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[技术交流吧] 锅炉类型、煤种与粉煤灰的关联和区别 (原创)

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发表于 2016-1-25 10:25:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  粉煤灰,是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰,粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。可粉煤灰根据锅炉结构、燃料不同,灰渣的物化特性也不同,利用途径也大相径庭,不是所有粉煤灰的利用都一样。下面我们将叙述一下他们的区别和关联性。

一、锅炉类型、煤种与粉煤灰的关联

  按燃烧方式,锅炉可分为层燃炉(链条炉、抛煤机炉)、煤粉炉、流化床炉、旋风炉、超临界等等。按燃烧方式分类的锅炉,对燃煤的要求及其所形成的灰渣均有所不同。

    1、层燃炉:特点是具有一个金属栅格――炉排(或炉箅),燃料置于其上,形成均匀的、有一定厚度的燃料层并燃烧,故亦称火床炉。层燃炉容量比较小,直接燃原煤的居多。相对煤粉炉来讲对粉煤灰加工煤的质量和粒度要求均不高,煤中灰分的90%以上以渣的形态从炉底排出。工业锅炉多采用层燃炉,最大蒸发量为65t/h左右。

    按照燃料层相对于炉排的运动方式,层燃炉又可分为三类:燃料层不移动的固定层炉子,如抛煤机炉;燃料层沿炉排面移动的炉子,如倾斜推饲炉和振动炉排炉;燃料层随炉排面一起移动的炉子,如链条炉和抛煤机链条炉。
    层燃炉由于燃料的粒度大小不等以及空气与燃料表面接触状态不佳等原因,粉煤灰粉磨燃料的燃尽程度较低,灰渣中含碳量一般在10%左右,甚至更高。

    2、煤粉炉:粉炉是煤悬浮燃烧的锅炉。煤经磨煤机磨成粉状之后,随空气一起喷入炉膛空间进行燃烧。增大炉膛容积可以提高锅炉蒸发量,因而煤粉炉的容量可以大大地增加。在煤粉炉中,燃料与空气的接触面大大地增加,燃烧更加猛烈,炉内温度高,一般在1400度左右,燃料的燃尽程度好,灰的含碳量较低,一般5%以下,利于综合利用。从炉膛排出的灰,85%~90%随烟气进入除尘器,其中大部分被收集下来,即粉煤灰,其余的形成渣从炉底排出。此类粉煤灰也被称为C类粉煤灰。


    我国120t/h及以上的锅炉普遍采用煤粉炉。煤粉炉所燃的煤粉通过磨煤机制备。煤粉重要的特性指标是煤粉细度,即煤粉颗粒的大校煤粉越细,燃烧越完全,相应的粉煤灰也细,但磨煤所消耗的电能多,甚至影响磨煤机的出力,因此应选取最佳值,即经济细度。

    3、流化床锅炉(也称沸腾炉):对燃料的适应性很强,可以燃用煤矸石、煤泥等劣质燃料,煤矸石是煤炭开采产生的煤层夹矸和顶底板含碳较高的岩石,煤泥是煤炭洗选产生的含有大量有机碳的洗矸。是在800~950温度下燃烧后排出的飞灰(简称CFB灰),CFB灰颗粒大多呈不规则状,颗粒表面结构疏松。由于锅炉燃烧温度的差异,烧失量偏高,如循环流化床锅炉在燃烧过程中完成固硫,那么CFB灰中的CaO、SO,含量也较高。由于CFB锅炉脱硫粉煤灰的特殊性,我国标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596_2005)也没有将CFB锅炉脱硫粉煤灰列入。

4、旋风炉:预先由烟煤与石灰石混合粉磨后,进入立式旋风炉内共同混烧。经高温1450--1600℃燃烧后,由收尘系统回收即为高钙粉煤灰(经炉下排放的液相淬冷后为增钙液态渣)。灰中CaO 来源除燃煤中带入的小部分(2%--4%)外,绝大部分由石灰石高温分解而得。为此,将立式旋风炉排放的这种高钙粉煤灰命名为增钙粉煤灰“caicium-enriched fiy ash”。


对增钙粉煤灰定义为:从立式旋风炉烟气中收集到的石灰石和褐煤或次烟煤经混磨混烧后的粉末,称为增钙粉煤灰。其氧化钙含量在18%以上,一般具有颗粒细、需水量低、活性高和可自凝、自硬等性能特点。

    5、由烟煤和褐煤或几种混烧,锅炉燃烧温度在1500℃左右,在高温区停留时间较长而生产所得。其CaO 由燃煤中而得,成为高钙粉煤灰。粉煤灰又分为低钙灰和高钙灰,通常将氧化钙含量≥10%粉煤灰称为高钙粉煤灰。而采用烟煤等作为燃料一般产生低钙灰,采用褐煤作为燃料一般产生高钙灰。

    6、由油页岩经高温燃烧而得,这种高钙粉煤灰是在流态床上燃烧,一般温度在890--900℃中进行,高温区可达1200C左右,整个燃烧过程在较短时间内完成。因此,有可能形成部分液相,生成一些水泥熟料矿相组份(β-C2 S、C3A、C4AF 等)。生成的高钙粉煤灰中氧化钙由燃煤提供。

    7、造气炉:化肥厂生产水煤气(CO和H2),造气炉内必然处于还原氛围。炉膛温度为950℃左右,煤颗粒经过快速加热、热解生成元素炭和挥发分(包括气体和焦油),进一步与O2、水蒸汽发生反应,生成水煤气;粉煤灰中的大部分含炭都是因为颗粒过于细小,在炉膛内停留的时间很短,在高温的还原气氛下裂解而又未及完全参与反应的状态下生成的,都是呈多孔状链枝结构的不定型炭。煤球炸裂随气流进入除尘器收集下的粉料,它含有较多未燃烧的煤,这种粉煤灰和渣氧化钙也非常高,在20-30%以上。这种工艺排出的灰渣水分较大,给利用带来了很大困难,虽然水泥厂耗量要大一些,但必须控制含水率,需增加投资和运行成本,而产生的效益和价值却很小,很不值得。而且即便如此也不能把该种湿排粉煤灰全部解决。

