當中。出渣機存有一定的水，相應的水位會有水封作用，所以對爐內負壓的穩定性給予了保障。出渣機當中，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，還能展示出相應的高溫強度、體積穩定性、隔熱性能以及抗磨損性能。

焚燒爐對于耐火材料的應用，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：高鋁質可塑料、粘土質以及碳化硅質澆注料。目前，由于研究的發展以及深入，對于碳化硅質澆注料結合磷酸鹽構建的高鋁質澆注料，產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，結合焚燒爐的不同應用條件，可以對相應的品種進行挑選。

例如：在機械爐排焚燒爐當中，不同部位對于不定形耐火材料的應用，有一定的差異性。如：投入垃圾入口處，溫度大概為550℃左右，因為垃圾會對其產生沖擊磨損，且垃圾內部有一定水分，所以出現熱剝離的概率較大。因此該工作層需要應用強度更高，抗熱震穩定性更高的澆注料，非向火面則需要應用隔熱性能優異的隔熱澆注料；爐排區域兩側墻溫度通常都要高于800℃，垃圾也會對其產生磨損，因此在兩側，需要用到抗磨損強、抗高溫煙氣化學侵蝕性效果較好的碳化硅磚作為向火面第一層，后幾層采用導熱系數較低的保溫材料；爐膛區域前后拱及前后墻等部分，因為高溫煙氣會對其造成化學侵蝕作用，需要用到剛玉質耐磨澆注料；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、結語

總之，為適應垃圾焚燒爐作業的各項條件，對于焚燒爐內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