危废焚烧炉二次燃烧室用铝硅系耐火材料耐高温侵蚀性对比试验

申 科

（山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200）

引言

碱侵蚀技术问题是耐火材料在具体运用过程中需要面对和加以解决的重点问题。在碱侵蚀技术作用环境下，耐火材料在具体使用过程中的技术性能稳定性，与温度因素、化学物质组成结构因素，以及物相组成结构因素具备密切相关性[1]。遵照部分学者针对Al2O3-SiO2系耐火材料展开的研究可知，在温度参数低于1 100.00℃条件下，如果Al2O3物质含量处在较高水平，通常有助于改善提升Al2O3-SiO2系耐火材料所具备的抗碱侵蚀作用技术性能；而在温度参数高于1 100.00℃条件下，为控制降低β-Al2O3的实际生成数量，应当采取适当措施控制并降低Al2O3-SiO2系耐火材料中的Al2O3物质含量比例，继而逐渐改良Al2O3-SiO2系耐火材料所具备的抗碱侵蚀作用技术性能。在煤化工企业具体开展针对危险废物的焚烧处理技术活动过程中，与危险废物焚烧炉设备的运行使用过程相伴随，二次燃烧室设备发挥的主要技术功能，在于能够稳定提供持续时间为2.00 s 的高温技术环境（温度参数＞850.00 ℃），继而支持实现针对毒性有机蒸汽物质的消除技术目标。而在其他类型的危险废物处理技术设备之中，考虑到危险废物本身在化学物质组成结构方面存在显著差异，在具体针对毒性有机蒸汽物质展开处理过程中，通常需要设置维持的温度参数处在更高水平（1 100.00 ℃～1 150.00 ℃）。在危险废物焚烧炉具体运行过程中，基于底部回转窑设备向外排出的废气物质和飞灰物质，在经由二次燃烧室设备发挥的处理技术作用之后，其能够基于顶部位置具体进入到废热锅炉设备内部。基于回转窑设备内部无法支持实现针对低热值废液物质的处理技术目标，而低热值废液物质在与天然气物质相互混合之后，能够被共同喷入到二次燃烧室设备内部，继而接受焚烧处理技术过程。源于天然气物质和废料物质之中均会包含有一定数量的硫元素，且低燃烧值危险废液物质中包含有较多数量的，含有钠元素或者是钾元素的碱性化学物质，客观上会在二次燃烧室设备内部形成强碱性侵蚀作用技术环境[2-3]。

1 试验设计

1.1 试样

选择黏土砖材料、高铝砖材料、红柱石砖材料以及刚玉砖材料作为试样，其基本技术性能参见表1。

表1 4 种耐火材料的技术性能指标

1.2 工业试验

要将尺寸参数为50.00 mm×50.00 mm×100.00 mm的上述4 种试样安装配置在危废焚烧炉二次燃烧室设备烧嘴技术组件上方炉门位置持续8 个月，二次燃烧室设备结构示意图见下页图1 所示。

图1 试验过程中选择运用的二次燃烧室设备结构示意图

要将所选试样的受热面结构放置在二次燃烧室设备内部的强侵蚀性技术环境中，同时将其冷面结构与具备相同材质的第二层工作衬结构相互接触，且试样之间未使用火泥。

1.3 性能表征方法

在持续使用时间满8 个月之后，要针对实际选择的试样展开尺寸测量技术环节、切割技术环节、气孔率测试技术环节以及物相分析技术环节。

要借由运用水冷金刚石锯片将所选试样基于中间部位切割处理成厚度参数为10.00 mm 的切片，并且对其开展拍照处理环节。

2 试验结果

2.1 外观变化

从基本的外观表现特征角度展开阐释分析，在经历持续时间为8 个月的使用过程之后，入选的4 种试样在基本颜色方面均发生显著变化，且观察结果显示，4 种试样的热面结构均形成和涌现出一层包含SiO2、Na2O、CaO、Fe2O3以及SO3等物质成分的沉积物，客观上说明4 种试样均与二次燃烧室设备中存在的强侵蚀技术氛围发生了化学反应过程。

黏土砖试样发生幅度为3.50%的线变化过程，但是其他3 种试样仅发生幅度较小的尺寸变化现象。

从外观表现特征角度展开阐释分析，刚玉砖材料（SiO2质量分数为6.00%）的热面结构与沉积层结构之间存在着表现程度清晰的相互分界线，说明刚玉砖材料未受到显著的影响和改变；高铝砖材料（SiO2质量分数为29.00%）实际受到的影响改变作用程度较小；红柱石砖材料（SiO2质量分数为36.00%）呈现出层裂现象；黏土砖材料（SiO2质量分数为52.00%）形成和展示出程度较为严重的变形现象和裂纹现象。

2.2 气孔率变化

借由针对接受侵蚀技术作用前后的4 种入选试样的显气孔率技术参数项目展开测定，其实际获取的结果显示，黏土砖材料在经历侵蚀作用技术过程之后，其显气孔率参数为15.00%，另外三种材料的显气孔率参数均降低到5.00%。

2.3 物相变化

在针对基于二次燃烧室内部持续使用8 个月的四种试样展开XRD 技术分析条件下，其实际获取的结果显示，四种试样在经历持续时间为8 个月的暴露技术过程之后，其均在XRD 图谱分析技术结果的2θ＜15.00°位置呈现出驼峰现象，客观上说明四种试验材料之中均形成和呈现出数量较多的无定形物相。

遵照现有的技术研究经验，驼峰现象表现程度越显著，则二氧化硅物质的含量水平就越高。

3 结语

综合梳理现有研究成果可以知道，在危废焚烧炉二次燃烧室具体运行使用过程中，耐火技术材料具体发生的侵蚀毁损问题，与热侵蚀技术作用因素具备高度相关性。在中温技术环境之中（温度参数数值介于700.00 ℃～1 000.00 ℃之间），通常存在着碱金属类物质，以及硫蒸气物质发挥的侵蚀技术作用过程。在炉内温度参数降低到芒硝物质（Na2SO4）的露点温度之后，芒硝物质将会在砖中呈现沉积技术过程。从宏观性视角展开阐释分析，芒硝物质与耐火材料之间实际发生的化学反应过程，与耐火材料具备的二氧化硅物质含量水平，具备密切相关性，且耐火材料中二氧化硅物质含量水平越高，其实际遭遇的侵蚀破坏作用过程推进速度就越快。