引言随着我国工业发展和现代化城市的建设进程的推进，在工业生产和日常生活中产生的废弃物日益增多，对人们的健康和环境造成严重威胁。2019年，196个大、中城市一般工业固体废物产生量为13.8亿t，工业危险废物产生量为4 498.9万t，医疗废物产生量为84.3万t，城市生活垃圾产生量为23 560.2万t[1]。工业危险废弃物和医疗废物是具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等危险特性的固体废物，需要进行安全有效的处置。目前，医疗废物都得到了及时妥善处置，但工业危险废物综合利用量占利用处置及贮存总量的47.2%，处置量、贮存量分别占比38.5%和14.3%，综合利用和处置是处理工业危险废物的主要途径。如何安全有效地解决固体危废的综合利用和无害化处置，是危废处置行业的重要难题。1焚烧处置技术危险废弃物焚烧法是国际上较为通用的处置技术，具有选址容易、占地面积小、处理速度快、显著的减量化、无害化以及焚烧余热资源化等优点[2]。我国垃圾焚烧技术的研究起步于20世纪80年代中期，经历了引进、消化吸收和自主创新的过程。目前自主研发比较成熟的焚烧炉有4大类，分别为机械炉排炉、流化床式焚烧炉、热解焚烧炉和回转窑式焚烧炉[3]。在《危险废物污染防治技术政策》中明确指出,“危险废物的焚烧宜采用以旋转窑炉为基础的焚烧技术”[4]。此外，比较热门的危废焚烧技术还有等离子体焚烧炉和水泥窑协同处置。等离子体焚烧炉工作温度高、服役条件苛刻、对耐火材料要求非常高，还处在小型的实验研发阶段，在工业化方面还没有得到广泛的应用[5]。水泥窑协同处置危废项目在逐渐开展，但缺乏专业化技术装备和细化分工，对窑况运行影响较大，存在运营效率低，有一定的安全、环境风险等问题[6]。回转窑式焚烧炉可处理任何形态的废弃物（易爆和放射性废物除外），预处理简单, 具有焚烧效率高、对物料适应性强等优点, 在国内外得到了的广泛应用[7-8]。回转窑焚烧炉在运行中因耐火材料损毁导致的停窑事故时有发生，严重影响了危废焚烧生产线的稳定运转率。其中部分事故是由于耐火材料衬体砌筑结构的弊端引起的，有必要对危废回转窑焚烧炉耐火内衬砌筑结构优化和升级。根据回转窑焚烧炉工况运行的特点，本文总结了2种新型的耐火内衬砌筑结构。2常规回转窑焚烧炉内衬砌筑结构2.1单层砖砌筑结构采用单层重质耐火材料的楔形砖砌筑结构，单层砖砌筑结构如图1所示。耐火砖的厚度通常为230~300 mm，导热系数在1.8~2.3 W/(m·K)以上，设备运行时回转窑高温段的筒体外壁温度可高达380 ℃左右。该砌筑结构采用的是回转窑的常规砌筑方法，对施工工艺要求高，易存在砌筑时砖缝控制不严引起耐火砖的抽签掉落，导致红窑事故；同时回转窑体外壁温度高，浪费能源，室内运行时操作环境较为恶劣。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.014.F001图1单层砖砌筑结构2.2双层砖砌筑结构双层砖砌筑结构的工作层和保温层是采用不同材质的耐火砖砌筑，双层砖砌筑结构如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.014.F002图2双层砖砌筑结构工作层耐火砖采用抗侵蚀材质，厚度通常在230 mm~250 mm，导热系数在1.8 W/(m·K)~2.3 W/(m·K)以上；保温层耐火砖采用保温效果好的高铝砖或者黏土砖，厚度一般为50 mm~70 mm，导热系数为1.2 W/(m·K)；设备运行时回转窑高温段筒体的外壁温度可以控制在250 ℃以下。此结构的砌筑工艺要求最高，工作层和保温层两者之间相对独立，回转窑体转动时易发生两层砖的相对移动，保温层耐火砖被挤压损毁，造成内层耐火砖松动脱落，也存在工作层耐火砖砌筑时砖缝控制不严引起耐火砖抽签掉落的问题。2.3复合砖砌筑结构复合砖砌筑结构的工作层和保温层通过陶瓷烧结或物理镶嵌使其链接成整体的楔形复合砖砌筑，复合砖分为双层复合砖和三层复合砖，复合砖砌筑结构如图3所示。双层复合砖是通过陶瓷烧结将工作层和保温层链接成整体结构，工作层的厚度通常在230 mm~250 mm，保温层的厚度为50 mm~ 70 mm；三层复合砖是在双层复合砖的基础上，在保温层的底部采用物理方法镶嵌一块30 mm~50 mm的纤维毡或纤维板。该砌筑结构耐火内衬既能保证耐火砖的整体性，又能降低窑体的外壁温度；但这种复合砖在生产时两种材料的膨胀系数和烧结速率存在差异，在工作层和保温层结合的部位易产生裂纹，产品的合格率较低，施工时砌筑工艺要求高，同样也存在因砌筑时砖缝较大引起复合砖抽签掉落的问题。