Jätteenpolttolaitokset ja tuhkausuunit

Suunnitellut vuorausjärjestelmät polttolaitteistoihin

Sekä jätteenpolttolaitoksissa että tuhkausuuneissa käytetään tulenkestäviä vuorauksia, mutta niiden käyttöolosuhteet eivät ole samanlaiset. Jätteenpolttolaitoksissa voidaan käsitellä koostumukseltaan vaihtelevia syötteitä, joista syntyy hankaavaa tuhkaa, klinkkeriä, suoloja, emäksiä, klorideja ja muita kemiallisesti aktiivisia kerrostumia. Tuhkausuunit toimivat panosperiaatteella, ja niissä toistuvat panostus-, kuumennus-, kalsinointi- ja tuhkanpoistojaksot. Ensiö- ja toisiokammiot, palamisen ohjaus sekä savukaasujen käsittely on suunniteltu yhdeksi kokonaisuudeksi.

Sopivassa vuorauksessa yhdistyvät yleensä mekaanisesti kestävä kuumapinta ja sen takana oleva lämmönjohtavuudeltaan pienempi eristys. Laastien, liikuntasaumojen, ankkureiden, poltinaukkojen, ovipielien ja läpivientien on sovittava yhteen molempien kerrosten kanssa. Tulenkestävien materiaalien valinnassa on säilytettävä kammion alkuperäinen tilavuus, virtausreitti ja palamisvyöhykkeen geometria sekä rajoitettava vaipan lämpötilaa ja lämpöhäviötä.

Jätteenpolttolaitoksen tai tuhkausuunin vuorauksen tehtävät

Tiiviit kuumapinta- ja korjausmateriaalit

Tiiviitä tulenkestäviä materiaaleja käytetään kohteissa, joissa vuorauksen on kestettävä suoraa palamisrasitusta, mekaanista kuormitusta, hankausta tai paikallisia iskuja. Niiden massa ja lämmönjohtavuus ovat yleensä eristystuotteita suuremmat, eikä niitä pidä käyttää ensisijaisena energiaa säästävänä kerroksena ilman lämmönsiirtolaskelmia.

Valitse tulenkestävät tiilet, tulenkestävät valumassat tai plastiset muovattavat tulenkestävät massat rakenteen geometrian, työskentelytilan, kulumismallin, seisokin keston ja säilytettävän vuorauksen kunnon perusteella. Korjausmateriaalin on ulotuttava ehjälle tulenkestävälle alustalle, eikä sillä saa peittää laaja-alaista vauriota tai syöpyneitä ankkureita.

Lämmöneristysmateriaalit

Eristys alentaa vaipan lämpötilaa ja vähentää energiahäviötä, mutta eri eristemuotojen mekaaniset ominaisuudet poikkeavat toisistaan. Kuitumatto mukautuu epätasaisiin pintoihin, levy antaa hallitun jäykkyyden, moduuli muodostaa puristetun vuorausjärjestelmän ja eristävä valumassa muotoillun monoliittisen taustaeristyskerroksen. Mitään niistä ei saa altistaa iskuille, hankaukselle tai polttimen aiheuttamalle kaasun nopeudelle yli tuotteen todennetun käyttörajan.

Eristyspaksuus on laskettava koko monikerrosrakenteen perusteella. Käytä lämmönjohtavuustietoja kyseeseen tulevissa keskilämpötiloissa ja huomioi kuumapinta, saumat, ankkurit, vaippa, ympäristöolosuhteet sekä ulkopinnan sallittu lämpötila. Materiaalin enimmäislämpötila ei ilmaise kylmän pinnan lämpötilaa.

Materiaalien valinta laitteiston vyöhykkeen mukaan

Ensiöpolttokammio ja tulipesän pohja

Ensiökammioon syötetään poltettava materiaali, ja siihen voi kohdistua iskuja, hankausta, voimakasta paikallista lämmön vapautumista, tuhkan liikkumista ja puhdistustyökalujen aiheuttamaa rasitusta. Tulipesän pohjat, panostusalueet ja tuhkanpoistokohdat edellyttävät yleensä mekaanisesti kestävää ja tiivistä kuumapintaa. Selvitä sallitun syötteen koostumus, lämpöarvoalue, tuhkan kemiallinen koostumus sekä matalassa lämpötilassa sulavien kerrostumien tai klinkkerin muodostumisriski ennen alumiinioksiditiilen tai valumassan valintaa.

