有機(ji)(ji)廢(fei)液(ye)焚燒的(de)(de)主體核(he)心(xin)設(she)備是(shi)(shi)焚燒爐(lu),需要(yao)依據廢(fei)液(ye)的(de)(de)性質和(he)處理(li)要(yao)求,選用(yong)不同(tong)的(de)(de)爐(lu)型。目(mu)前,焚燒處理(li)有機(ji)(ji)廢(fei)液(ye)越來越普及,而焚燒爐(lu)耐火(huo)材(cai)料是(shi)(shi)該方法的(de)(de)關鍵(jian)制約因素,無論是(shi)(shi)何(he)種材(cai)質的(de)(de)爐(lu)襯(chen)耐火(huo)材(cai)料,在工業生(sheng)產的(de)(de)過程中都會(hui)經(jing)受(shou)長(chang)期的(de)(de)高溫(wen)、高壓(ya)、溫(wen)度變化、 氣氛改(gai)變以(yi)及爐(lu)渣(zha)等(deng)對(dui)爐(lu)襯的侵蝕。耐火材(cai)料的損毀(hui)形式(shi)通常為侵蝕、沖刷、開裂等(deng),其(qi)中侵蝕屬(shu)于連續損毀(hui),而(er)開裂剝落(luo)屬(shu)于不連續損毀(hui)。侵蝕后的耐火材(cai)料會因為內部熱膨(peng)脹系數的不匹配(pei),導致(zhi)裂紋的形成和耐火材(cai)料的開裂。爐(lu)襯耐火材(cai)料的損毀(hui)機(ji)理與爐(lu)襯材(cai)料的礦(kuang)物組(zu)成、材(cai)料的組(zu)織礦(kuang)物結(jie)構(gou)、材(cai)料的化(hua)學(xue)成分以(yi)及爐(lu)渣(zha)的種(zhong)類等(deng)因素相關(guan)。
有(you)機廢液焚(fen)燒爐(lu)內使用(yong)的耐(nai)火(huo)材料(liao)的損毀機理其損毀原(yuan)因可歸納為以下(xia)四類(lei):
(1)機(ji)(ji)械(xie)(xie)沖刷和磨(mo)(mo)損(sun):機(ji)(ji)械(xie)(xie)磨(mo)(mo)損(sun)是由兩個相對運(yun)動的物(wu)體在接(jie)觸面上的摩擦力引起的,它(ta)可以(yi)將物(wu)體本身的機(ji)(ji)械(xie)(xie)能轉換為熱能,導(dao)致(zhi)耐(nai)火材料的磨(mo)(mo)損(sun)。在爐內移動的過程中(zhong),物(wu)料會對爐窯的爐襯(chen)(chen)有較大的機(ji)(ji)械(xie)(xie)沖刷和磨(mo)(mo)損(sun),導(dao)致(zhi)爐襯(chen)(chen)耐(nai)火材料變(bian)形、磨(mo)(mo)損(sun)甚至(zhi)開裂,對焚燒爐爐襯(chen)(chen)造成嚴重的破壞。
(2)耐(nai)火(huo)材料(liao)(liao)高(gao)溫溶解:在(zai)耐(nai)火(huo)材料(liao)(liao)中(zhong)(zhong),由原料(liao)(liao)和(he)生(sheng)(sheng)產過程中(zhong)(zhong)帶入的非主(zhu)(zhu)要組(zu)分的物質稱(cheng)為雜(za)質。在(zai)高(gao)溫下,雜(za)質易與原料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)的主(zhu)(zhu)要成分發生(sheng)(sheng)化學(xue)反應,生(sheng)(sheng)成低熔點相,這(zhe)個過程稱(cheng)為耐(nai)火(huo)材料(liao)(liao)的高(gao)溫溶解。
(3)高(gao)(gao)溫溶液滲(shen)(shen)透:高(gao)(gao)溫溶液滲(shen)(shen)透又(you)稱為熔(rong)(rong)渣侵蝕。在(zai)高(gao)(gao)溫下,爐(lu)渣以(yi)熔(rong)(rong)融相(xiang)存在(zai),液相(xiang)熔(rong)(rong)渣腐蝕耐火材料后,會與(yu)其氧化物生(sheng)成低熔(rong)(rong)點相(xiang),因此(ci)熔(rong)(rong)渣腐蝕的本質是(shi)(shi)液相(xiang)熔(rong)(rong)渣腐蝕,即(ji)主(zhu)要是(shi)(shi)耐火材料在(zai)熔(rong)(rong)渣中的溶解和熔(rong)(rong)渣向耐火材料內部的滲(shen)(shen)入。
