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2021-05-31 次阅读 行业资讯

回转窑焚烧炉内衬耐火材料的设计

回转窑焚烧炉内衬耐火材料的设计,回转窑焚烧炉是焚烧垃圾的设备,其内衬的耐火材料要求能够抗侵蚀和抗冲刷的特点,对耐火材料的要求是比较高的,回转窑用耐火材料的设计影响着回转窑的使用寿命和工作效率,大家来详细的先容下。



回转窑焚烧炉内衬耐火材料的设计

1、回转窑本体

转窑焚烧炉X关键的设备就是回转窑体,由于它是一种动态运转的设备,对衬里结构的设计要求很高,首先要保证整体衬里在动态高温状态下运行,防止耐火砖掉砖、脱落等问题。对危废回转窑系统,由于转速较慢,一般低于1转/分,可根据厂房设计及节能要求,选用单层砖、双层砖、复合砖及整体浇注等不同结构。回转窑耐火材料的总厚度一般在250~300mm之间,其中工作层耐火砖根据不同的处理温度和危废类型,可选择高铝质、刚玉莫来石及铬锆刚玉质等耐火材料。

单层厚度为230-300mm,由于耐火材料的导热系数大多在1.7-2.0之间,后期窑外壁温可达350℃以上,但整体结构稳定,适于室外回转窑使用。由于隔热砖的导热系数低,能起到降温的作用,因此采用隔热砖和耐火砖的双层结构,窑外壁上的温度可控制在220℃或更低,节能效果好,但施工要求高,适用于室内工程。此处应注意的是,保温砖的强度一般要求大于20MPa,保温砖的厚度设计不得小于50mm。为了达到单层砖的稳定性,又能降低外壁温度,可设计出复合砖,即表面刚玉砖、铬刚玉砖,背面为氧化铝空心球、高铝型或粘土型,保温层厚度约50-70mm。该产品生产效率低,且由于工作层和隔热层材料的热膨胀系数及烧结收缩率不同,易造成连接处微裂纹,废品率高。

有鉴于此,可采用凹槽式复合砖设计,工作层的材质不变,开尾后填充纳米板等绝热材料。此种凹槽砖型复合砖,不仅制作、施工方便,而且能达到降低筒体外壁温度30-50℃的效果。

此外,部分回转窑采用轻质浇注料或纤维板等隔热材料,且工作层采用了重质浇注料(金属抓钉锚固)的双层浇注结构,可合理控制回转窑外壁温度。采用金属件将耐火材料与筒体连接在一起,虽然不存在耐火砖脱落的问题,但金属件的焊接质量和浇注料中的水分干掉是关键。

表1显示了上述几种设计方案的优缺点。与之相比,耐火砖的设计方案维修更换方便,受环境和人为因素的影响较小。目前新开工的回转窑基本都是室外设计,根据提产和环保要求,采用了稳定的单层结构,高温区可考虑采用槽形复合砖方式,降低外壁温度。并且从防腐蚀的角度,将筒体外壁的温度控制在160~320℃之间,更为合理。

2、二燃室

它的主要功能是对烟气进行二次燃烧处理,可燃成分、飞灰微粒及二恶英等燃烧分解,物理和化学作用同时发生,反应激烈。通常,双燃室包括耐火材料,保温材料和隔热材料。在这些材料中,耐火材料指的是工作层重型浇注料、可塑料或耐火砖等,隔热材料指的是保温浇注料、隔热砖等,绝热材料指的是硅酸钙板、陶瓷纤维板、纳米板等。二燃室内内衬目前主要有三种设计模式,方案一,包括耐火材料、保温和隔热材料;此三层结构设计模式,以总厚度为450mm的外壁温度为80-90℃。2)方案二,包括耐火与保温材料。这种结构的外壁温度较高,以305mm的总厚度为例,温度可达150℃左右。3)方案三,包括耐火和保温材料。该方案介于前两者之间,以总厚度270mm为例,外壁温度在110℃左右。一般情况下,二燃室温度在1100~1200℃左右,燃烧器局部温度甚至可达1300℃以上,所以选用刚玉莫来石料可以满足使用要求,燃烧器区工作层建议选用刚玉石或铬刚玉石。与方案一相比,方案一的三层结构设计稳定,不易因漏气或串火而造成炉筒高温腐蚀或超温变形而停炉检修。

3、其它部分

废热锅炉部分主要是灰斗、集箱、顶封以及出口烟道需使用部分耐磨浇注料,其中灰斗采用隔热材料和耐磨浇注料双层,总厚度一般在200-250mm。
急冷塔楼采用耐酸浇注料或耐酸胶泥,顶部向下约2米处温度较高,可采用25mm保温材料作保温,内衬总厚度100mm即可。

传统的回转窑危废处理及耐材设计。

据现场调查发现,耐火材料的破坏主要集中在回转窑体上。危险废物的焚烧主要包括以下几种典型的处理工艺,为此,提出了如下的设计优化建议。
处理含水量高的物料

进料含水率高,进料端部耐火材料热剥落严重,具有良好热震稳定性的莫来石质、刚玉莫来石质、刚玉碳化硅等耐火材料在该地区均适用。
窑头废液处理量大,不易雾化。

普通窑头通过雾化枪处理废液,烧结区域主要在干燥段,若受设备影响雾化效果不佳,该区域耐火材料也会发生剥落损坏,莫来石、刚玉莫来石、刚玉碳化硅材料同样适用。操作中,一般要增加检查雾化设备的频率,同时废液处理量不得超过30%。

铁皮(桶)等硬物料的处理量大

料斗等物料的硬度大,回转窑速度慢,物料在窑内反复旋转,造成给料区机械磨损严重。选用强度高,耐磨性能好的刚玉碳化硅耐火材料,其应用效果较好。

含较高盐分低熔点的物料

材料含盐量高于5%时,易形成高温熔渣,且易对耐火材料产生严重的渗透和侵蚀作用,且熔点较低。在高温熔渣发生时,高温区选用铬锆刚玉石作为耐火材料是比较合适的,Cr2O3的含量一般在3-10%左右。

高含氟物料

材料中氟的含量较高,如表1所示,因为F与耐火材料中Si容易反应形成SiF4气化,对衬里基质结构造成破坏,并迅速腐蚀;要严格控制耐火材料中的杂质含量,特别是二氧化硅的含量,采用Cr2O3含量9-15%的刚玉材料,可满足回转窑正常生产的需要。

企业主营业务为研发生产定形、不定形耐火材料,并承担各种高温窑炉的优化、安装、施工、烘炉等整体承包业务。企业在循环流化床锅炉、汽化炉、沸腾炉、垃圾焚烧炉等各类炉型结构拥有先进的优化理念,在窑炉构造、设计、改进、施工、烘炉和保温等方面积累了丰富的经验,形成了贯穿高温窑炉全生命周期的服务链条。目前拥有年产8万吨定形耐火材料生产线和年产5万吨不定形耐火材料生产线,全部为全自动智能化生产线。产品涵盖重质定形、不定形,轻质定形、不定形等系列,广泛应用于电力、冶金、有色、石化、建材等领域,并远销到欧洲、美洲、大洋洲、东南亚、中东等世界70多个国家和地区。
 

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