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目前，最有效的處理廢棄物的方法是采用焚燒爐和熔融爐處理城市垃圾和產(chǎn)業(yè)廢棄物以及再利用(例如垃圾焚燒發(fā)電)。 為了適應(yīng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，滿足處理廢棄物爐窯用耐火材料的要求，需要研究和開發(fā)優(yōu)質(zhì)耐火材料與之相適應(yīng)。
因此，隨著環(huán)保行業(yè)的發(fā)展，垃圾焚燒爐等各類廢棄物熔融系統(tǒng)逐漸增多且技術(shù)含量提升，這對耐火材料提出了更高的要求。 找耐火材料網(wǎng)認(rèn)為，環(huán)保行業(yè)用耐火材料將成為未來行業(yè)發(fā)展的一項重要分支。
廢棄物處理設(shè)備與處理流程
廢棄物除了日常生活排出的一般廢棄物即城中垃圾和下水污泥外，還有排出量最大的工業(yè)廢棄物。 這些廢棄物都需要進(jìn)行無害化處理，其處理流程如圖1所示。
廢棄物處理開始于以衛(wèi)生處理為目的的城市垃圾焚燒處理。
焚燒設(shè)備主要是焚燒爐，有爐箅式、流動床式、回轉(zhuǎn)窯式等，如表1所示。
爐箅式焚燒爐從爐箅下部吹入燃燒氣體，驅(qū)動爐箅，使垃圾連續(xù)燃燒。 由于這種處理方法適合大量處理，故在大城市廣泛采用。
流動床式燃燒爐是以蓄熱的沙子為載熱體、瞬時焚燒垃圾的爐子。 由于設(shè)備容易停轉(zhuǎn)，也適合焚燒廢液，故被用作焚燒中小城市的垃圾和下水污泥、工業(yè)廢棄物。
回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐由于能以爐內(nèi)輻射熱使廢棄物充分焚燒，因而廣泛用于難燒的污泥、廢液等工業(yè)廢棄物的處理。
焚燒垃圾有門道
焚燒爐的操作溫度較低(1000℃以下)，其焚燒灰為固體。 由于焚燒灰中含有二噁英，而且還向大氣中排放大量的CO2，因而對環(huán)境危害大。
為了能與減少焚燒爐產(chǎn)生的二噁英、抑制CO2大量排放、有效利用能源等，便開發(fā)了廢棄物熔融處理方法，如表6-1所示，一是將焚燒爐產(chǎn)生的焚燒灰進(jìn)行熔融;二是氣化熔融。
焚燒灰熔融爐主要有：將燒嘴用作熱源的表面熔融爐、旋轉(zhuǎn)熔融爐，使用電能的等離子熔融爐、電弧熔融爐等。 所有這些熔融爐都在1400~1600t的高溫下使焚燒灰熔融、渣化。
氣化熔融爐主要有：熱分解氣化熔融爐和直接氣化熔融爐。 它們是不帶焚燒爐的廢棄物熔融設(shè)備，因而難以產(chǎn)生二噁英。
熱分解氣化熔融爐是使用熱分解爐在低溫還原氣氛中將垃圾熱分解，同時將得到的可燃性氣體和炭(炭質(zhì)殘渣)自燃，進(jìn)行渣化。 因而這種處理方法有助于減少二噁英，抑制CO2排出。 有些情況下，則將熱分解爐與旋轉(zhuǎn)熔融爐組合起來使用。
直接氣化熔融爐是一種將廢棄物與焦炭等燃料一起，直接熔融的熔融爐，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w用于發(fā)電等。 這種熔融方法也有助于減少二噁英，并可有效利用能源。
廢棄物熔融爐(包括焚燒灰熔融爐、氣化熔融爐)在1400~1600℃的高溫條件下使焚燒灰熔融、液化，其殘余物(熔渣)都呈液態(tài)(液相)。
熔融爐用耐火材料的選擇
一般熔融爐爐渣的C/S=0.3~1.0，但為了提高熔化效率，達(dá)到降低熔點、固化(渣化)重金屬和有害物質(zhì)的目的，通常對熔融物進(jìn)行成分調(diào)整(常用添加CaO和SiO2的辦法來完成)，結(jié)果則導(dǎo)致堿度改變，需要對耐火材料適應(yīng)性進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
可見熔融爐用耐火材料的選擇依據(jù)，不能僅僅考慮耐蝕性。 起因于操作條件變化、熔渣組成改變、熔融溫度波動使耐火材料的使用壽命明顯縮短的情況也是存在的，而適合這個條件的萬能材料卻是不存在的。 所以，只能根據(jù)導(dǎo)致耐火材料損毀的主要因素來選擇相應(yīng)的耐火材料。 現(xiàn)在已經(jīng)肯定，熔融爐內(nèi)襯耐火材料蝕損主要受熔渣成分和操作條件(溫度、氣氛等)的控制。
因此，選擇熔融爐用耐火材料的的主要標(biāo)準(zhǔn)是：
(1)熔渣堿度不小于1.0時或者Fe2O3含量高時，選擇堿性(MgO、Spinel)和碳質(zhì)耐火材料; 而熔渣堿度C/S<1.0時，則選擇Al2O3質(zhì)、Cr2O3質(zhì)和SiC質(zhì)耐火材料;
(2)根據(jù)操作條件(溫度、氣氛等)不同，在選擇熔融爐用耐火材料時，需要考慮以下因素：
1)由于在溫度超過1450~1500℃時，耐火材料侵蝕量將急劇增加，此時，需要根據(jù)使用部位、冷卻條件和爐子結(jié)構(gòu)綜合考慮;
2)耐火材料侵蝕損耗不僅是熔渣成分造成的，還容易受到爐內(nèi)氣氛和熔渣流動導(dǎo)致磨損;
3)具有良好的抗蝕性和抗侵潤性的C和SiC質(zhì)耐火材料，卻存在容易受到氧化損耗的問題。
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