浅谈循环流化床锅炉灰渣利用

我国有丰富的劣质煤炭资源,循环流化床锅炉可以燃烧劣质燃料,这些劣质燃料应用于循环流化床锅炉的燃烧,将会产生相当数量的灰渣,因此在我国研究循环流化床锅炉的灰渣的综合利用途径,具有重要的现实意义。循环流化床锅炉排出的灰渣不同于煤粉炉,循环流化床锅炉经常采用炉内燃烧脱硫技术,采用在炉内加入大量的石灰石以吸收燃煤排放的SO2,因此,排出的灰渣中含有一定数量的生石灰和硫酸钙。

一、循环流化床锅炉灰渣的基本特性

循环流化床锅炉的灰渣分为两种,一种是由除尘器收集的飞灰,另一种是由排渣口排出的炉底渣。两者之间的比例取决于煤种特性。对于劣质煤,例如煤矸石、石煤,底渣量可达60%-80%,而对烟煤、无烟煤底渣量可能仅为10%-30%。

1、灰渣的物理特性

(1) 外观形态

燃料及锅炉运行条件不同,飞灰和底渣的外观形态也会有差别,然而飞灰一般呈灰白色至深灰色,底渣则呈棕色至灰色的粒状物质,有经验的运行人员可直接根据灰渣的颜色判断燃料的燃尽率。

(2) 粒度分布

粒度分布对建筑回填工程应用影响较大,研究表明粒度分布均匀时,易形成松散结构,当受到动载荷时,容易造成工程破坏,表面沦陷。而像循环流化床锅炉这样宽筛分的灰渣,颗粒大小混杂,易形成紧密结构,是建筑工程上的理想结构。

2、灰渣的化学特性

灰渣的化学特性包括化学组成和矿物组成等。由于灰渣中存在大量的CaO和 CaSO4 及SiO2,因而具有一定

的自硬性能,而且向灰渣中加水时容易发生如下化学反应:CaO+H2O―→Ca(OH)2 因此,循环流化床灰渣一般呈碱性,其PH值在11.5～12.5之间。

二、循环流化床锅炉灰渣利用

1、灰渣的物理热利用

循环流化床锅炉燃用劣质煤,产生大量的灰渣,灰渣的排出温度大约在800℃左右的高温排出,其中蕴含大量的物理热量。为了提高锅炉效率,有必要进行灰渣物理热的回收工作。灰渣物理热的应用,在目前一般用于加热给水,通过冷渣机进行热交换。

2、用于化学工业

灰渣中的组分与常用的填料基本相同,只是在含量上有差别。例如灰渣中的Si02起到增强、补强作用,代替常用的粘土、白炭黑;A1203起增量作用,可代替特种碳酸钙;CaO可起增量补强作用,作用相当于轻质碳酸钙、重质碳酸钙、特种碳酸钙;S03可代替通常加入的硫起硫化剂的作用;未燃尽的可燃物起到炭黑的作用。研究和应用发现,灰渣补强性能与半补强炭黑的性能相当,并具有永久变形小、相对密度小、弹性好的优点。并且混炼、压出工艺性能良好,同时它还具有煤制填料的性质。可做为高分子材料填充剂、作PVC的填充料、作橡胶填料。

3、用于农业

灰渣在农业中的应用,实际上是通过改良土壤、覆土造田等手段,促进其发展的,以便达到提高农作物产量、优化生态环境等目的。

①改良土壤的碱性:对含脱硫产物和脱硫剂较高的循环流化床灰渣,因自由CaO和H20反应生成Ca(OH)2,使灰渣呈碱性,因此,此种灰渣可用于农田、恢复酸性矿地、中和工业废料等方面。石煤渣也是强碱性物质,pH值在10～12以上,所以直接施用石煤渣后可以不同程度地提高土壤的碱度。石煤渣很适合在南方酸性土壤中施用,特别是在南方缺钾需硅的酸性水稻田里施用,更有良好的作用。

②促进土壤中有机质的分解:石煤渣含有钙、镁等盐基离子,由于碱性强,盐基离子多,能促进土壤有机质的分解,对改善土壤的供肥和保肥能力有一定的作用。

③提高土壤温度:石煤渣是热性材料,遇水后有一个放热过程,并且由于石煤渣多为灰黑色和黑色,有吸收太阳光能的作用,因此可以提高土壤温度。

三、结论

循环流化床锅炉灰渣中含有许多有用的矿物质,甚至是一些贵重物质,对灰渣进行处理和利用,可以节约大量物质资源,变废为宝。研究开发灰渣的综合利用在环保方面有突出优势。