垃圾焚燒爐用耐火材料的研究現(xiàn)狀

1、隨 著 世 界 人 口 的 不 斷 增 加 和 經(jīng) 濟(jì) 的 高 速 發(fā) 展 , 城市垃圾和工業(yè)廢物的數(shù)量急劇增多 。 垃圾的 存在不僅占用大量的空間 , 而且對(duì)地球環(huán)境造成 嚴(yán)重污染 , 危害人類和動(dòng)植物的生存環(huán)境 。 因而城 市垃圾和產(chǎn)業(yè)廢棄物的處理是一個(gè)亟待解決的問 題 。本文根據(jù)所收集的國內(nèi)外資料 , 嘗試對(duì)垃圾焚 燒爐用耐火材料的研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹和分析 。1垃圾焚燒爐的種類目前世界各地應(yīng)用的垃圾焚燒設(shè)備 垃圾焚燒爐達(dá)到 200多種 , 但應(yīng)用廣泛 、 具有代表性的垃圾 焚燒爐主要有四大類 , 即循環(huán)流化床焚燒爐 (包括RDF 焚燒爐 、 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐 、 爐排型焚燒爐 、 垃圾熱 解氣

2、化焚燒爐 (CAO1-3。根據(jù)以上垃圾焚燒爐技術(shù)原理 、 特點(diǎn) 、 性能以及優(yōu)缺點(diǎn) , 進(jìn)行主要項(xiàng)目的對(duì)比分析 , 對(duì)比分析結(jié)果見 表 14-7。2垃圾焚燒爐用耐火材料的要求當(dāng)焚燒的垃圾為不同組成的非均勻性混合物 時(shí) , 其類型 、 數(shù)量和熱含量方面也有很大不同 。 為此 內(nèi)襯的物理和化學(xué)性能應(yīng)適應(yīng)操作期間不同階段 的 要 求 。 垃 圾 焚 燒 爐 的 工 作 溫 度 一 般 不 超 過 1400 , 但復(fù)雜的工作環(huán)境 (如氣體的侵蝕 、 垃圾在高溫移動(dòng)過程中對(duì)爐體內(nèi)部的磨損和沖擊 要求 優(yōu)質(zhì)的耐火材料內(nèi)襯 , 而且需求量也不斷增加 。 通 常要求耐火材料有如下特點(diǎn) : 高強(qiáng)度和良好的 耐磨

3、性 , 以抵抗固體物料的磨損和熱氣流的沖刷 ; 良好的體積穩(wěn)定性和耐酸性 , 以抵抗?fàn)t內(nèi)酸性物質(zhì)的侵蝕 ; 良好的熱沖擊穩(wěn) 定 性 , 以 抵 抗 爐 溫 的 變化對(duì)材料的破壞 ; 良好的 抗 侵 蝕 能 力 , 以 避 免 侵蝕而引起爐襯崩裂 ; 良好的高溫強(qiáng)度和耐熱 、隔熱性 。垃圾焚燒爐用耐火材料的研究現(xiàn)狀張 麗 1, 2(1. 中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司 , 河南 洛陽 471039;2. 河南省特種耐火材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 河南 洛陽 471039摘 要 :介紹了目前國外垃圾焚燒爐的種類和特點(diǎn) , 較系統(tǒng)地闡述了目前垃圾焚燒爐用耐火材料的研究現(xiàn)狀 。 重點(diǎn)介 紹了無鉻耐火材料的

4、研究現(xiàn)狀并指出了焚燒爐用耐火材料今后的發(fā)展方向 。關(guān)鍵詞 :垃圾焚燒爐 ; 耐火材料 ; 研究現(xiàn)狀 中圖分類號(hào) :TF065.1+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B文章編號(hào) :1001-6988(2009 06螄 0040螄 05Current Research Situation of Refractories for Waste IncineratorZHANG Li(1. Luoyang Institute of Refractories Research Co., Ltd of Sinosteel Corporation , Luoyang 471039, China ;2. Henan Key La

5、boratory of Advanced Refractories, Luoyang 471039, China Abstract:Types and characteristics of current foreign waste incinerators are introduced, current re -search situation of refractories for waste incinerator is systematically formulated. The research situation of chrome -free refractories are f

