欢迎光临郑州荣盛窑炉耐火材料有限公司

回转窑危险废物焚烧炉耐火材料的应用现状

2022-07-20 18:01:42 点击:
危险废物(以下简称危废)种类繁多、成分复杂、区域差异化严重,处理不当会带来一系列民生和社会问题。我国自20世纪90年代逐步开始使用回转窑焚烧系统处理危废。近年来,因耐火材料损毁导致的停窑事故多有发生,严重影响了危废焚烧生产线的稳定运转率,对回转窑危废焚烧炉耐材的创新优化、绿色环保以及高效运行等提出了迫切需求。
 
1、我国危废无害化处置现状
近年来,我国工业危废产生量快速增加。据统计,2018年200个大、中城市工业危废产生量达4643万t,无害化处置量2482.5万t。2020年,因新冠肺炎疫情的影响,产生的医疗危废大量增加,危废总量增至近1亿t。焚烧法是非常有效的无害化处置方法之一,包括专业回转窑焚烧炉和水泥窑协同两种方式。据统计,2018年我国危废焚烧处置产能规模达到每年616万t,其中专业回转窑焚烧占比53%,主要分布在浙江、江苏、山东、河北、福建等地。
 
2、回转窑焚烧炉系统
回转窑焚烧系统示意图见下图,由回转窑、二燃室、余热锅炉、急冷塔、脱酸、除尘系统构成。
 

图1注:回转窑式焚烧炉系统
我国回转窑危废焚烧系统约有800条处理生产线,处理能力从每天20t到每天120t不等,主要是以顺流式为主。
 
3、回转窑内衬耐材设计现状
回转窑危废焚烧炉处理的危废主要为含Cl、S、P、卤素材料、无机盐、氟化物等一些化学物料,同时处理一些废气和废水,物料特性复杂。回转窑本体是回转窑焚烧炉关键的设备。
 
根据厂房设计和节能等要求,可选择单层砖、双层砖、复合砖和整体浇注等不同设计方案。根据处理温度和危废种类不同,工作层耐火砖材质一般可以选择高铝砖、刚玉莫来石砖、铬锆刚玉砖等。设计总厚度根据需要,从200mm到350mm不等。
图2注:回转窑设计示意图
 
4、内衬耐火材料损毁状况
回转窑工作温度为800~1200℃,实际窑内烟气温度达到1300℃以上,部分内衬直接接触熔渣、窑内喷射渗滤液等,对耐火材料的抗侵蚀性、抗热震性以及耐腐蚀性等要求较高。
图3注:回转窑焚烧炉区域分布示意图
回转窑焚烧炉区域分布示意图见图3,分为进料区、干燥区、燃烧区和燃烬区。各个区域是根据回转窑长径比或尺寸、物料特性和操作工艺不同而变化的。
图4注:回转窑耐火材料残砖厚度
图4示出了某危废项目使用1年后耐火砖残余厚度情况。主要损毁以热剥落、物理磨损和化学侵蚀为主,窑头进料端以热剥落和机械磨损为主,干燥段均匀磨损,高温区以化学侵蚀、机械磨损为主。其中,高温区耐火材料快速损毁是停炉检修的主要原因。某项目铬刚玉砖使用1年后的残砖X射线衍射分析(见图5)显示,产生了大量的霞石类矿物,同时检测出有六价铬存在。其显微结构分析(见图6)显示,致密耐火砖内部玻璃相较多,可以推断物料中钠盐与耐火材料发生反应,侵蚀并导致耐火材料损毁,同时会产生破坏性体积膨胀,破坏耐火材料结构。
图5注:回转窑残砖的XRD图谱
图6注:铬钢玉残砖的SEM照片
 
5、结语
危废回转窑内衬根据需要,设计形式多样,要关注废液量、含水率、铁桶硬料、盐含量和氟含量等因素。对于熔渣式回转窑焚烧炉高温燃烧区,铬刚玉质耐火材料抗侵蚀优势明显。但危废焚烧工况下六价铬形成问题突出,应开展无铬化研究。随着国家对危险废物的监管力度的加大,大型回转窑焚烧技术将在危废处理中得到更广泛的应用,对回转窑焚烧炉耐火材料优化和设计提出了挑战。
返回