危廢處理回轉(zhuǎn)窯的砌筑與烘爐技術(shù)探討

1、危廢處理回轉(zhuǎn)窯的砌筑與烘爐技術(shù)探討第34卷第2期2012年3月工業(yè)爐IndustrialFurnaceVo1.34No.2Mar.2012危廢處理回轉(zhuǎn)窯的砌筑與烘爐技術(shù)探討張紹坤(北京機電院高技術(shù)股份有限公司,北京100027)摘要:回轉(zhuǎn)窯是危險廢物處理最為有效的設(shè)備,在國內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛.回轉(zhuǎn)窯中耐火材料的質(zhì)量影響了回轉(zhuǎn)窯能否穩(wěn)定運行.對危險廢物處理回轉(zhuǎn)窯耐火材料的選用,砌筑和烘爐進行了分析,對工程應(yīng)用具有一定的參考價值.關(guān)鍵詞:回轉(zhuǎn)窯;耐火材料;砌筑;烘爐中圖分類號:TQ172.6+22文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:10016988(2012)02004604DiscussionofFurna

2、ceBuildingandBakingTechnologyinHazardousWasteTreatmentRotaryKilnZHANGShaokun(BeijingMachineryandElectricityInstituteCo.,Ltd,Beijing100027,China)Abstract:Therotarykilnisthemosteffectiveequipmentinthehazardouswastetreatment,anditisusedmoreandmorewidelyindomestic.Thequalityofrefractorymaterialaffectsth

3、estableoperationofrotarykiln.Thechoice,buildingandbakingoftherefractorymaterialforthehazardouswastetreatmentrotarykilnwereanalyzed,andithadsomecertainreferencevaluefortheengineeringapplication.Keywords:rotarykiln;refractorymaterial;building;baking回轉(zhuǎn)窯是指旋轉(zhuǎn)煅燒窯.是對散狀物料進行加熱處理的熱工設(shè)備.問世已逾百年回轉(zhuǎn)窯廣泛用于有色冶金,黑色冶金,耐

4、火材料,水泥,化工等行業(yè).目前,隨著國家對危險廢物的處置力度的加強,回轉(zhuǎn)窯也開始應(yīng)用于危險廢物焚燒處置領(lǐng)域危險廢物是指根據(jù)國家統(tǒng)一規(guī)定的方法鑒別認(rèn)定的具有毒性,易燃性,易爆性,腐蝕性,化學(xué)反應(yīng)等性質(zhì)的.對人體健康和環(huán)境能造成危害的廢物危險廢物需經(jīng)過處理才能進入環(huán)境.熱處理法是最有效的危險廢棄物處理方法.而回轉(zhuǎn)窯是危險廢棄物處理中最有效的設(shè)備之一1J用于危險廢物處理的回轉(zhuǎn)窯是一個略微傾斜,鋼制外殼內(nèi)襯耐火材料的空心圓筒危險廢物可以從前端送人窯中進行焚燒.以定速旋轉(zhuǎn)達(dá)到攪拌廢物的目的.旋轉(zhuǎn)時須保證適當(dāng)傾斜度.以利危險廢物下滑.此外.廢液及廢氣可以從前段,中段,后段同時配合助燃空氣送入.甚至于整桶裝

5、的廢物也可收稿日期:2011-l1一O2作者簡介:張紹坤(198O一),男,工學(xué)碩士,工程師,主要從事熱能利用相關(guān)的工程設(shè)計工作.以送入回轉(zhuǎn)窯焚燒闥利用回轉(zhuǎn)窯處理危險廢物的主要優(yōu)點:(1)可以處理的廢物種類廣泛.利用回轉(zhuǎn)窯可以處理多種危險廢物,能夠同時處理固體廢棄物,廢液和廢氣,物料適應(yīng)性廣:(2)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焚燒工況易于控制.有利于危險廢物充分分解:(3)回轉(zhuǎn)窯設(shè)有一定傾角.除渣方便:(4)回轉(zhuǎn)窯運行穩(wěn)定,操作控制簡便.鑒于以上優(yōu)點.國內(nèi)新建或在建的危險廢物焚燒處置工程大多優(yōu)先選用回轉(zhuǎn)窯作為危險廢物處理的一級焚燒爐.回轉(zhuǎn)窯在危險廢物焚燒處理中應(yīng)用日益廣泛回轉(zhuǎn)窯耐火材料的選用根據(jù)危險廢物集中焚燒處