Toisiopolttokammio

Toisiokammio edistää ensiökammiosta poistuvien kaasujen hapettumista. Sen tilavuus, mutkitukset, palamisilman syöttöpaikka ja vuorauksen geometria vaikuttavat lämpötilan jakautumiseen ja kaasujen viipymäaikaan. Säilytä hyväksytty rakenne uudelleenvuorauksen tai uudelleenmuurauksen yhteydessä. Virtausreittiin tai kammion tilavuuteen vaikuttava muutos voi edellyttää uusia laskelmia, uudelleenkäyttöönottoa ja sovellettavan ympäristöluvan mukaista tarkastusta.

Poltinlohkot, aukot ja liekin iskukohdat

Polttimien ympäristöön ja suoraan liekille alttiisiin alueisiin voi kohdistua kammion keskiarvoa suurempia paikallisia lämpötiloja ja lämpövuon tiheyksiä sekä suuria kaasun nopeuksia. Tiivistä tulenkestävää valumassaa tai muotoiltua tiilivuorausta voidaan tarvita suojaamaan kevyempää eristystä. Säilytä poltinvalmistajan määrittämä geometria, suojaetäisyydet ja liekkikuvio. Väärin muotoiltu korjaus voi muuttaa palamista tai synnyttää uuden kuuman pisteen.

Panostusovet, ovipielet ja tuhka-aukot

Ovien alueisiin kohdistuu usein toistuvia lämpösyklejä ja mekaanista rasitusta. Tarkasta ovipielet, ylityspalkit, sivupielet, tiivisteet sekä tulenkestävien materiaalien ja teräksen rajapinnat. Huomioi lämpölaajeneminen ja käytä yhteensopivaa korjausrakennetta, jotta ovet sulkeutuvat oikein ja kammio pysyy kaasutiiviinä suunnitellussa käyttöpaineessa.

Savukanavien siirtymäkohdat ja käsittelylaitteistojen liitännät

Polttokammion, lämmöntalteenottolaitteiston ja savukaasujen käsittelyn välisissä kanavissa voi esiintyä lämpötilagradientteja, hiukkaseroosiota ja happamien kaasujen aiheuttamaa rasitusta. Varmista kaasun lämpötila ja kemiallinen koostumus jokaisessa kohdassa. Kuuman kammion sisälle soveltuva materiaali ei välttämättä sovellu kauemmas alavirtaan, missä voi esiintyä kondensoitumista tai väkeviä kerrostumia.

Jätteenpolttolaitoksen syöte ja kemiallinen rasitus

Jätteiden luokittelu ja syötteen hallinta ovat ratkaisevia tulenkestävän vuorauksen käyttöiän kannalta. Muovit, suolat, lasi, metallit, maa-ainekset, kliiniset jätteet, eläinperäiset sivutuotteet ja suuren lämpöarvon jakeet voivat muuttaa liekin lämpötilaa, tuhkan sulamiskäyttäytymistä, kerrostumia ja kaasujen kemiallista koostumusta. Vuorausmäärityksen on perustuttava sallittuun jätevirtaan ja todellisiin käyttötietoihin.

Älä päättele tietyn kuonan, suolan, emäksen, kloridin, rikkiyhdisteen tai sulan kerrostuman kestävyyttä pelkän alumiinioksidipitoisuuden tai lämpötilaluokituksen perusteella. Hanki tarvittavat kemikaalinkestävyystiedot ja tutki vaurioitunut materiaali mahdollisuuksien mukaan. Toistuva lasittuminen, läpitunkeutuminen, turpoaminen tai saumojen nopeutunut kuluminen edellyttää yleensä perussyyn selvittämistä pelkän korkeamman lämpötilaluokan sijaan.

