生活垃圾焚烧炉的结构与炉衬用耐火材料研究

夏彬皓 重庆市华西耐火材料有限公司

随着经济的高速发展和城镇居民生活水平的提高，我国生活垃圾产生量的快速增长。填埋是固废是生活垃圾早期最终处置方式，其处理的成本相对较低。但垃圾填埋的占用土地资源多、垃圾降解时间漫长、渗滤污染地下水等缺点决定了人们必须寻找更好的垃圾处理方法。为适应国家可持续性发展的政策、节约土地资源，能够将生活垃圾无害化、减量化焚烧处理方式越来越受关注。垃圾焚烧处理后产生的余热既可以发电又可以供热，是把垃圾作为可再生资源重新利用的处理方式之一。

一、生活垃圾焚烧炉结构分析

目前生活垃圾焚烧炉主要的形式为机械炉排式，例如最典型的炉型便是马丁机械炉排焚烧炉，可以将焚烧操作自动化、连续化。其中的构件主要包括：给料器、料斗、炉排、炉膛等等。

垃圾在称量之后，从卸料门在垃圾储坑当中卸入，垃圾吊车会翻拌、混合卸下的垃圾，依照垃圾储坑当中的程序，对其开展分区堆栈发酵。翻拌以及混合，能够使垃圾更加均匀，以免进入焚烧炉之后，有忽高忽低的垃圾热值，也避免了有较大波动的炉温产生。堆栈发酵是对低热值以及高水分的垃圾进行焚烧的重要步骤，原理为将一些水分析出，并产生沼气，不但能够将垃圾热值提升，还会使垃圾的燃烧更加容易。

在三天左右的堆栈发酵之后，将其投入倒垃圾料斗，其中有料门设置，可进行点火起炉和熄火操作。料斗内并没有任何垃圾，将料门关闭之后，可以隔开炉膛和外界，进而对炉内负压给予维持。根据升温曲线，可以投放垃圾之后，开启料门，垃圾顺着料槽传送到给料平台，料槽充满之后，将垃圾运送至落炉排当中。炉排翻送垃圾的过程中，因燃烧器以及炉风产生的热辐射作用等，会对其水分进行蒸发，所以更易点燃，炉内温度会一定程度的升高，在达到600℃时，燃烧器会退出，这时焚烧垃圾处于正常的状态。炉温继续升高，可在850℃维持。垃圾在炉排当中，需要通过干燥区、燃烧垃圾区、燃尽区。垃圾可燃包括两种：其一为完全燃烧；其二为不可燃的灰渣。这些灰渣会借助炉渣滚筒，将其送入出渣机当中。出渣机存有一定的水，相应的水位会有水封作用，所以对炉内负压的稳定性给予了保障。出渣机当中，灰渣得到降温之后，被送入到灰渣储坑，处理之后，成为无害灰渣。

二、垃圾焚烧炉用耐火材料分析

焚烧炉对于耐火材料的要求，不但要有着非常理想的耐高温性能，还能展示出相应的高温强度、体积稳定性、隔热性能以及抗磨损性能。

焚烧炉对于耐火材料的应用，通常包括两类：其一为定型耐火制品；其二为不定形耐火材料。定型制品主要为碳化硅砖、高铝砖以及粘土砖。不定形耐火材料包括：高铝质可塑料、粘土质以及碳化硅质浇注料。目前，由于研究的发展以及深入，对于碳化硅质浇注料结合磷酸盐构建的高铝质浇注料，产生的耐磨损性能非常突出，所以对其用量也在渐渐提升[2]，不定形耐火材料，施工性能非常突出，结合焚烧炉的不同应用条件，可以对相应的品种进行挑选。

例如：在机械炉排焚烧炉当中，不同部位对于不定形耐火材料的应用，有一定的差异性。如：投入垃圾入口处，温度大概为550℃左右，因为垃圾会对其产生冲击磨损，且垃圾内部有一定水分，所以出现热剥离的概率较大。因此该工作层需要应用强度更高，抗热震稳定性更高的浇注料，非向火面则需要应用隔热性能优异的隔热浇注料；炉排区域两侧墙温度通常都要高于800℃，垃圾也会对其产生磨损，因此在两侧，需要用到抗磨损强、抗高温烟气化学侵蚀性效果较好的碳化硅砖作为向火面第一层，后几层采用导热系数较低的保温材料；炉膛区域前后拱及前后墙等部分，因为高温烟气会对其造成化学侵蚀作用，需要用到刚玉质耐磨浇注料；落灰斗处，温度相对较低，仅有450℃左右，但依然有残余物对其造成磨损，所以该层需要用到较高强度的浇注料（如表1、表2）。

表1 焚烧炉各部位对耐火材料的基本要求

三、结语

总之，为适应垃圾焚烧炉作业的各项条件，对于焚烧炉内衬用耐火材料的不同类型和品种进行了深入的研制，但还存在一些技术问题和管理问题有待提升，需要在之后的探究中加以解决。

表2 焚烧炉用耐火材料性能