6、置工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范(HJ廠r1762005)的要求,危險廢物焚燒處理"爐渣熱灼減率應(yīng)<5%",因此,為了將危險廢物焚燒充分.回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的焚燒溫度應(yīng)不低于800oC.危險廢物在回轉(zhuǎn)窯中焚燒,一般要經(jīng)歷干燥,熱工業(yè)爐第34卷第2期2012年3月解,燃燒,燃盡等幾個階段.經(jīng)過這幾個階段,危險廢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渣會對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)砌筑的耐火材料造成侵蝕性破壞.所以,危險廢物焚燒處理用的回轉(zhuǎn)窯的耐火材料應(yīng)同時具備如下特點:(1)耐高溫性.能夠長期在800oC以上的高溫環(huán)境下運行.(2)高強度和良好的耐磨性.回轉(zhuǎn)窯內(nèi)

7、的耐火材料需要具有一定的機械強度.以承受高溫時的膨脹應(yīng)力及回轉(zhuǎn)窯殼體變形所造成的應(yīng)力同時因為危險廢物在窯內(nèi)的運動及煙氣中粉塵的磨擦.均會對窯內(nèi)的耐火材料造成磨損.所以要求耐火材料具有較強的耐磨性(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.有關(guān)研究表明.對耐火材料質(zhì)量影響最大的是堿(鉀,鈉),鹵族(氯,氟)和硫的化合物等3J.(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.回轉(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

8、火材料的熱膨脹系數(shù).但是殼體溫度一般都在150300左右.而耐火材料承受的溫度一般都在800以上,這樣可能會導(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,煙氣會通過滲透進入耐火材料中,腐蝕耐火材料.目前.在國內(nèi)外危險廢物焚燒工程中.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莫來石磚,高鋁磚等,澆注料主要為高鋁耐火澆注料.可根據(jù)危險廢物的成分進行選擇2回轉(zhuǎn)窯耐火磚的砌筑回轉(zhuǎn)窯砌筑質(zhì)量的好壞.直接影響耐火材料的使用壽命.對整個危險廢物焚燒處理系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行至關(guān)重要.2.1回轉(zhuǎn)窯的砌筑方法分類根據(jù)砌筑過程中是否使用濕狀泥漿.

9、砌磚可以分為干砌法與濕砌法兩種.通常情況下.用于處理危險廢物的回轉(zhuǎn)窯所用的高鋁磚,莫來石磚等需要采用濕砌法根據(jù)磚的排布方式的不同.砌筑方法又可分為橫向環(huán)形砌法與縱向交錯砌法兩種.采用縱向交錯砌法砌筑的耐火磚的整體強度比校好.但發(fā)生問題時.一個較小的點破壞可能會造成一個較大的面破壞.目前應(yīng)用較少橫向環(huán)形砌法又可分為兩相鄰磚圈磚縫成一直線與磚縫交錯兩種砌法采用磚縫成一直線砌法時.因耐火磚尺寸的偏差可能使得磚縫不在一條直線上,當(dāng)磚圈的錯動時.磚的邊角容易破損可能會造成強度不好因此.目前處理危險廢物的回轉(zhuǎn)窯砌筑多采用橫向環(huán)形砌法中的磚縫交錯的砌筑方法.根據(jù)砌筑過程中回轉(zhuǎn)窯是否需要旋轉(zhuǎn).砌筑方法可以分為

10、旋轉(zhuǎn)法和固定法.利用旋轉(zhuǎn)法砌筑時,隨著耐火磚的砌筑,需要旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯.多用于小型回轉(zhuǎn)窯的砌筑.而固定法無需旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯,多用于大型回轉(zhuǎn)窯用于危險廢物處理的回轉(zhuǎn)窯直徑多在24m.長度在820m.屬于小型回轉(zhuǎn)窯.因此需要采用旋轉(zhuǎn)法砌筑2.2砌筑根據(jù)上述分析.用于危險廢物處理的回轉(zhuǎn)窯主要采用橫向環(huán)形砌法.既有利于施工.也有利于拆除和檢修砌筑過程如下:(1)首先應(yīng)仔細(xì)地將窯殼內(nèi)清掃干凈,然后做砌筑用基準(zhǔn)線.軸向基準(zhǔn)線要沿窯周長每1.5m放一條,每條線均要與回轉(zhuǎn)窯殼體的軸線平行:環(huán)向基準(zhǔn)線為與回轉(zhuǎn)窯殼體中心線垂直的圓.每個施工段放一條.每個施工段長度為1m(2)耐火磚砌筑時.首先從回轉(zhuǎn)窯殼體底部同時向兩側(cè)砌

