垃圾焚燒余熱鍋(guo)爐一煙道耐火材料布置方式(shi),國內以澆注料方式為主,國外通常以掛磚方式為主。這是(shi)由于分類前單(dan)位質量垃圾中可(ke)燃(ran)分含(han)量低(di),入爐垃圾熱(re)值(zhi)低,澆注料方式(shi)耐(nai)高溫煙氣中熱量如不能高效(xiao)地被(bei)管內工質吸收,導致爐內超溫,會引起澆注料退化、開裂等嚴(yan)重失效形式。這時,煙氣中腐蝕性(xing)物質(zhi)會侵蝕水冷壁,產生高溫腐(fu)蝕現象,從而給(gei)垃(la)圾焚燒(shao)爐(lu)余熱鍋(guo)爐(lu)的(de)長周期穩定(ding)運行帶來了挑(tiao)戰。

為了適(shi)應垃圾熱值提升,目前余熱(re)鍋(guo)爐(lu)一煙道澆注(zhu)料材質選擇已(yi)從導熱系數低的高鋁質(~2 W/(m· K))變成了(le)碳化硅質(~6 W/(m·K))。同時(shi),垃圾(ji)焚燒鍋(guo)爐(lu)內腐蝕性物質成(cheng)分(fen)復雜,呈(cheng)中性的(de)碳化(hua)硅(SiC)材料(liao)耐酸堿成分侵蝕(shi)能力(li)突(tu)出(chu)。因此,不管澆(jiao)注料還是掛(gua)磚方式(shi),余(yu)熱鍋爐(lu)一煙道 都是以SiC為主體的耐火材料(liao)。

國內生(sheng)活垃(la)圾焚燒煙氣中水(shui)蒸氣含量高，特別是采(cai)取(qu)直(zhi)接噴水降(jiang)溫手段,其水蒸氣含量位(wei)于20%~30%,對(dui)碳化(hua)(hua)硅質耐火(huo)材料具有較(jiao)強的氧(yang)化(hua)(hua)破壞(huai)作用(yong)。澆注料方式耐火(huo)材料主要(yao)成分(fen)為 碳化(hua)(hua)硅 (SiC)和氧化硅 (SiO2 ),其SiC含量約65%,通(tong)過在爐內澆筑成型(xing),并且需嚴格按照升溫曲線烘干固(gu)化。掛(gua)磚方式耐(nai)火(huo)材料屬于廠(chang)內預制磚,在約1450 溫(wen)度下純氮氣氛圍(wei)中烘干成(cheng)型,主要(yao)成分為碳(tan)化硅(SiC)和(he)氮化硅(Si3N4、Si2N2O),其SiC含量(liang)約75%。

圖1表示(shi)了掛(gua)磚材質和澆注料材質在氧(yang)化侵蝕過程中的變化特征,由于(yu)澆注料(liao)材料(liao)致密度方面要(yao)低于(yu)掛磚,且碳化(hua)硅氧化(hua)過程(cheng)中體積膨脹(zhang)明顯,最(zui)終導(dao)致澆注料開裂(lie),加(jia)速材料退(tui)化(hua)。對 于掛磚,廠內制磚過程中加入抗氧化的添加劑,同時調控燒磚氣(qi)氛,因(yin)此,掛磚材質體(ti)積穩(wen)定,不 易開裂/剝落,從而(er)抗氧化能力遠高于澆注料,同時,致密度(du)(du)越高的材料抗氧化程(cheng)度(du)(du)越強。

式(shi)(1)~式(4)列出了澆(jiao)注(zhu)料和(he)掛磚材質(zhi)在爐內高溫高水(shui)蒸氣(qi)氧化性氣(qi)氛下成分變化,一般認為在溫度大于500℃情況下,碳化(hua)(hua)硅和(he)氮化(hua)(hua)硅會先被氧(yang)(yang)化(hua)(hua)成氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硅晶粒，同時，生成的氧(yang)化硅會(hui)進一步(bu)被水蒸氣氧(yang)化成氣態(tai)氫氧(yang)化物。

SiC(s)+ 3H2O(g) →SiO2(s)+ 3H2(g)+ CO(g) (1)

Si2N2O(s)+ 3H2O(g) →2SiO2(s)+ 3H2(g)+ N2(g) (2)

Si3N4(s)+ 6H2O(g)→3SiO2(s)+ 4NH3(g) (3)

SiO2(s)+ 2H2O(g)→Si(OH)4(g) (4)

基于(yu)GB/T2997—2015檢測(ce)試 樣氧化前(qian)后的體積密度、顯氣孔率(lv),計(ji)算氧化(hua)(hua)處 理(li)前后試樣的(de)體積變化(hua)(hua)率和質(zhi)量變化(hua)(hua)率。結果表明:氮化(hua)硅氧化(hua)后體積變化(hua)率要低于(yu)碳化(hua)硅,且碳化硅結合(he)氮(dan)化硅的掛磚材質(zhi)展現出良好的 抗氧化能(neng)力。