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耐火材料厂家

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郑州荣盛窑炉耐火材料有限企业
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危废回转窑耐火内衬设计、砌筑及烘炉先容

时间:2021-04-26 17:07 编辑:耐火材料厂家点击:次


 
危废(以下简称危废)种类繁多,组成复杂,地域差异大,处置不当会引发一系列的民生和社会问题。研究表明,高温焚烧是危废安全处置和减容化的有效途径,其中回转窑焚烧法是有效的危废处理方法之一,它具有处理种类多,处理量大等优点。从上世纪90年代起,我国逐步采用回转窑焚烧法处理危废。近几年来,由于耐火材料损坏而引起的停窑事件时有发生,严重影响了危废焚烧线的稳定运行,迫切需要在回转窑危废焚化炉内进行耐火衬里的优化设计和高效运行。
当前水泥窑协同处理的危废主要有固态危废、废液和RDF代用燃料等,主要来自于预热器、分解炉、后窑口和窑头罩等。
本实用新型是一种专业的危废焚烧装置,主要设备包括回转窑、二燃室、余热锅炉、急冷塔、脱酸和除尘系统。预处理后的各种废料通过不同的进料方式进入燃烧系统,在自重和回转窑的连续转动下,物料与助燃气充分接触,完成干燥、气化和燃烧过程,剩余部分淬冷成灰。
回转窑焚烧炉按照炉气流向和炉体内燃烧器的位置,可分为逆流式和顺流式。在此过程中,燃烧器的热源在窑体的进料端,与固体和烟气走向相同,成为顺流;相反,燃烧器的热源在窑体的出料端,与固体和烟气走向相反,称为逆流。当前危废焚烧系统主要是以顺流式回转窑为设计对象,逆流式回转窑更适合于含水高、热值低的危废等。旋转窑式焚烧炉适用范围广,可同时处理固体、液体、气体危废。在日益严格的环境要求下,专业回转窑危废焚烧炉优势明显。根据统计,目前我国在回转窑危废焚烧处理系统中已有800多条处理生产线,处理能力从20t/d到120t/d。2017年我国危废焚烧处置能力规模达616万吨/年,其中专业焚烧厂占53%,主要分布在浙江、江苏、山东、河北、福建等地。
一是危废回转窑耐火内衬的设计。
1.回转窑体。
转窑焚烧炉关键的设备是回转窑体,由于它是一种动态运转的设备,对衬里结构的设计要求很高,首先要保证整个衬里在动态高温状态下运行,避免掉砖、烧砖等现象。对危废回转窑系统,由于转速较慢,一般低于1转/分,可根据厂房设计及节能要求,选用单层砖、双层砖、复合砖及整体浇注等不同结构,见图3。回转窑耐火材料的总厚度一般在250~300mm之间,其中工作层耐火砖根据不同的处理温度和危废类型,可选择高铝质、刚玉莫来石及铬锆刚玉石等耐火材料。
图三回转窑内衬的设计。
由于耐火材料的导热系数大多在1.7~2.0以上,采用厚度为230~300mm的单层结构,后期高温区窑外壁温度达到350℃以上,但整体结构稳定,适用于室外回转窑使用。
由于隔热砖的导热系数低,能起到降温的作用,因此采用隔热砖和耐火砖的双层结构,窑外壁上的温度可控制在220℃或更低,节能效果好,但施工要求高,适用于室内工程。此处应注意的是,保温砖的强度一般要求大于20MPa,保温砖的设计厚度不得小于50mm。
为了达到单层砖的稳定性,又能降低外壁温度,可设计出复合砖,即表面刚玉砖、铬刚玉砖,背面为氧化铝空心球、高铝型或粘土型,保温层厚度约50~70mm。该产品生产效率低,且由于工作层和隔热层材料的热膨胀系数及烧结收缩率不同,易造成连接处微裂纹,废品率高。
有鉴于此,可采用凹槽复合砖设计,如图4所示,工作层材质不变,尾槽开槽后可填充纳米板等绝热材料。此种凹槽砖型复合砖,不仅制作、施工方便,而且能达到降低筒体外壁温度30~50℃的效果。
图4凹槽砖型结构图。
此外,部分回转窑采用轻质浇注料或纤维板等隔热材料,且工作层采用了重质浇注料(金属抓钉锚固)的双层浇注结构,可合理控制回转窑外壁温度。采用金属件将耐火材料与筒体连接在一起,虽然不存在耐火砖脱落的问题,但金属件的焊接质量和浇注料中的水分干掉是关键。
与之相比,耐火砖的设计方案维修更换方便,受环境和人为因素的影响较小。目前新开工的回转窑基本都是室外设计,根据提产和环保要求,采用了稳定的单层结构,高温区可考虑采用槽形复合砖方式,降低外壁温度。并且从防腐蚀的角度,将筒体外壁的温度控制在160~320℃范围内较为合理。
1.2二燃烧室
它的主要功能是对烟气进行二次燃烧处理,可燃成分、飞灰微粒及二恶英等燃烧分解,物理和化学作用同时发生,反应激烈。通常,双燃室包括耐火材料,保温材料和隔热材料。在这些材料中,耐火材料指的是工作层重型浇注料、可塑料或耐火砖等,隔热材料指的是保温浇注料、隔热砖等,绝热材料指的是硅酸钙板、陶瓷纤维板、纳米板等。当前,二燃室内衬的设计主要有三种方式,见图5:
1)方案一,包括耐火、保温和隔热材料;本三层结构设计,以总厚度450mm为例,外壁温度80~90℃。
2)方案二,包括耐火与保温材料。这种结构的外壁温度较高,以305mm的总厚度为例,温度在150~180℃之间。
3)方案三,包括耐火和保温材料。该方案介于前两者之间,以总厚度270mm为例,外壁温度在110~140℃左右。
一般情况下,二燃室温度在1100~1200℃左右,燃烧器的局部温度甚至可达1300℃以上,所以选用刚玉莫来石料可以满足使用要求,而在燃烧器区域的工作层建议选用刚玉石或铬刚玉石。与方案一相比,方案一的三层结构设计稳定,不易因漏气或串火而造成炉筒高温腐蚀或超温变形而停炉检修。
图5典型耐火内衬结构的二燃室。
1.3其他部分。
废热锅炉部分主要是灰斗、集箱、顶封及出口烟道需使用部分耐磨浇注料,其中用隔热材料的灰斗和耐磨浇注料双层效果较好,总厚度一般在200~250mm。
急冷塔楼采用耐酸浇注料或耐酸胶泥,顶部向下约2米处温度较高,可采用25mm保温材料作保温,内衬总厚度100mm即可。
典型回转窑危废处置工艺及耐火材料设计优化建议
据现场调查发现,耐火材料的破坏主要集中在回转窑体上。危险废物的焚烧主要包括以下几种典型的处理工艺,为此,提出了如下的设计优化建议。
一是高含水量物料的处理。
进料含水率高,进料端部耐火材料热剥落严重,具有良好热震稳定性的莫来石质、刚玉莫来石质、刚玉碳化硅等耐火材料在该地区均适用。
窑头废液处理量大,不易雾化;
普通窑头通过雾化枪处理废液,烧结区域主要在干燥段,若受设备影响雾化效果不佳,该区域耐火材料也会发生剥落损坏,莫来石、刚玉莫来石、刚玉碳化硅材料同样适用。操作中,一般要增加检查雾化设备的频率,同时废液处理量不得超过30%。
三、铁皮(桶)等硬质物料的处理。
料斗等物料的硬度大,回转窑速度慢,物料在窑内反复旋转,造成给料区机械磨损严重。选用强度高,耐磨性能好的刚玉碳化硅耐火材料,其应用效果较好。
四是含低盐低熔点的物料。
材料含盐量高于5%时,易形成高温熔渣,且易对耐火材料产生严重的渗透和侵蚀作用,且熔点较低。在高温熔渣出现的时候,高温区选用铬锆刚玉石作为耐火材料是比较合适的,Cr2O3含量在3~10%左右。
5)高氟物料。
如式(1)所示,材料中氟的含量较高,在材料中Si易与F反应形成SiF4气化,对衬里基质结构造成破坏,且腐蚀迅速;要严格控制耐火材料中的杂质含量,特别是二氧化硅的含量,采用Cr2O3含量9~15%的刚玉材料,可满足回转窑正常生产的需要。
 