Tuhkausuunin uudelleenvuoraus ja palamisgeometria

Tuhkaus on panosprosessi, joten vuoraukseen kohdistuu toistuvia lämmön vapautumisen ja lämpötilan muutoksia. Isossa-Britanniassa voimassa olevissa ohjeissa tehokas palamisen ohjaus, toisiokammion viipymäaika, happipitoisuus ja lämpötila käsitellään toisiinsa liittyvinä käyttöparametreina. Tulenkestävän vuorauksen uusiminen tukee näiden parametrien hallintaa säilyttämällä kammion eheyden, eristyksen ja kaasun virtauksen, mutta se ei korvaa polttimia, antureita, ohjauslogiikkaa tai savukaasujen käsittelyä.

Säilytä tuhkausuunin alkuperäiset toisiokammion mutkitukset uudelleenmuurauksen yhteydessä. Jos uudelleenvuoraus muuttaa kammion rakennetta tai tilavuutta, viipymäaikalaskelma ja käyttöönoton yhteydessä tehty varmennus eivät ehkä enää ole voimassa. Sovita tulenkestävän vuorauksen työt yhteen tuhkausuunin valmistajan, pätevän asiantuntijan ja ympäristölupaviranomaisen kanssa ennen sisäisen geometrian muuttamista.

Lämpötilaluokitukset ja viranomaisvaatimukset

Ympäristöluvassa edellytetty palamiskaasun lämpötila ei ole sama kuin tulenkestävän materiaalin enimmäiskäyttölämpötila. Vuorauksen pintaan voi kohdistua paikallisia lämpötilahuippuja polttimien lähellä, kun taas taustaeristys toimii alemmassa lämpötilassa vuorauksen lämpötilagradientin ansiosta. Valitse materiaalit laskettujen tai mitattujen vuorauslämpötilojen perusteella ja käytä paikallisten kuumien pisteiden, lämpösyklien ja vanhenemisen edellyttämää suunnitteluvaraa.

Vaatimukset vaihtelevat prosessin ja lainkäyttöalueen mukaan. Esimerkiksi Englannissa voimassa olevissa tiettyjä eläinperäisten sivutuotteiden polttolaitoksia koskevissa ohjeissa edellytetään savukaasun pitämistä 850 °C:ssa kahden sekunnin ajan tai 1 100 °C:ssa 0,2 sekunnin ajan. Isossa-Britanniassa voimassa olevissa krematorio-ohjeissa käyttöolosuhteet määritetään tuhkausuunin ja puhdistusmenetelmän tyypin mukaan, ja toisiokammion vähimmäisviipymäajaksi edellytetään kahta sekuntia ympäristöluvan ja viranomaisen hyväksymien ehtojen mukaisesti. Nämä ovat palamisvaatimuksia, eivät tulenkestävien materiaalien valintalämpötiloja.

Yksikään VITCAS-tiili, valumassa, laasti tai eristystuote ei yksin tee jätteenpolttolaitoksesta tai tuhkausuunista vaatimustenmukaista. Vaatimustenmukaisuus riippuu koko laitteiston rakenteesta, sallitusta syötteestä, palamisen ohjauksesta, valvonnasta, kaasutiiviydestä, savukaasujen käsittelystä, käytöstä ja kunnossapidosta.

Asennus, jälkihoito ja hallittu kuivauslämmitys

Tarkasta nykyinen vuoraus ja teräsrakenne ennen purkamista. Kirjaa mitat, kerrospaksuudet, liikuntasaumat, ankkurit, poltinaukot, anturien sijainnit ja kammion geometria. Poistettu tulenkestävä materiaali voi paljastaa korroosiota, lämpövuotoreittejä ja piilevää kerrosten irtoamista, jotka on korjattava ennen uuden materiaalin asentamista.