6、ocused on and the future development direction of refractories for incinerator is pointed out.Key words:waste incinerator; refractory; research situation收稿日期:2009-08-28作者簡介:張 麗 (1975 , 女, 工程師, 主要從事耐火材料的技術(shù)應(yīng)用工作 。工 業(yè) 爐Industrial Furnace第 31卷第 6期 2009年 11月Vol.31No.6Nov. 200940工 業(yè) 爐 第 31卷 第 6期 2009年 11月3

7、垃圾焚燒爐用耐火材料的研究現(xiàn)狀3.1無鉻耐火材料(1 碳化硅質(zhì)耐火材料SiC 耐火材料由于其良好的性能而常用于生活 垃圾焚燒爐中 , 其優(yōu)良性能主要表現(xiàn)在抗侵蝕性和 抗沖刷能力強(qiáng) 、 抗熱震性良好 、 抗磨損性較高 。 在保 證 SiC 耐火材料抗侵蝕性的情況下 , 材料的抗氧化 性能成為決定其使用壽命的關(guān)鍵 。Junichi Moda 等 8在固定材料中 SiC 和 SiO 2含 量不變的情況下 , 通過添加不同的抗氧化劑和改變 顆粒的尺寸和分布 , 制備出四種不同的 SiC 材料 。 試 樣抗氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 , 添加適當(dāng)?shù)目寡趸瘎?、 調(diào)整 材料的顆粒尺寸分布可改善 SiC 材料的性能

8、。 楊笛等 9針對(duì)目前垃圾焚燒爐及其爐襯材料均 從國外進(jìn)口的現(xiàn)狀 , 研究開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 、 性能先進(jìn) 、 適應(yīng)各種窯爐運(yùn)行工況的系列 SiC 不定 形耐火材料 。實(shí)驗(yàn)選用含 SiC 95%以上的碳化硅原料 , 經(jīng)酸 洗方式 , 剔除 Fe 2O 3等雜質(zhì)成分 ; 選擇可增加物料塑 性和砌體強(qiáng)度及高溫使用性能的復(fù)合結(jié)合劑 ; 外加 劑包括增柔劑 、 增強(qiáng)劑等 6個(gè)品種 , 分別起到增加物 料和易性 、 粘結(jié)性 、 速凝性 , 提高砌體低 、 高 、 中溫強(qiáng) 度 , 熱導(dǎo)率及使用溫度的作用 。 首先固定原料種類 , 根據(jù)對(duì)進(jìn)口材料的粒度分析及現(xiàn)有 SiC 原料的粒度 情況 , 調(diào)整不同粒

9、徑顆粒的加入量 , 使其成型體達(dá)到 最大密度 , 最終確定合理的粒度組成 。 當(dāng) SiC 的粒度 組成確定后 , 再實(shí)驗(yàn) 2種復(fù)合結(jié)合劑的數(shù)量 、 比例及 6種外加劑的種類 、 數(shù)量對(duì)試樣密度 、 強(qiáng)度 、 熱導(dǎo)率 及使用溫度的影響 , 最終研制出了各項(xiàng)指標(biāo)超過國 外同類產(chǎn)品的新型碳化硅耐火材料 。(2 氧化鋁質(zhì)耐火材料目前國內(nèi)外對(duì)氧化鋁質(zhì)耐火材料的研究較活 躍 , 主要研究內(nèi)容為在氧化鋁質(zhì)材料中添加各種添 加物 , 以改善材料的抗渣侵蝕性能 。 氧化鋁含量較高 的材料主要用于特殊垃圾焚燒爐 , 而氧化鋁含量則 取決于同一區(qū)域中產(chǎn)生的應(yīng)力大小 。朱德龍 10以黏土熟料為主要原料 , 純鋁酸鈣水

10、 泥為結(jié)合劑 , 并在細(xì)粉中引入鋯莫來石 , 制備出重質(zhì) 澆注料 , 具有高強(qiáng)度 、 耐高溫 、 熱震穩(wěn)定性好等特點(diǎn) , 可用于垃圾焚燒爐工作層 。 以輕質(zhì)磚破碎顆粒為主 要原料 , 高鋁水泥為結(jié)合劑制備出輕質(zhì)澆注料 , 具有 體積密度小 、 導(dǎo)熱系數(shù)低 、 體積穩(wěn)定性好等特點(diǎn) , 可 用于垃圾焚燒爐保溫層 。王迎春等 11以致密電熔剛玉 、 特級(jí)礬土熟料和 焦寶石為骨料及粉料 , 以適量純鋁酸鈣水泥為結(jié)合 劑 , 選用純度較高 、 活性較大的氧化鋁微粉及其他微 粉和添加劑 , 利用材料燒成后在基質(zhì)中形成大量莫 來石高溫結(jié)合相 , 制備出具有高熱態(tài)強(qiáng)度垃圾焚燒 爐用耐火澆注料 。Yoshima