    8、临界锅炉:水的临界压力是:22.115MPa,临界温度是374.15℃,超过这个状态,就有汽水混合共存的状态,水变成蒸汽不需要气化潜热,这对效率有很大的提升。亚临界锅炉的典型参数为16.7MPa/538℃/538℃,其发电效率约为38%。超临界锅炉的主蒸汽压力通常为24MPa左右,主蒸汽和再热蒸汽温度为538~560℃;临界锅炉的典型参数为24.1MPa/538℃/538℃,对应的发电效率约为41%。超超临界锅炉的主蒸汽压力为25~31MPa,主蒸汽和再热蒸汽温度为580~610℃。


  临界锅炉因调节性大和燃料适应性好等优点,能利用生物质、污泥、垃圾等与煤做燃料混合燃烧,不论从资源综合利用方面还是从节能方面都是国家提倡的锅炉,但因加入了不同生物质燃料、污泥、生活垃圾等混合物,灰渣也随之变化,所以,以后将有很多这样锅炉排放的灰渣有待研究、讨论。

二、粉煤灰标准

  根据燃煤电厂燃烧的煤种不同,排放收集的粉煤灰就有低钙粉煤灰和高钙粉煤灰之分。国外把CaO含量超过10%的粉煤灰称为C类灰,而低于10%的粉煤灰称为F类灰。

    C类灰其本身具有一定的水硬性,可作水泥混合料,F类灰常作混凝土掺和料,它比C类灰使用时的水化热要低。

    在此基础上我国也做了相关标准的调整。按照GB/T1596-2005(2005-01-19发布;2005-08-01实施,代替GB/T1596-1991)把粉煤灰分为F类和C类。F类粉煤灰——由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰;C类粉煤灰——由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰,其氧化钙含量一般大于10%。(上海市标准DBJ08—230—98《高钙粉煤灰混凝土应用技术规程》的规定,凡氧化钙含量大于8%或游离氧化钙含量大于1%的粉煤灰称为高钙粉煤灰)。故一般情况下,高钙灰和低钙灰都是以测定粉煤灰中氧化钙含量或游离氧化钙含量的数值来区分的,通常高钙粉煤灰的颜色偏黄,低钙粉煤灰的颜色偏灰。
   
据调查,粉煤灰的应用近一半用于水泥、混凝土中。但目前受房地产行业影响,很多企业的灰渣存于库存状况。行业存在很多发展困境,如粉煤灰本身作为原料来讲标准并不多,仅有用于水泥混凝土,且都是高温炉型的优质灰渣,除此之外便是粉煤灰制成砖和砌块的标准。很多技术的配套问题和系统服务体系的简历也制约了灰渣推广应用。好在现阶段粉煤灰综合利用网打通了产业链通道,全面以共享经济拥抱企业,企业人只要调整心态,正视时代的发展也将稳步发展。


三、灰渣利用应因地制宜,顺势变形

  很多企业咨询到,我们的粉煤灰发红,高钙,高碳,不是C类灰和F类灰,难道就不能用了吗。我们告诉大家不,你们的灰都能找到好的出处,但必须根据所在区域,自身企业的发展,结合市场的需求因地制宜,顺势将灰渣变形成不同的产品。而不是照葫芦画瓢,跟风上马一样的产品,因为灰渣特性不同、区域不同、自身周边的经济生态群落不同,即使在沙漠周边也一样能用的很好,但这需要系统集成思维。

  粉煤灰的利用途径有千个,涉及行业很多,但每一个项目应用都是一个新排列组合,需要根据你的灰渣特性,如高硫、高钙、高碳、高需水比等等,甚至锅炉型号和形成原因,设定预处理或联产方案,还有自身资源条件和商业构架等设计科学合理的工艺方案,但前提须因你爱你的行业,有能力、有信心为你的所承揽的灰渣资源来构架和实施这份事业。

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   作者寇怡青简介::原道创投(主要致力于环保产业和以互联网、文化创意为主要特征的新知本经济领域的创业投资)创始人;绿动云平台创始人、粉煤灰综合利用网的创始人;中国工业固废综合利用产业联盟专家团成员,主要研究方向:工业固废综合利用产业体系的建立和运营;网络经济和传统工业的完美融合。
   


 楼主| 发表于 2016-1-25 10:35:16 | 显示全部楼层
欢迎会员补充探讨。寇总也愿意和业内有人沟通交流。

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发表于 2016-1-28 17:12:00 | 显示全部楼层
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寇怡青原道创投(主要致力于环保产业和以互联网、文化创意为主要特征的新知本经济领域的创业投资)创始人;绿动云平台创始人、粉煤灰综合利用网的创始人;中国工业固废综合利用产业联盟专家团成员,主要研究方向:工业固废综合利用产业体系的建立和运营;网络经济和传统工业的完美融合。

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 楼主| 发表于 2016-1-30 11:08:19 | 显示全部楼层

欢迎交流!

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这位兄台认为应该怎么分呢?求救!
发表于 2016-2-1 10:14:06 | 显示全部楼层
恩欢迎会员朋友们参与,技术交流,我们都会进步。这是太好的事情!我们很期待!感谢会员们的参与
心怀慈悲,敬天爱人;自称龙女,实为村姑!

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