Mittaa vesi tarkasti, käytä puhtaita välineitä ja noudata kunkin valumassan tai laastin ajantasaisia ohjeita. Liiallinen vesi voi lisätä huokoisuutta, kutistumista ja kuivaustarvetta. Asenna ja tiivistä valumassat niiden työstöajan kuluessa, pidä tiilisaumat määritetyssä paksuudessa ja asenna kuitukerrokset vaaditulla puristuksella, limityksillä ja ankkureilla.

Märkä tulenkestävä materiaali sisältää vettä, joka on poistettava hallitun kuivauslämmitysohjelman avulla. Liian nopea kuumentaminen voi synnyttää sisäistä höyrynpainetta, halkeamia tai voimakasta lohkeilua. Ohjelma riippuu tuotteesta, paksuudesta, korjauksen kokonaistilavuudesta, ympäristössä tehdystä jälkihoidosta, ilmanvaihdosta ja laitteiston geometriasta. Pinnan kuivuus tai ilmoitettu huoneenlämpötilassa tapahtuvan jälkihoidon kesto ei oikeuta käyttöä täydellä lämpötilalla.

Tarkastus, kunnossapito ja korjaus

• Seuraa vaipan lämpötilakehitystä: vertaa lämpökameralla tai kosketusmittauksella saatuja arvoja vastaavissa käyttöolosuhteissa ja selvitä uudet kuumat pisteet.
• Tarkasta kuumapinta: etsi avautuneita saumoja, siirtyneitä tiiliä, ainevahvuuden menetystä, lasittumista, kemiallista läpitunkeutumista, lohkeilua ja iskuvaurioita.
• Tarkasta monoliittiset alueet: arvioi halkeamat niiden leveyden, syvyyden, sijainnin ja liikkumisen perusteella, ei pelkän ulkonäön mukaan.
• Tutki ankkurit ja rajapinnat: paljastuneet, vääntyneet tai syöpyneet ankkurit sekä materiaalien väliset raot voivat viitata syvemmällä olevaan vaurioon.
• Tarkasta kuitujärjestelmät: tunnista kutistumisraot, vaurioituneet moduulit, löystyneet kiinnikkeet, eroosio ja paljastunut vaippa.
• Säilytä kaasutiiviys: tarkasta ovet, läpiviennit, kanavat ja vaipan saumat vuotojen tai vuotoilman varalta.
• Dokumentoi korjaukset: säilytä materiaalierää, sijaintia, mittoja, asennusmenetelmää, jälkihoitoa, kuivauslämmitystä ja käyttöönoton jälkeisiä tarkastuksia koskevat tiedot.

Paikallinen korjaus soveltuu vain kohteisiin, joissa säilytettävä vuoraus ja ankkurit ovat kunnossa. Toistuvat vauriot, laaja-alainen halkeilu, syvä kemiallinen rasitus, poikkeavat kuumat pisteet tai kammion geometrian muuttuminen voivat edellyttää osittaista tai täydellistä uudelleenvuorausta sekä käytöstä johtuvan syyn selvittämistä.

Turvallinen alasajo ja tulenkestävän vuorauksen kunnossapito

Ennen jätteenpolttolaitoksen tai tuhkausuunin sisälle menoa tai sen rakenteisiin puuttumista polttoaineen syöttö sekä sähköiset, hydrauliset, pneumaattiset ja mekaaniset energialähteet on erotettava ja varmistettava. Anna laitteiston jäähtyä riittävästi, varmista sisäilman turvallisuus ja selvitä, sovelletaanko työhön suljettuja tiloja koskevia menettelyjä. Tuhka, kerrostumat ja käytetyt tulenkestävät materiaalit voivat sisältää vaarallisia prosessijäämiä. Arvioi ne ennen leikkaamista, lakaisua, poistamista tai hävittämistä.