11、sa Miyagishi 等 12針對(duì)工業(yè)垃圾焚燒爐 用澆注料抗堿鹽滲透性差 、 使用壽命低的情況 , 開發(fā) 了 具 有 高 抗 堿 鹽 侵 蝕 性 能 的 含 SiC 澆 注 料 (A12O 355%、 SiO 228%、 SiC10%。 實(shí)驗(yàn)制備了 3種氧比較項(xiàng)目 循環(huán)流化床焚燒爐技術(shù) 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐技術(shù) 爐排型焚燒爐技術(shù) 垃圾熱解氣化焚燒爐技術(shù) 主要應(yīng)用地區(qū) 日本 、 美國 美國 、 丹麥 、 瑞士 歐洲 、 美國 、 日本 加拿大處理能力 中小型 150t/d以下 大中型 200t/d以上 大型 200t/d以上 中小型 150t/d以下燃料適應(yīng)性 燃料的種類受到限制 燃料的種類受到限制

12、 燃料適應(yīng)性廣 燃料適應(yīng)性較廣對(duì)垃圾要求 需分類破碎至 15cm 以下 除大件垃圾外不需分類破碎 除大件垃圾外一般不分類破碎 除大件垃圾外一般不分類破碎燃燒性能 燃燒溫度較低,燃燒效率較佳,燃燒穩(wěn)定性一般,燃燒速度較快, 燃盡率高可高溫安全燃燒,殘灰顆粒小, 燃燒穩(wěn)定性一般, 燃燒速度一般, 燃盡率較高燃燒可靠,余熱利用較好, 燃燒穩(wěn)定性好,燃燒速度較快 、燃盡率高先熱解 、 氣化, 再燃燒, 燃燒穩(wěn)定 性較好, 燃燒速度較慢, 燃盡率 高爐內(nèi)溫度 流化床內(nèi)燃燒溫度 800900 回轉(zhuǎn)窯內(nèi) 600800 , 燃盡室溫度為 10001200垃圾層表面溫度 800 , 煙氣溫度 8001000第

13、1燃燒室 600800 、 第 2燃燒室 8001000垃圾停留時(shí)間 固體垃圾在爐中停留 12h , 氣體在爐中約幾秒鐘固體垃圾在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留 24h , 氣體在燃盡室約幾秒鐘固體垃圾在爐中停留 13h ,氣體在爐中約幾秒鐘固體垃圾在第 1燃燒室約 36h , 氣體在第 2燃燒室約幾秒鐘垃圾運(yùn)動(dòng)方式 爐內(nèi)翻滾運(yùn)動(dòng) 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)回轉(zhuǎn)滾動(dòng) 取決于爐排的運(yùn)動(dòng) 推進(jìn)器推動(dòng)存在缺陷 操作運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)高, 需添加流動(dòng)媒介, 進(jìn)料顆粒較小, 單位處理量所需動(dòng)力高, 爐床材料易損壞連接傳動(dòng)裝置復(fù)雜 , 爐內(nèi)耐火材料易損壞 , 焚燒熱值較低,含水分高的垃圾時(shí)有一定的難度操作運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)高, 爐排易損壞對(duì)氧量 、 爐溫控制有

14、較高要求, 高水分的垃圾在無油助燃時(shí)不 能穩(wěn)定燃燒表 1幾種垃圾焚燒爐技術(shù)比較41工 業(yè) 爐 Industrial Furnace 第 31卷第 6期 2009年 11月Vol.31No.6Nov. 2009化鋁質(zhì)澆注料 , 通過實(shí)爐試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn) , 以黏土和碳 化硅為原料的澆注料的抗堿侵蝕性能較僅以黏土為 原料及以黏土和莫來石為原料的澆注料的抗堿侵蝕 性能優(yōu)異 。Michinori Yoshikawa 等 13以 MgO -尖 晶 石 磚 和 A12O 3-尖晶石磚為研究對(duì)象 , 以 Cr 2O 3含量為 3.5%的 A12O 3-Cr 2O 3磚為對(duì)比樣 , 研究了 3種材料的抗侵蝕性能