(4)高溫下氣相揮(hui)發:耐(nai)火(huo)(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)的(de)氣相揮(hui)發主(zhu)要(yao)是(shi)指氧(yang)化反應(ying)(ying)所造(zao)成的(de)損失。蒸發反應(ying)(ying)主(zhu)要(yao)發生(sheng)(sheng)在氧(yang)化耐(nai)火(huo)(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)中,氧(yang)化反應(ying)(ying)主(zhu)要(yao)發生(sheng)(sheng)在非(fei)氧(yang)化耐(nai)火(huo)(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)、非(fei)氧(yang)化物(wu)耐(nai)火(huo)(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)和氧(yang)化物(wu)復合耐(nai)火(huo)(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)中。其中,在服役過(guo)程中超過(guo)一(yi)半以(yi)上耐(nai)火(huo)(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)的(de)損毀是(shi)由于熔(rong)渣侵蝕造(zao)成的(de)。
有機(ji)廢(fei)液焚燒(shao)處理的關鍵問題之一是耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料被侵蝕。在(zai)焚燒(shao)過(guo)程中,有機(ji)廢(fei)液中的堿金屬鹽容易形成(cheng)低熔點的共晶鹽,導致焚燒(shao)爐(lu)在(zai)高(gao)溫下出現結焦和(he)結渣現象。在(zai)長期運行(xing)后,耐(nai)火(huo)(huo)爐(lu)襯被焚燒(shao)殘渣嚴重腐蝕,這(zhe)可能(neng)會造成(cheng)重大經濟(ji)損失和(he)安全事(shi)故。提高(gao)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料的耐(nai)蝕性,延長(chang)耐火材料(liao)的(de)使用壽命,具有(you)實際(ji)的(de)經濟效(xiao)益。
據相關研(yan)究Al2O3−SiO2耐火(huo)材料(liao)在 930~1000 ℃的(de)危險(xian)廢物焚燒(shao)爐(lu)中被鈉和硫蒸(zheng)汽(qi)熱腐蝕的(de)情況(kuang)。研究證明,Na2SO4 和 SiO2 之間(jian)的反(fan)應首先(xian)導致液態硅酸鈉(Na2Si2O5)的形(xing)成(cheng)和(he)緩慢(man)的腐蝕蠕(ru)變,然(ran)后是霞石(NaAlSiO4)和(he)鈉長石(Na8Al6Si6O28S)腐蝕導致的爐襯破裂。由(you)于(yu)含(han)(han)鋯和含(han)(han)鉻磚(zhuan)具有較(jiao)高的耐(nai)熱(re)性能,人們嘗試(shi)通過使用含(han)(han)鋯和含(han)(han)鉻磚(zhuan)來提高焚燒爐耐(nai)火材料(liao)對有機(ji)廢(fei)液的耐(nai)腐蝕性。添加ZrO2有(you)助于高溫焚燒爐(lu)中Al2O3−Cr2O3 耐火襯(chen)里的熱穩定(ding)性和耐腐蝕性有學(xue)者(zhe)采用靜態侵蝕法評估了不同K和Na含量的焚燒(shao)爐渣對 Al−Cr−Zr 磚的熱腐蝕。研(yan)究表明(ming),Al−Cr−Zr 磚可以抵(di)抗 K 和 Na 鹽(yan)的腐蝕;但(dan)當含鹽(yan)量(liang)超過 4%時,鋁鉻(ge)鋯磚(zhuan)的(de)抗壓強度(du)急(ji)劇下降(jiang)。