Tarkista uusien ja nykyisten vuorausmateriaalien ajantasaiset käyttöturvallisuustiedotteet. Hallitse pölyä sen syntypaikassa ja valitse hengityksen-, silmien- ja ihonsuojaimet sekä muut suojaimet tehtäväkohtaisen COSHH-arvioinnin perusteella. Keraamikuiduilla, bioliukoisilla kuiduilla ja sementtipohjaisilla tulenkestävillä materiaaleilla voi samankaltaisesta ulkonäöstä huolimatta olla erilaiset luokitukset ja käsittelyvaatimukset. Älä käytä henkilönsuojaimia ainoana hallintakeinona, jos kotelointi, märkämenetelmät tai asianmukainen kohdepoisto voivat vähentää altistumista.

Usein kysytyt kysymykset

Voidaanko samaa tulenkestävää materiaalia käyttää jätteenpolttolaitoksissa ja tuhkausuuneissa?

Joitakin materiaaliryhmiä voidaan käyttää molemmissa, mutta soveltuvuus riippuu vyöhykkeestä ja prosessista. Jätteenpolttolaitoksen syötteen kemiallinen koostumus, tuhka ja hankaus voivat poiketa merkittävästi tuhkausuunin toistuvista panossykleistä ja määräysten mukaisesta kammiogeometriasta.

Mikä on paras tulenkestävä materiaali jätteenpolttolaitoksen vuoraukseen?

Yhtä yleispätevää parasta materiaalia ei ole. Kuumapinta on valittava lämpötilan, tuhkan kemiallisen koostumuksen, hankauksen, iskujen, lämpösyklien ja geometrian perusteella, kun taas erilliset eristyskerrokset rajoittavat lämpöhäviötä ja vaipan lämpötilaa.

Mitä eroa on 42 % ja 60 % alumiinioksidia sisältävillä tulenkestävillä tiilillä?

Ilmoitetun 42 % alumiinioksidia sisältävän tiilen lämpötilaluokitus on 1 430 °C ja 60 % alumiinioksidia sisältävän tiilen 1 600 °C. Alumiinioksidipitoisuus ja lämpötila ovat vain osa valintaperusteista. Vertaa todellisen käyttövyöhykkeen kuormitusta, huokoisuutta, hankauskestävyyttä, lämpöshokinkestävyyttä ja kemikaalinkestävyyttä koskevia tietoja.

Kannattaako käyttää tulenkestäviä tiiliä vai valumassaa?

Tiilivuoraus koostuu tarkasti määritetyistä kappaleista ja saumoista, ja sen osia voidaan vaihtaa paikallisesti. Valumassalla voidaan muodostaa monoliittisia ja monimuotoisia rakenteita aukkojen ja polttimien ympärille sekä korjauskohteisiin, mutta se edellyttää hallittua sekoitusta, asennusta, ankkurointia, jälkihoitoa ja kuivauslämmitystä. Monissa vuorauksissa käytetään molempia.

Onko tulenkestävä valumassa 1700 eristysmateriaali?

Se on tiivis kuumapinnan valumassa. Sen lämmönkestävyys ja rakenteellinen tehtävä eivät tee siitä kevyttä eristävää valumassaa tai kuitukerrosta vastaavaa tuotetta. Käytä lämpöhäviön mitoituksessa lämmönjohtavuustietoja.

Voidaanko keraamikuitumattoa käyttää paljaana kuumapintana?

Vain silloin, kun määritetyn tuoteluokan, kiinnitysjärjestelmän ja pinnan kunnon soveltuvuus lämpötilaan, kaasun nopeuteen, hankaukseen ja kemialliseen rasitukseen on varmistettu. Suojattuun taustaeristykseen soveltuva matto voi kulua nopeasti suoran liekin tai liikkuvan tuhkan vaikutuksesta.

Mitä eroa on kuitumatolla, kuitulevyllä ja kuitumoduuleilla?

Matto on joustava, levy jäykkä ja moduulit ovat määritetyn asennusmallin mukaisesti asennettavia puristettuja kokonaisuuksia. Jokaisella muodolla on omat saumausta, tuentaa, kutistumista ja kaasun nopeutta koskevat vaatimuksensa.

Tarkoittaako 1 700 °C:n materiaali, että jätteenpolttolaitosta voidaan käyttää 1 700 °C:ssa?