15、(實(shí)驗(yàn)條件 :1650×5h , 渣堿度分 別 為0.4、 1.0、 2.0。 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 發(fā) 現(xiàn) , MgO -尖 晶 石 磚 和 A12O 3-尖 晶 石 磚 可 以 替 代 低 鉻 含 量 的 A12O 3-Cr 2O 3磚用于垃圾焚燒爐中 , 進(jìn)一步的實(shí)爐實(shí)驗(yàn)也得到了 相同的結(jié)果 。Kaoru Aoki 等 14利用坩堝侵蝕實(shí)驗(yàn)法 , 檢測(cè)了氧化鋁含量分別為 42.2%、 75%和 98%的 3種氧化 鋁質(zhì)耐火材料的抗灰渣及 HCl 氣體侵蝕情況 , 并分 析了渣的侵蝕機(jī)理 。 侵蝕實(shí)驗(yàn)在 1000 下進(jìn)行 48h , 實(shí)驗(yàn)用渣為合成的垃圾焚燒爐灰渣 (NaCl -KCl

16、 -Na 2SO 4-K 2SO 4 A12O 3為 3 7, 并通入干燥空氣或潮濕的含 HCl 1.86%的空氣 。 通過分析試樣侵蝕實(shí)驗(yàn) 前后質(zhì)量變化及顯微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn) , 在不通入含 HCl 氣 體的情況下 , 3種氧化鋁試樣表面形成了組成為 Na -K -Si -O 的玻璃相 ; 在 HCl 氣體存在的情況下 , 試樣中含有堿性氧化物玻璃相的形成受到抑制 。 當(dāng)耐火 材料暴露在含有 HCl 氣體的環(huán)境中時(shí) , 位于晶界處 的堿性氧化物與其反應(yīng)生成氯化物 , 隨之晶界變脆 , 材料中顆粒更易脫失 。 可見 , 通過降低材料的顯氣 孔率和堿性氧化物的含量 , 可改善材料的抗 HCl 氣 體侵蝕

17、性能 。Hirohtto Takeuchi 等 15通過研究垃圾焚燒爐爐頂用 A12O 3-SiO 2耐火材料的抗侵蝕 、 剝落情況 , 對(duì)傳統(tǒng)爐頂用耐火材料進(jìn)行了改進(jìn) 。 研究發(fā)現(xiàn) , 增加液 體結(jié)合劑及硅灰的添加量可提高材料的使用壽命 。Hideyuki Tsuda 等 16將高熔點(diǎn)的 Y 2O 3引入到氧 化鋁質(zhì)耐火材料中開發(fā)出一種 A12O 3-Y 2O 3質(zhì)垃圾焚燒爐用無鉻耐火材料 。 實(shí)驗(yàn)在普通高鋁澆注料中引 入適量的 Y 2O 3細(xì)粉制備出 A12O 3-Y 2O 3質(zhì)試樣 , 采用 回轉(zhuǎn)抗渣實(shí)驗(yàn)法檢測(cè)研制材料 、 普通高鋁澆注料和A12O 3-Cr 2O 3澆注料 (Cr 2O

18、 310% 的抗渣侵蝕性能 , 檢測(cè)各試樣干燥和燒成后的抗折強(qiáng)度及高溫抗折強(qiáng)度 隨溫度的變化情況 。 結(jié)果發(fā)現(xiàn) , 研制的 A12O 3-Y 2O 3質(zhì)耐火材料較 A12O 3-Cr 2O 3澆注 料 (Cr 2O 310% 的 抗 渣侵蝕性能更好 , 其原因是 A12O 3和 Y 2O 3反應(yīng)形成了一層致密的 YAG 層 , 阻止了熔渣的進(jìn)一步滲透 。Junichi Moda 等 17制 備 出 一 種 A12O 3-MgO -NiO質(zhì)垃圾焚燒爐用耐火材料 , 并與含鉻耐火材料抗渣 侵蝕性能進(jìn)行了對(duì)比 。 實(shí)驗(yàn)研究表明 , 氧化鋁質(zhì)試樣 中添加 MgO 、 NiO 后 , 材料中形成了 (M