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.014.F003图3多层复合砖砌筑结构采用以上3种砌筑结构均易发生耐火砖的抽签掉落，导致耐火内衬整环的脱落如图4所示。使危废回转窑焚烧线被迫停炉检修，造成较大的经济损失。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.014.F004图4耐火内衬脱落2.4浇注料整体砌筑结构采用重质工作层和轻质保温层的双层砌筑结构，重质工作层的厚度通常在200 mm~250 mm，保温层厚度为50 mm~100 mm的轻质保温材料（保温砖或轻质浇注料或纤维毡），浇注整体砌筑结构如图5所示。该砌筑结构筒体和耐火材料之间用金属锚固钉、锚固砖或两者组合的形式进行连接，浇注成型的耐火内衬整体结构，窑体的外壁温度低（180 ℃~220 ℃）。该结构在施工时，对砌筑工艺控制要求高，人为的影响因素大（包括加水量、搅拌时间和震动时间等），施工周期较长，烘炉时间长，在烘炉时浇注料易爆裂或者脱落。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.014.F005图5浇注整体砌筑结构3新型回转窑焚烧炉内衬砌筑结构通过以上4种砌筑结构的分析，回转窑体使用楔形耐火砖砌筑的内衬易发生耐火砖抽签脱落的问题，采用浇注料整体砌筑时施工周期较长并且浇注的面积大，烘炉时浇注料易爆裂或者脱落。根据回转窑工况运行的特点，提出了2种新型的回转窑焚烧炉耐火内衬砌筑结构，避免了耐火砖的抽签脱落，能够明显降低浇注料的烘烤爆裂风险，并且施工工艺简单，能够显著地缩短施工时间。3.1复合预制砖和浇注料均匀分布结构采用复合预制砖和浇注料均匀分布的砌筑结构，耐火内衬砌筑厚度一般为300 mm，保温层为30 mm~70 mm。复合预制砖是用浇注料在模具中成型后，经过窑炉中温烘烤后的定型产品，复合预制砖底部的四个角上带有金属固定件。施工时，将回转窑沿圆周方向划分若干等份，每一等份包括一排复合预制砖和一排浇注料，将复合预制砖4个角上的金属固定件直接焊接到回转窑的筒体内壁上，在两排复合预制砖之间的空间位置焊接锚固钉，铺设轻质保温砖或硅酸铝纤维毡，然后砌筑工作层浇注料，复合预制砖和浇注混合砌筑结构如图6所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.014.F006图6复合预制砖和浇注混合砌筑结构该结构有以下优点：（1）结构稳定：复合预制砖和浇注带均有金属锚固件焊接到窑体内壁上，防止因窑体工况振动和变形造成耐火材料脱落的发生，彻底解决了耐火砖砌筑抽签导致大面积脱落、坍塌事故的发生。（2）窑体温度低、节约能源。复合预制砖和浇注料均设有轻质保温层，预制砖与浇注料结合面通过砖上的凹形槽形成密闭曲封，降低了热量向筒体的传热，窑体外壁温度为170 ℃~220 ℃；同时预制砖的烘烤温度低，能够降低成本、节约能源和减少污染物的排放。（3）施工简单、周期短。该砌筑结构将浇注的面积减少1/2，并进行了分块浇注，施工时不需要模板即可现场砌筑与浇注同时进行，省工省力，施工质量容易控制，并能显著地缩短施工时间和烘炉时间。（4）维修方便、安全。复合预制砖和浇注料与筒体均有金属件焊接链接，结构安全可靠，相互关联又相互独立，局部损毁后，只需将此区域剔除修补即可，减小了劳动强度，缩短了维修时间，节省维护成本。3.2复合预制砖整体砌筑结构采用复合预制砖整体砌筑结构，内衬的砌筑厚度一般为300 mm，保温层为30~70 mm。复合预制砖是用浇注料在模具中成型后，经过窑炉中温烘烤后的定型产品，复合砖的前后和左右均设有子母型的密闭曲风，砌筑时将复合预制砖上带有的金属锚固件通过焊接的方式连接到窑体的内壁上，复合预制砖整体砌筑结构如图7所示。该结构能在3.1砌筑结构的基础上，进一步缩短烘炉时间，减低烘烤爆裂的风险。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.014.F007图7复合预制砖整体砌筑结构以上两种砌筑结构均在危废回转窑焚烧炉中进行了长期稳定的应用，并取得了良好的使用效果。4结语两种新型复合预制砖均在其工作层内部镶嵌有保温层，能够有效降低窑体的外壁温度，并且复合预制砖只需中温烘烤，能够降低成本、节约能源和减少污染物的排放；复合预制砖的砌筑是通过金属固定件焊接到窑体的内壁上，具有砌筑工艺简单、快捷和安全等优点，能够显著地缩短施工周期。该砌筑结构彻底解决了回转窑砖抽签掉落的问题，并且复合预制砖的抗剥落性能好，从而使回转窑耐火内衬具有高效、长寿、节能的特点，为危废回转窑焚烧线安全生产、稳定运行提供了保障。