Ei. Ilmoitettu arvo on materiaalin käyttöraja määritetyissä olosuhteissa, ei laitteiston hyväksytty käyttölämpötila. Poltinalueilla vuoraukseen voi myös kohdistua kammion mittausarvosta poikkeavia lämpötiloja ja lämpövuon tiheyksiä.

Onko 850 °C kaikkien jätteenpolttolaitosten ja tuhkausuunien vaadittu käyttölämpötila?

Ei. Vaatimukset riippuvat prosessista, syötteestä, laitteistosta, lainkäyttöalueesta ja ympäristöluvasta. Joissakin voimassa olevissa ohjeissa käytetään 850 °C:n lämpötilaa ja määritettyä viipymäaikaa, mutta myös muita ehtoja voidaan soveltaa. Noudata laitteiston ympäristölupaa ja viranomaisen hyväksymiä käyttöehtoja.

Mitä laastia tulenkestävien tiilien kanssa tulisi käyttää?

Sovita laasti tiilen kemialliseen koostumukseen, lämpötilaan, ympäröivään kaasukehään ja määritettyyn saumapaksuuteen. Vitset 45 ja Vitset 80 on tarkoitettu erilaisille alumiinioksidipitoisuuksille ja käyttöolosuhteille. Tarkista ajantasaiset tekniset tiedot ja hyväksytty tiili-laastiyhdistelmä.

Voidaanko VITPLAST 45AB -massaa käyttää hätäkorjaukseen?

Se on tarkoitettu yhteensopivien tulenkestävien vuorausten nopeisiin, junttaamalla asennettaviin korjauksiin. Vaurioitunut alue on silti ajettava turvallisesti alas, valmisteltava ja tiivistettävä, minkä jälkeen se on palautettava käyttöön hyväksytyllä kuumennusmenettelyllä. Tuotteella ei saa peittää rakenteellista vauriota tai ankkurivauriota.

Miksi tulenkestävän vuorauksen kuivauslämmitys on välttämätöntä?

Valumassat ja laastit sisältävät asennusvettä. Liian nopea kuumentaminen voi synnyttää vuorauksen sisälle höyrynpainetta ja aiheuttaa halkeilua tai voimakasta lohkeilua. Käytä tuote- ja asennuskohtaista kuivauslämmitysohjelmaa.

Voiko uudelleenvuoraus muuttaa tuhkausuunin toimintaa?

Kyllä. Toisiokammion tilavuuden, mutkitusten, ilmavirtausten tai antureiden keskinäisten suhteiden muutokset voivat vaikuttaa kaasujen viipymäaikaan ja palamisen varmennukseen. Säilytä hyväksytty geometria tai teetä uudet laskelmat ja käyttöönotto.

Mikä aiheuttaa kuumia pisteitä ulkovaippaan?

Mahdollisia syitä ovat vuorauksen ainevahvuuden menetys, avautuneet saumat, siirtynyt eristys, kuitujen kutistuminen, vaurioituneet ankkurit, läpivientien ympärillä olevat raot tai muuttuneet käyttöolosuhteet. Vertaa mittausarvoja vastaavilla kuormituksilla ja tarkasta koko vuorausjärjestelmä.

Milloin jätteenpolttolaitoksen vuoraus on uusittava paikkaamisen sijaan?

Harkitse osittaista tai täydellistä uusimista, jos vauriot ovat laaja-alaisia, säilytettävä materiaali on heikentynyt, ankkurit ovat vaurioituneet, kemiallinen läpitunkeutuminen ulottuu syvälle, kammion geometria on muuttunut tai paikalliset korjaukset vaurioituvat toistuvasti.

Voivatko tulenkestävät materiaalit vähentää päästöjä?

Ehjä ja hyvin eristetty vuoraus auttaa ylläpitämään suunniteltua lämpötilaa, kaasutiiviyttä ja kammion geometriaa, mikä tukee palamisen hallintaa. Se ei korvaa syötteen hallintaa, polttimia, happi- ja lämpötilavalvontaa, viipymäajan varmentamista tai savukaasujen käsittelyä.