19、g , Ni O 固溶 體 , A12O 3-MgO -NiO 質(zhì)材料的抗渣侵蝕性與氧化鉻 含量 30%的 A12O 3-Cr 2O 3耐火材料相當(dāng) 。 當(dāng)在氧化鋁 質(zhì)材料中直接添加 (Mg , Ni O 熟料時(shí) , 材料的抗渣 侵蝕性也得到改善 。 接下來將進(jìn)一步研究材料的抗 熱 剝 落 性 能 及 渣 堿 度 和 其 他 因 素 變 化 對(duì) A12O 3-MgO -NiO 質(zhì)材料性能的影響 。(3 MgO 質(zhì)材料Masaaki Mishima 等 18借 鑒 MgO -TiO 2-A12O 3用于鋼鐵冶煉工藝中的成功表現(xiàn) , 結(jié)合對(duì)垃圾焚燒爐 用耐火材料的性能要求研究發(fā)現(xiàn) , 通過控制 M

20、gO -TiO 2-A12O 3的組成和基質(zhì)的含量 , 可改善材料的性能 。 如通過在小于 0.7的范圍內(nèi)增加 TiO 2、 A12O 3的 摩爾比可改善材料的抗渣侵蝕性能 , 其原因是改變 了材料中氣孔的形態(tài) 、 分布及基質(zhì)的致密程度 。試驗(yàn)以鎂鉻磚 (MgO72.3%、 Cr 2O 312.2%、 A12O 38.9%、 鋁 鉻 磚 (A12O 382.1%、 Cr 2O 39.9%、 ZrO 23.6% 和 MgO -TiO 2-A12O 3磚 (MgO82.3%、 TiO 27.5%、 A12O 38.2% 為研究對(duì)象 , 利用回轉(zhuǎn)侵蝕實(shí)驗(yàn) (垃圾焚燒爐渣堿度為0.8, 實(shí)驗(yàn)溫度為 1

21、600×16h 檢測(cè)材料的抗侵蝕 性能 。 研究發(fā)現(xiàn) , MgO -TiO 2-A12O 3磚具有比鎂鉻磚更好的抗渣侵蝕性能 , 其熱面侵蝕層更薄 , 幾乎沒有渣 滲透的現(xiàn)象 。Satoshi Sakamoto 等 19利用 MgO 和 ZrO 2比 Al 2O 3更難被渣熔融的特性 , 選用 MgO 和 ZrO 2做骨料 , 研 制了一種新型的 MgO -MgO ·Al 2O 3-ZrO 2澆注料 。 MgO 和 Al 2O 3以兩種方式加入 , 一種是直接加入尖晶石 , 另一種是加入一 定 量 的 MgO 和 Al 2O 3代 替 部 分 尖 晶石 , 利用 MgO 和

22、 Al 2O 3反應(yīng)形成尖晶石產(chǎn)生的體 積膨脹促使材料的致密化 , 從而改進(jìn)其抗渣滲透性 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 , 當(dāng)尖晶石的加入量達(dá)到 30%45%時(shí) , 材 料 的 抗 渣 侵 蝕 性 最 好 。 當(dāng) MgO 和 Al 2O 3的 加 入 量 為 8%時(shí) , 效 果 最 佳 , 如 果 形 成 過 量 的 尖 晶 石 , 過 多 的 體 積 膨 脹 會(huì) 導(dǎo) 致 試 樣 性能惡化 。 研 制 的 MgO -MgO ·Al 2O 3-ZrO 2澆 注 料 的 化 學(xué) 組 成 (w 為ZrO 25%, Al 2O 332%, MgO 61%。 使用結(jié)果表明 , 研制的 MgO -MgO &

23、#183;Al 2O 3-ZrO 2澆 注 料 的 抗 渣 侵 蝕 性 優(yōu) 于 傳 統(tǒng)的 Al 2O 3-Cr 2O 3材料 。材料與施工 :垃圾焚燒爐用耐火材料的研究現(xiàn)狀 42工 業(yè) 爐 第 31卷 第 6期 2009年 11月Koichi Igabo 等 20制 備 出 一 種 MgO -A12O 3質(zhì) 無 鉻耐火材料 , 并且研究了添加 ZrO 2的作用 。 實(shí)驗(yàn)制 備了 3組試樣 , 其中 MgO -A12O 3質(zhì)中 MgO/A12O 3摩 爾比分別為 30/70、 50/50、 70/30, 一組試樣中不添加 ZrO 2, 另一組 ZrO 2添加量為 10%vol。 含鉻耐火材料 中