11、筑.直至超過半周12層磚處.每環(huán)磚均如此砌筑.當(dāng)砌筑長度為23m時.在回轉(zhuǎn)窯中心水平設(shè)置厚140mm的長方形墊木.墊木應(yīng)壓在最上一層耐火磚磚厚3/4處.并每隔1m左右設(shè)置一頂杠頂在墊木上.旋出頂杠套管部分至墊木與耐火磚完全壓實.如圖1(a)所示.然后將回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)90,再從窯底砌筑到水平位置.進行第二道支撐加固.如圖1(b)所示.繼續(xù)旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯.進行最后1/4周的砌筑,如圖1(c)所示.最后1/4圓周砌筑時,需注意要留46層磚.作為鎖El區(qū).并將鎖口區(qū)旋轉(zhuǎn)到底部附近(時鐘的7:008:00的位置),進行鎖口,如圖1(d)47材料與施工:危廢處理回轉(zhuǎn)窯的砌筑與烘爐技術(shù)探討所示.180.9O.0.(

12、a】0.180.(c)(d)圈1耐火磚砌筑過程不惹圖(3)鎖口區(qū)的砌筑應(yīng)仔細(xì)進行,通常要先用幾種不同厚度的磚進行組合預(yù)排和調(diào)整.以使砌體的鎖口完全適合于最后一塊磚的打入鎖口時宜選用專用鎖磚.需加工磚時.加工磚的厚度不得小于原磚厚度的2/3.并不得作為每環(huán)最后一塊鎖磚打入砌體.鎖15磚應(yīng)從側(cè)面打人環(huán)內(nèi).在最后一塊鎖磚不能由側(cè)面打入時.可將鎖口外側(cè)的一到兩塊磚進行加工,使鎖口上下尺寸相等.然后將與鎖口尺寸相適應(yīng)的磚從上面打入.并將其兩側(cè)用鋼板鎖縫需要用幾塊薄形的鎖磚時.要用標(biāo)準(zhǔn)的主磚將它們隔開:用鋼板鎖縫時.每條縫內(nèi)只允許使用一塊鋼板.其厚度不宜大于3mm.各環(huán)鎖口區(qū)不應(yīng)超過4塊鎖縫鋼板.并應(yīng)把它

13、們均勻地分布在整個鎖磚區(qū)內(nèi).另外,在砌筑時應(yīng)盡量減少鎖縫鋼板的用量.并盡量避免在薄型的鎖磚邊打人鋼板砌筑最后一環(huán)磚的鎖口區(qū)時.由于擋磚板礙事.最后一塊鎖磚不能從側(cè)面打人環(huán)內(nèi).可以通過選磚.再配合火泥調(diào)整鄰近幾塊磚的灰縫的辦法將鎖口的尺寸調(diào)整到上下相等.然后將尺寸合適的鎖磚從上面打入打人最后一塊磚后.從上面打人13塊一邊磨尖的23mm厚的鋼板將磚縫徹底鎖緊2.3砌筑注意事項在回轉(zhuǎn)窯砌筑過程中的幾點注意事項:(1)回磚窯體安裝完畢后,經(jīng)檢查和空轉(zhuǎn)合格才能進行內(nèi)襯施工.并仔細(xì)清除灰塵和渣屑.打磨平48整.焊縫高度應(yīng)小于3mm(2)砌筑泥漿在調(diào)制時應(yīng)通過試驗來確定泥漿的稠度和加水量.同時檢查泥漿的砌筑

14、性能是否滿足砌筑要求.攪拌水應(yīng)采用純凈水.由于使用泥漿為膠泥,應(yīng)隨砌隨制.已初凝的不得使用.(3)砌筑內(nèi)襯的縱向基線和控制線.應(yīng)做明顯標(biāo)記于簡體上,環(huán)向基準(zhǔn)線按砌筑工作長度也畫在簡體上.(4)砌筑時磚縫內(nèi)應(yīng)泥漿飽滿,表面勾縫.不得在砌體上砍鑿磚,用木錘或橡膠錘找正.泥漿干涸后,不得敲打砌體加工耐火磚時不得采用寬度小于1/2或?qū)挾刃∮?/3的磚并不得作為本環(huán)的最后一塊磚打入砌體(5)當(dāng)涉及多層耐火磚砌筑時,由外向內(nèi)進行各層耐火磚砌筑,均采用環(huán)砌法應(yīng)待上一層磚襯砌筑完成并檢驗合格后方可進入下道工序?qū)Σ荒軡M足下道工序施工的部位,用磨光機進行修理.確保里層的耐火磚的大頭四個角與外層磚襯完全接觸整體砌筑

