回转窑+二燃室的危废处理系统中,虽医疗、危废焚烧使用了回转窑,但其窑内工况(如物料和气体的成分、温度和稳定性等)与水泥熟料回转窑内的是截然不同。水泥窑入窑物料成分稳定,窑内热工制度稳定,煅烧气氛易于控制,出窑产品是质量稳定的熟料,且为保护回转窑,要求在烧成带有适当厚度的窑皮形成,因此其从窑头到窑尾,水泥熟料窑的耐火材料常规配置通常为浇注料→高耐磨砖→镁铁尖晶石砖→镁铝尖晶石砖→硅莫砖→浇注料。而危废焚烧回转窑煅烧的是成分复杂且不稳定的危废,煅烧目的是要使危废焚烧成渣,并要使残渣热灼减率<5%,且窑内不希望存在结皮。因此危废焚烧回转窑系统的耐火材料配置方案完全不同于水泥熟料窑的。
1、回转窑耐火材料选择
对危废处理回转窑来说,因危废组成复杂、种类繁多,其中医疗危废就有载玻片、输液瓶、注射管、手术残物、动物试验废物等等,因此决定了危废化学成分的复杂性。危废在回转窑中一般以700~1000℃的温度焚烧。
医疗、危废物煅烧后气体的主要成分是偏酸性的。在耐火材料中,耐火砖、浇注料都对酸性气体如硫酸气体、氯化氢气体具有较好的稳定性;但在停止操作,回转窑内温度降到露点以下时,需要考虑酸液造成的腐蚀。其中当氯气浓度超过(即0.5%)时,需要用Al2O3,Al2O3-SiO2质耐腐蚀性好的耐火砖及浇注料;而且应选用耐火材料中含量尽可能低或不含Fe2O3的产品,因Fe2O3与氯气反应生成的FeCl3是气相,会挥发而使耐火砖失去平衡,因此通常不建议使用水泥回转窑中常用的耐腐蚀环保产品——镁铁尖晶石砖。同样因为氯气的问题,喂料和出料口用浇注料也应使用低水泥的浇注料;因水泥中的CaO会与氯起反应,生成液相的而会降低浇注料的耐热性。另危废焚烧回转窑一般采用的都是一顺流的焚烧过程,即其燃料、一次风、危废是从一个方向进入,其窑的长度较短(长径比一般只有3~5);其窑内反应单一,就是燃烧氧化反应,因此其耐火材料配置方案可相对单一。
综合以上各因素,建议危废回转窑内应使用耐磨、热震稳定性好、抗侵蚀性好的耐火材料。在目前的主流产品中,硅莫砖是一种较合适的产品,浇注料可选用莫来石质的,具体配置见图1。
2、二燃室耐火材料的选择
二燃室是固定的,主要承担回转窑燃烧残渣的再燃烧和回转窑燃烧烟气的高温燃烧处理,其燃烧环境前面已叙述,室内温度较高(1100℃以上)。因此二燃室内耐火材料要求荷软温度要高、抗侵蚀性好,并要具有一定的热震稳定性,所以其柱体部分选用含锆型的抗剥落高铝砖。因ZrO2是一种耐酸性极好的耐火砖原料,在高温燃烧和受到机械应力的环境中,它能产生单斜→四方的相变,伴随4%~5%的体积变化,同时在ZrO2尖端和周围产生微裂纹,这些微裂纹能使能量逸散,消除和减缓了由于能量应力集中引起的材料裂纹扩展破坏,从而提高了高铝砖的强度和韧性。即:含锆型高铝砖能更好地应对烟气的侵蚀,防止耐火砖的剥落,延长耐火砖的寿命。而与回转窑连接处及底部排渣口,则可选用莫来石质浇注料。二燃室耐火材料的建议配置,也见上图1。
在危废焚烧系统中,以前较多使用含Cr2O3的镁铬砖。因为Cr2O3具有非常好的抗侵蚀性和抗剥落性,水泥回转窑中的烧成带也广泛使用这种耐火砖。但含Cr2O3镁铬砖在氧化气氛及一定温度下,其三价铬(Cr3+)会部分转化为对人类健康有严重危害的六价铬(Cr6+)。Cr6+是毒性很强的环境重金属污染物,在自然界中不能被分解,而会随生物链、食物链转移,已被国际癌症研究机构认为具有强致癌物,因此含的镁铬砖尽管各方面性能很好,但在保护环境、人人有责的今天,应该杜绝选用。
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