24、 Cr 2O 310%、 A12O 390%。 MgO -A12O 3質(zhì)材料壓成球 狀經(jīng) 1600×1h 燒成 , 含鉻耐火材料壓成球狀經(jīng) 1500×1h 、 氬氣氛下燒成 。 回轉(zhuǎn)抗渣實(shí)驗(yàn)法檢測(cè) 3組材料的抗渣侵蝕性能 。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 與其他試樣相 比 , MgO/A12O 3摩爾比為 50/50, ZrO 2含量為 10%的 試樣的抗渣侵蝕性能與含鉻耐火材料相當(dāng) 。3.2含鉻耐火材料含 Cr 2O 3的耐火材料具有優(yōu)良的耐蝕性 , 所以 多被用于條件苛刻的廢棄物熔融爐等 。 研究發(fā)現(xiàn) , 隨著 Cr 2O 3含量的增加 , 材料耐蝕性也提高 。 因此在 垃圾焚燒爐用含

25、鉻耐火材料早期的研究中通常通過 增加材料中氧化鉻的含量來提高材料的抗侵蝕性 。 目前的研究方向?yàn)楸M可能少的使用氧化鉻 , 通過引 入其他添加物的方法提高材料的性能 。(1 A12O 3-Cr 2O 3質(zhì)Takahiro Miyaji 等 21以目前垃圾焚燒爐主要使 用的 A12O 3-Cr 2O 3澆注料為研究對(duì)象 , 研究了 Cr 2O 3在改善 A12O 3-Cr 2O 3材料中的作用 。實(shí)驗(yàn)制備了 Cr 2O 3含量為 10%、 不含氧化硅的 A12O 3-Cr 2O 3澆 注 料 , A12O 3-SiO 2系 澆 注 料 和 不 含 氧 化硅的氧化鋁澆注料 3種試樣 。 利用回轉(zhuǎn)抗渣

26、法檢 測(cè)試樣的抗渣侵蝕性能 , 分析試樣的顯微結(jié)構(gòu) 。 分 析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn) , 對(duì)于 A12O 3-Cr 2O 3澆注料試樣 , 由 于 Cr 2O 3向熔渣中的遷移 , 試樣熱面處 Cr 2O 3含量降 低 , 熔渣黏度增大 , 試樣的抗渣滲透和侵蝕能力提 高 。 A12O 3和 Cr 2O 3高溫下反應(yīng)形成固溶體也使材料 的抗侵蝕性及使用壽命提 高 。 此 外 , 由 于 A12O 3-Cr 2O 3澆注料中氧化硅含量低 , 因此不會(huì)生成大量的 低熔點(diǎn)化合物影響材料的抗侵蝕性 。Junichi Moda 等 22研 制 出 一 種 不 增 加 Cr 2O 3含 量 , 而耐蝕性和抗熱震性都

27、良好的含 Cr 2O 3尖晶石 耐火材料 。 實(shí)驗(yàn)通過對(duì)比添加含 Cr 2O 3尖晶石前后 耐火磚的抗侵蝕性發(fā)現(xiàn) , 在氧化鉻含量相同的情況 下 , 通過添加尖晶石骨料可以制備出 Cr 2O 3含量少 、 耐侵蝕性和抗熱震性優(yōu)良的垃圾焚燒爐用耐火材 料 。 此外 , 通過對(duì)比含 Cr 2O 3澆注料 1500 燒成前 后的抗侵蝕性 , 得出了澆注料成型體經(jīng)燒成會(huì)生成 A12O 3-Cr 2O 3固溶體 , 因此能夠提高澆注料耐蝕性 , 可以制成不亞于燒成磚的耐火材料的結(jié)論 。Motoki Hayashi 等 23針對(duì)含氧化鉻的澆注料耐 蝕性 、 防滲透性優(yōu)良 , 但易發(fā)生剝離損傷的現(xiàn)狀 , 通

28、 過提高二氧化硅和氧化鉻含量來減輕剝離損傷和提 高材料耐蝕性 。實(shí) 驗(yàn) 以 A12O 377%、 Cr 2O 320%、 SiO 22%的 試 樣 為 對(duì)比樣 , 以 A12O 372%、 Cr 2O 320%、 SiO 27%的試樣和 A12O 322%、 Cr 2O 362%、 SiO 21%的試樣為研究對(duì)象 。 試 樣的結(jié)構(gòu)剝落實(shí)驗(yàn)和回轉(zhuǎn)抗渣實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn) , 試樣 中二氧化硅含量增加 , 試樣工作面生成液相 , 抑制了 渣的侵入 ; 由于增加了渣難以潤濕的氧化鉻原料 , 試 樣的耐蝕性提高 。Junichi Moda 等 24利用抗渣侵蝕實(shí)驗(yàn)研究了 A12O 3-Cr 2O 3耐火材料和