危废回转窑耐火砖砌筑
近几年来,利用回转窑处理危险废物已得到广泛推广,与普通回转窑不同,其炉衬耐火砖主要采用横向环形砌法,既有利于施工,又有利于拆除和维修。特定的耐火砖砌筑工艺如下:
(1)首先要仔细清理窑壳,然后做砌筑基准线,轴向基准线沿窑周长1.5。
放置一条m,每条线应与旋转窑壳轴平行;环向基准线为垂直于旋转窑壳中心线的圆工段放置1条,每个施工段长度为1m。
(2)耐火砖砌筑时,先从回转窑壳底部同时向两侧砌筑,直至超过半周1~2层砖。每个环砖都是这样砌的,当砌筑长度为2~3。
m时,旋转窑中心水平设置厚度为140mm的长方形垫木,垫木压在上层耐火砖厚度的3/4,每隔1。
m左右在垫木上设置一个顶杆,将顶杆套管部分旋出,直到垫木和耐火砖完全压实。然后将旋转窑旋转90°,然后从窑底砌筑到水平位置进行第二次支撑加固,如图2所示。继续旋转回转窑,建造后1/4周,如图3所示。后1/4圆周砌筑时,应注意保留4~6层砖作为锁口区域,并将锁口区域旋转到底部附近(相当于时钟的7:00~8:00)进行锁口。
(3)应仔细建造锁口区域,通常先用几种不同厚度的砖块组合预排和调整,使砌体的锁口完全适合后一块砖的打入。
GB50211-2004规定:锁口宜选用专用锁砖,需要加工砖时,加工砖的厚度不得小于原砖厚度的2/3,不得作为每个环的后一块锁砖打入砌体。锁口砖应从侧面打入环内,当后一块锁口砖不能从侧面打入时,可将锁口外的1~2块砖加工,使锁口上下尺寸相等,然后将与锁口尺寸相适应的砖从上面打入,并用钢板锁住。
当需要使用几块薄锁砖时,应使用标准主砖将其隔开;当使用钢板锁定时,每个缝隙只允许使用一块钢板,厚度不应大于3。
mm,各环锁口区域不得超过4块锁定钢板,应均匀分布在整个锁定砖区域内。此外,建筑时应尽量减少锁定钢板的用量,尽量避免在薄锁定砖边缘插入钢板。
建造后一环砖的锁口区域时,由于挡砖板的阻碍,后一块锁砖不能从侧面打入环内,可通过选择砖块,再配合火泥调整相邻几块砖灰缝的方法,将锁口的尺寸调整到上下相等,然后将尺寸合适的锁砖从上面打入。打完后一块砖后,从上面打1~3块,边磨边2~3块。
厚度为mm的钢板,完全锁定砖缝。
 