15、完成后.各層耐火磚均應(yīng)與筒體可靠地同心3烘爐回轉(zhuǎn)窯整體砌筑完成后.砌體和澆注料中含有大量的游離水和結(jié)晶水,必須進行烘爐.通過烘爐,對砌體進行加熱和干燥,使砌體所含水分逐漸析出.直至完全干燥為止.完成耐火材料相變形引起的膨脹及消除應(yīng)力.保證回轉(zhuǎn)窯正常運行中耐火材料不因溫度劇變而爆裂或內(nèi)裂3.1烘爐準(zhǔn)備烘爐前的準(zhǔn)備工作通常有以下幾點:(1)檢查耐火材料的砌筑和澆筑是否符合規(guī)范的要求:(2)準(zhǔn)備烘爐所用材料,如燃料,工具,水,壓縮空氣等:(3)整套系統(tǒng)的其他準(zhǔn)備工作,例如,消防系統(tǒng),電氣系統(tǒng),環(huán)境條件等.3.2烘爐曲線烘爐所需時間及溫度主要根據(jù)爐襯砌體的種類,性質(zhì),厚度,砌筑方法和施工時所處季節(jié)而定

16、51.回轉(zhuǎn)窯砌體的主要材料是高鋁磚,莫來石磚,高鋁澆注料等,根據(jù)回轉(zhuǎn)窯砌體的特點.典型的烘爐曲線如圖2所示.由圖可知.烘爐升溫過程主要包括三個關(guān)鍵溫度點工業(yè)爐第34卷第2期2012年3月越贈時間/Il圖2典型烘爐曲線圖第一個溫度點:150oC.因為水在100cc時變?yōu)樗魵?但蒸發(fā)不快.故必須大于100時才能有效干燥根據(jù)經(jīng)驗選150oC為宜.此階段脫水量不能太大.不能太快.如果水分排出太快,內(nèi)部殘存水分?jǐn)U散速度趕不上表面蒸發(fā)速度.內(nèi)部水會受熱變成蒸汽產(chǎn)生膨脹致使泥漿收縮發(fā)生龜裂.降低黏結(jié)強度.使砌體強度削弱.澆注料更是如此.因此由常溫至150的過程中.升溫不能太快.控制在10/h為宜.當(dāng)達(dá)到1

17、50時還必須保溫一段時間.保證砌體充分干燥.第二個溫度點:300.在此溫度段,主要是完成耐火材料相變引起的膨脹及消除應(yīng)力考慮到高鋁磚的線膨脹系數(shù)較大.由150oC至300的過程中.升溫也不宜太快高鋁磚一般按3050幾升溫.這樣可使耐火磚的膨脹均勻而且穩(wěn)定第三個溫度點:600c【=.此溫度點為耐火材料的燒結(jié)溫度點.耐火材料在此溫度點持續(xù)一段時間后,即可達(dá)到徹底干燥根據(jù)廠家資料.高鋁磚和耐火材料在150,300,600這三個溫度點,內(nèi)部反應(yīng)比較劇烈,且膨脹較為均勻和溫和為充分完成晶型轉(zhuǎn)化和聚合作用,達(dá)到設(shè)計要求的燒結(jié)強度,完全釋放熱應(yīng)力,必須在此三點恒溫一段時間為了便于控制其膨脹性.防止耐火磚上下

18、表面膨脹不均造成開裂.使耐火磚和耐火物內(nèi)部溫度逐步均勻化.升溫也必須緩慢進行.達(dá)到600時.保溫足夠的一段時間后,讓砌體自然冷卻,烘爐完成.3.3烘爐后的檢查烘爐后的檢查主要為耐火材料砌體的檢查觀察耐火材料燒結(jié)情況.檢查耐火磚的磚縫.如果出現(xiàn)松動可用鎖縫鋼板緊固.檢查耐火材料是否出現(xiàn)裂縫.如果出現(xiàn)裂縫大于3mm.應(yīng)用耐火澆注料勾縫.另外.烘爐的過程也是整套工藝系統(tǒng)聯(lián)動運行過程.烘爐后也應(yīng)對系統(tǒng)設(shè)備的操作情況進行匯總,必要時進行檢修4結(jié)語回轉(zhuǎn)窯是危險廢物處理最有效的設(shè)備.在國內(nèi)的應(yīng)用日益廣泛回轉(zhuǎn)窯耐火材料的質(zhì)量直接影響了回轉(zhuǎn)窯能否穩(wěn)定運行.選用合適的耐火材料,用適當(dāng)?shù)钠鲋椒ㄆ鲋?并按照科學(xué)的烘爐曲線烘爐,