29、 MgO -Cr 2O 3耐火材料的抗渣侵蝕 性 能 。 實(shí) 驗(yàn) 條 件 為 :實(shí) 驗(yàn) 用 渣 含 飽 和 石 灰 40%、 SiO 225%、 A12O 315%、 TiO 25%、 MgO5%、 Fe 2O 35%、 Na -Cl15%, 堿度為 1.2。 實(shí)驗(yàn)溫度為 1710×7h , 每隔 1h 換渣一次 , 實(shí)驗(yàn)過程中重復(fù)換渣 3次 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 發(fā)現(xiàn) , 在高堿度渣的情況下 , 垃圾焚燒爐用耐火材料 使用含鉻高的 A12O 3-Cr 2O 3耐火材料較好 , 但當(dāng)渣中 含有鐵和銅的化合物時(shí) , MgO -Cr 2O 3耐火材 料 的 使 用效果較 A12O 3-Cr 2O

30、 3材料更好 。(2 A12O 3-Cr 2O 3-ZrO 2質(zhì)Kiyoto Sekine 等 25通過分析 A12O 368%、 Cr 2O 36.6%、 ZrO 213.3%和 A12O 363.8%、 Cr 2O 323.6%、 ZrO 26.5%的 兩種 A12O 3-Cr 2O 3-ZrO 2磚抗侵蝕性 , 并將兩種磚用于 實(shí)爐實(shí)驗(yàn) 8個(gè)月 , 來評(píng)價(jià)兩種磚的性能 。 結(jié)果發(fā)現(xiàn) , Cr 2O 3含量為 24%的 A12O 3-Cr 2O 3-ZrO 2磚性能最好 , 壽命有望達(dá)到 1年 。Yoshiki Tsuchiya 等 26利用三點(diǎn)彎曲應(yīng)力實(shí)驗(yàn)和 回轉(zhuǎn)抗渣侵蝕實(shí)驗(yàn)對(duì)比 Cr

31、2O 3含量分別為 7%、 28%、 28%(部 分 Cr 2O 3以 粗 顆 粒 形 式 加 入 的 3種 A12O 3-Cr 2O 3-ZrO 2磚的韌性及抗渣侵蝕性 。 研究發(fā)現(xiàn) , Cr 2O 3含量高并且材料中含有 Cr 2O 3組顆粒的 A12O 3-Cr 2O 3-ZrO 2磚的韌性和抗渣侵蝕性能最好 , 其原因是在應(yīng) 力情況下 , 引入的粗顆粒產(chǎn)生了微裂紋從而使材料 的韌性提高 。4垃圾焚燒爐用耐火材料的發(fā)展趨勢(shì)(1含氧化鉻磚由于具有優(yōu)異的抗渣侵蝕性能 仍將繼續(xù)用于垃圾焚燒爐爐襯 , 但其高的密度和強(qiáng)43工 業(yè) 爐 Industrial Furnace 第 31卷第 6期 20

32、09年 11月Vol.31No.6Nov. 2009度導(dǎo)致材料的韌性差 , 因此材料的抗結(jié)構(gòu)剝落性差 , 在材料中引入微裂紋的方法可平衡材料抗侵蝕性和 抗剝落性的差距 。(2大部分的垃圾焚燒爐均設(shè)有水冷結(jié)構(gòu) , SiC澆注料由于具有高的熱導(dǎo)率因此是理想的砌筑材 料 。 其在垃圾焚燒爐其他部位的使用也將成為垃圾 焚燒爐用耐火材料無鉻化的重要方向 。(3垃圾焚燒爐用耐火材料的無鉻化將繼續(xù)成為研究熱點(diǎn) 。參考文獻(xiàn) :1黃家瑤 . 淺談垃圾焚燒與熱能利用 J.福建能源開發(fā)與節(jié)約 ,2002(3:30-31.2姚珉芳 . 城市生活垃圾焚燒處理技術(shù)及資源化利用 J.能源技術(shù) ,2000(2:97-100.

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