危废回转窑烘炉方案
,烘炉准备。
1)检查耐火材料的砌筑和浇注是否符合规范要求;2)准备烘箱中使用的材料,如燃料、工具、水、压缩空气等。;3)整个系统的其他准备工作,如消防系统、电气系统、环境条件等。
第二,烘炉曲线。
旋转窑砌体的主要材料有高铝砖、莫来石砖、高铝浇注料等。根据旋转窑砌体的特点,图5显示了典型的烘炉曲线。从图中可以看出,烘炉的加热过程主要包括三个关键温度点:
个温度点是150℃。这个温度点主要是完成砌体中游离水的蒸发。因为水在100℃变成水蒸气,但蒸发不快,所以必须在100℃以上才能有效干燥。根据经验,选择150℃为宜,这个阶段脱水量不大,不能太快。如果水分排出过快,内部残留水分的扩散速度赶不上表面蒸发速度,内部水受热变成蒸汽膨胀,导致泥浆收缩开裂,降低粘结强度,削弱砌体强度,浇注料也是如此。所以常温到150℃时,升温不宜过快,控制在10℃h-1。达到150℃时,还必须保持砌体充分干燥。
第二个温度点是300℃。在这个温度点,主要是消除砌体中水分蒸发引起的膨胀和热应力。考虑到高铝砖的线膨胀系数较大,在150~300℃的过程中,加热不宜过快。高铝砖一般加热30~50℃h-1,可使耐火砖膨胀均匀稳定。
三是个温度点是600℃。这个温度点主要是完成结晶水在砌体中的蒸发。在烘烤过程中,炉内温度点至少持续48。
h,使砌体中尽可能多的结晶水沉淀,使砌体完全干燥。
冷却初期,应避免大量冷空气进入炉炉膛,导致冷却速度过快,影响砌体强度。当炉内温度降至150℃以下时,砌体可以自然冷却,烘烤完成。
第三,烘炉后的检查。
烘炉后的检查主要是耐火材料砌块的检查。观察耐火材料的干燥状况,检查耐火砖的砖缝,如果松动,可以用锁定钢板紧固的耐火材料是否有裂纹,如果裂纹超过3mm,请用耐火浇注料填充。耐火材料出现开裂、脱落、易磨损怎么办?想要彻底解决问题,需要从根源挖掘,分析出真正的原因,荣盛耐材从事耐材生产、研发服务多年,能解决高温窑炉内衬的各种疑难问题,欢迎广大新老朋友咨询及技术交流。
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