城市垃圾发电厂焚烧的垃圾通常为不同组成的非均匀性混合物, 其类型、数量和热含量方面也有很大不同。为此耐火材料内衬的物理和化学性能应适应操作期间不同阶段的要求。垃圾焚烧炉的工作温度一般不超过 1200℃,但复杂的工作环境如:气体的侵蚀、垃圾在高温移动过程中对炉体内部的耐火材料造成高温腐蚀磨损和冲击、结渣严重现象等,尤其是两侧墙、前后拱等部位耐火材料腐蚀、磨损、结渣尤其突出,一直是行业内迫切需要解决的难题。

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在炉膛内火焰中心处的温度高,中心温度一般可达 1000℃以上,燃料中的灰份大多呈熔化状态,而在炉壁附近的烟温则较低,一般在接触受热面时已凝固,沉积在壁面上成疏松状,形成积灰;如果烟气中的灰粒在接触壁面时仍呈熔化状态或粘性状态,则粘附在炉壁上形成紧密的灰渣层,逐步累积越来越厚就是我们所称的结渣。

结渣主要由烟气中夹带的熔化或部分熔化的颗粒碰撞在炉墙、水冷墙或熔融的沉淀物形式出现在辐射受热面上。造成结渣的主要原因是灰份的成份及其熔点。垃圾焚烧形成结渣由于灰层的形成和惰性气体的比例增加、氧化剂穿透灰层进入物料深部与可燃物进行反应也愈困难, 整个反应减弱。温度比焚烧段有所下降,从燃尽阶段的到来,直到整个剩余可燃质烧尽。然而,焚烧生活垃圾在主焚烧阶段,当物料温度较高时,在料层底部会形成大量的焦块,其尺寸大的长度可达 800~1000mm, 厚度一般都有 200mm 左右。它使下部送风受到阻碍,燃烧减缓。垃圾燃尽后形成的渣块尺寸松散,小尺寸(<100mm)占全部灰渣的比例约为 20%,可能与以下 2 个因素密切相关,一是因为垃圾成分中有大量的低熔点物质,如塑料、橡胶等各种高分子化合物,加上垃圾中含有大量的杂物。当垃圾进入主焚烧阶段时,各种高分子化合物就软化缩合,将大量的灰份粘在一起,形成大的块状混合物;二是这种成团的缩合物,在燃烧过程中,供氧不充分,可能处于还原或半还原气氛中, 这就使无机物灰渣溶点降低,从而形成在底部灰层中的结渣。垃圾焚烧锅炉结渣由许多复杂的因素引起,如炉内空气动力场、炉型、燃烧器布置方式及结构特性、垃圾的尺寸等都将影响炉内结渣状况。

由于城市生活垃圾组成成份相当复杂,既有可燃的塑料、富含水分的生活垃圾、木材、纸屑等,也有不可燃砖头、瓦砾、金属等。经过焚烧处理后,生成的烟气中含有 HCI、NOx、SO2 等酸性气体,烟气中所含的灰粉性质也比较粘,很容易粘附在受热面表面,降低换热效果,造成烟气温度偏高。这些酸性气体不仅对大气造成很大的污染,而且成为垃圾焚烧炉中高温腐蚀出现的主要因素。