回轉(zhuǎn)窯處理焚燒廢棄物過程中的結(jié)焦情況主要有兩種,包括:第一種為低熔點(diǎn)鹽類在爐內(nèi)的結(jié)焦,在焚燒處理廢棄物的過程中,廢棄物在高溫下會(huì)進(jìn)行分解,分解后的元素在高溫下會(huì)重新組合,形成一部分低熔點(diǎn)鹽類(主要是堿性成分和鹵化物的結(jié)合)。這些低熔點(diǎn)鹽類在高溫下非常粘稠,它們會(huì)發(fā)生自身粘結(jié)并粘附其它物質(zhì)而在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)焦。
第二種結(jié)焦方式主要是由于灰渣遇冷凝固造成的,窯尾出渣口部位的密封片處縫隙有冷空氣滲入和除渣機(jī)中的水分蒸發(fā)導(dǎo)致局部溫度下降而形成結(jié)焦。
在焚燒處理廢棄物的過程中,廢棄物在高溫下會(huì)進(jìn)行分解,水溶性堿金屬快速析出,氣態(tài)堿金屬易粘附在粗顆粒表面,形成高粘度膜層,并與氣相中的Cl、S等氣相結(jié)合形成低熔點(diǎn)物質(zhì)。這些低熔點(diǎn)鹽類在高溫下非常粘稠,它們會(huì)發(fā)生自身粘結(jié)并粘附其它物質(zhì)而在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)焦。除含有Na、K、Ca的氯化物與硫酸鹽外,還有少量的重金屬元素(Pb和Zn),它們具有較低的熔融溫度(ZnCl2為290℃,PbCl2為510℃),更易沾污壁面,粘附灰顆粒形成結(jié)渣。
一、低熔點(diǎn)鹽類在爐內(nèi)形成結(jié)焦的原理
另外,如果窯內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)較嚴(yán)重低熔點(diǎn)鹽結(jié)焦時(shí),可以適當(dāng)降低回轉(zhuǎn)窯燃燒溫度,待低熔點(diǎn)鹽順利焚燒進(jìn)入出渣系統(tǒng)后再將窯內(nèi)溫度調(diào)整到正常運(yùn)行溫度。了解低熔鹽等生成的特點(diǎn),對(duì)于控制低熔鹽粘結(jié)形成的結(jié)焦是十分重要。一般可以通過對(duì)廢棄物的元素分析來判定廢棄物的灰渣特性。在焚燒處理廢棄物的過程鹽類物質(zhì)由于和其它元素的化合分解成份會(huì)被改變,它們會(huì)和其他組份重新結(jié)合成新的組份。
一個(gè)典型的例子是堿性成分(鈉、鉀)和鹵化物(氯、氟)的結(jié)合。需要處理的廢棄物中大多都含有氯或氟,當(dāng)處理的其他廢棄物中含有鈉或鉀時(shí),低熔鹽就會(huì)形成。典型的鈉鹽(NaCl),單一成份的熔點(diǎn)是800℃。通過化學(xué)結(jié)合鈉和氯時(shí)它會(huì)變得非常粘稠,它會(huì)發(fā)生自身粘結(jié)并粘附其它物質(zhì)。一個(gè)大的塊狀物或長(zhǎng)圓狀物一旦形成,就會(huì)粘結(jié)更多的其它物質(zhì)。這些粘狀物在它完全被覆蓋前可能得不到充分的焚燒分解,它們落到灰渣處理系統(tǒng),會(huì)發(fā)生阻塞。
二、對(duì)回轉(zhuǎn)窯耐火材料的影響
廢棄物在回轉(zhuǎn)窯中焚燒,一般要經(jīng)歷干燥、熱解、燃燒、燃盡等幾個(gè)階段。經(jīng)過這幾個(gè)階段,廢棄物中的有害成分在高溫作用下被充分分解和破壞,形成高溫?zé)煔夂蜖t渣。這些高溫?zé)煔夂蜖t渣會(huì)對(duì)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)砌筑的耐火材料造成侵蝕性破壞。所以,廢棄物焚燒處理用的回轉(zhuǎn)窯的耐火材料應(yīng)同時(shí)具備如下特點(diǎn):
(1)耐高溫性。能夠長(zhǎng)期在800℃以上的高溫環(huán)境下運(yùn)行。
(2)高強(qiáng)度和良好的耐磨性?;剞D(zhuǎn)窯內(nèi)的耐火材料需要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度,以承受高溫時(shí)的膨脹應(yīng)力及回轉(zhuǎn)窯殼體變形所造成的應(yīng)力。同時(shí),因?yàn)閺U棄物在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)及煙氣中粉塵的磨擦,均會(huì)對(duì)窯內(nèi)的耐火材料造成磨損,所以要求耐火材料具有較強(qiáng)的耐磨性。
(3)良好的化學(xué)穩(wěn)定性,以抵抗煙氣中化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。對(duì)耐火材料質(zhì)量影響最大的是堿(鉀、鈉)、鹵族(氯、氟)和硫的化合物等。
(4)良好的熱穩(wěn)定性,能夠承受焚燒狀態(tài)的交變熱應(yīng)力。在停爐、起爐以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況不穩(wěn)定的情況下,窯內(nèi)的溫度變化都比較大,這就要求耐火材料在溫度變化劇烈的情況下,不能有龜裂或者是剝落的情況。
(5)受熱膨脹穩(wěn)定性要好?;剞D(zhuǎn)窯殼體(一般為碳鋼板)的熱膨脹系數(shù)雖然大于回轉(zhuǎn)窯耐火材料的熱膨脹系數(shù),但是殼體溫度一般都在150~300℃左右,而耐火材料承受的溫度一般都在800℃以上,這樣可能會(huì)導(dǎo)致耐火材料比回轉(zhuǎn)窯殼體的熱膨脹要大,而容易脫落。
(6)氣孔率要低。如果氣孔率高,煙氣會(huì)通過滲透進(jìn)入耐火材料中,腐蝕耐火材料。
目前,在廢棄物焚燒工程中,回轉(zhuǎn)窯通常采用耐火磚砌筑,僅在窯兩端采用耐火澆注料澆筑。通常采用的耐火磚主要有含鋯高鋁磚、鋯鉻剛玉磚等,澆注料主要為鉻質(zhì)耐火澆注料,近年來多以碳化硅澆注料為主??筛鶕?jù)危險(xiǎn)廢物的成分進(jìn)行選擇。