循环流化床锅炉脱硫灰的利用
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循环流化床灰渣再利用的探讨摘要:循环流化床灰渣是采用循环流化床燃烧燃烧后的残余物,其具有自硬性、高膨胀性与吸水性等特性。
研究人员对其性质进行了研究,并提出了一些应用途径,如:水泥混合材料、矿物掺合料、膨胀剂等。
关键词:循环流化床;除灰渣设计;研究引言循环流化床燃烧(CirculatingFluidizedBedCombustion,缩写CFBC)技术是近年来在国际上发展起来的新一代高效低污染燃烧技术,由于其高效的脱硫效率已成为当今燃煤锅炉的主流。
CFBC锅炉可燃用煤泥、煤矸石和炉渣等劣质燃料,并通过炉内喷钙脱硫技术减少燃烧产生的二氧化硫等污染物的排放,是一种新型锅炉节能环保型锅炉,目前在国内得到大力推广应用。
然而,CFB锅炉的炉内脱硫技术需要加入大量的脱硫剂(一般是石灰石粉),在减少大气污染排放的同时,产生了大量残余物,即:脱硫灰渣(也称固硫灰渣),其中从烟道收集得到的是脱硫灰,从炉底排出的是脱硫渣。
研究表明,CFBC锅炉产生的脱硫灰渣比普通煤粉锅炉多30%~40%。
1流化床灰渣及其物性循环流化床燃煤灰渣(以下简称“流化床灰渣”)是指煤粉与固硫剂(一般为石灰石)按一定比例混合后在流化床锅炉内经850~900℃燃烧固硫后排出的固体废弃物。
为使固硫效率在90%以上,Ca/S摩尔比一般在2~2.5之间,因此固硫灰渣中含有较多的无水CaSO4和f-CaO。
流化床灰渣特性不同于粉煤灰,遇水或在潮湿空气能够硬化。
由于燃烧温度较低,流化床灰渣中玻璃体和活性SiO2,Al2O3含量较少。
流化床灰渣颗粒较粗、球形度较低,孔隙率较高,且CaO和硫酸盐含量较高,导致流化床灰渣需水量较大、与水接触后放热膨胀。
上述原因使流化床灰渣大量堆积而不能像粉煤灰一样大量应用于建筑材料领域。
控制性低强度材料(CLSM)主要是用于工程回填或灌浆的低强度工程材料,主要由粗细集料、水泥、粉煤灰、水及其他废渣组成,其具有密度低、流动性好、自密实等特点。
ABB-NID1、ABB锅炉烟气脱硫技术ABB锅炉烟气脱硫技术简称NID,它是由旋转喷雾半干法脱硫技术基础上发展而来的。
NID的原理是:以一定细度的石灰粉(CaO)经消化增湿处理后与大倍率的循环灰混合直接喷入反应器,在反应器中与烟气二氧化硫反应生成固态的亚硫酸钙及少量硫酸钙,再经除尘器除尘,达到烟气脱硫目的。
其化学反应式如下:CaO+H2O=Ca(OH)2Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2ONID技术将反应产物,石灰和水在容器中混合在加入吸收塔。
这种工艺只有很有限的商业运行经验,并且仅运行在100MW及以下机组,属于发展中的,不完善的技术。
和CFB技术相比,其主要缺点如下:由于黏性产物的存在,混合容器中频繁的有灰沉积由于吸收塔内颗粒的表面积小,造成脱硫效率低由于吸收塔中较高的固体和气体流速,使气体固体流速差减小,而且固体和气体在吸收塔中的滞留时间短,导致在一定的脱硫效率时,钙硫比较高,总的脱硫效果差。
需要配布袋除尘器,使其有一个”后续反应”才能达到一个稍高的脱硫效率,配电除尘器则没有”后续反应”。
对于大型机组,由于烟气量较大,通常需要多个反应器,反应器的增多不便于负荷调节,调节时除尘器入口烟气压力偏差较大。
脱硫剂、工艺水以及循环灰同时进入增湿消化器,容易产生粘接现象,负荷调节比较滞后。
Wulff-RCFBWulFF的CFB技术来源于80年代后期转到Wulff 去的鲁奇公司的雇员。
而LEE 近年来开发的新技术,Wulff公司没有,因此其技术有许多弱点:电除尘器的水平进口,直接积灰和气流与灰的分布不均。
没有要求再循环系统,对锅炉负荷的变化差,并直接导致在满负荷时烟气压头损失大。
消石灰和再循环产物的加入点靠近喷水点,使脱硫产物的黏性增加。
喷嘴上部引入再循环灰将对流化动态有负面影响,导致流化床中灰分布不均,在低负荷时,流化速度降低,循环灰容易从流化床掉入进口烟道中,严重时,大量的循环灰可将喷嘴堵塞。
1、前言循环流化床燃烧是指炉膛内高速气流与所携带的稠密悬浮颗粒充分接触,同时大量高温颗粒从烟气中分离后重新送回炉膛的燃烧过程。
循环流化床锅炉的脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺,以石灰石为脱硫吸收剂,与石油焦中的硫份反应生成硫酸钙,达到脱硫的目的。
较低的炉床温度(850°C〜900°C),燃料适应性强,特别适合较高含硫燃料,脱硫率可达80%〜95%,使清洁燃烧成为可能。
2、循环流化床内燃烧过程石油焦颗粒在循环流化床的燃烧是流化床锅炉内所发生的最基本而又最为重要的过程。
当焦粒进入循环流化床后,一般会发生如下过程:①颗粒在高温床料内加热并干燥;②热解及挥发份燃烧;③颗粒膨胀及一级破碎;④焦粒燃烧伴随二级破碎和磨损。
符合一定粒径要求的焦粒在循环流化床锅炉内受流体动力作用,被存留在炉膛内重复循环的850C〜900C的高温床料强烈掺混和加热,然后发生燃烧。
受一次风的流化作用,炉内床料随之流化,并充斥于整个炉膛空间。
床料密度沿床高呈梯度分布,上部为稀相区,下部为密相区,中间为过渡区。
上部稀相区内的颗粒在炉膛出口,被烟气携带进入旋风分离器,较大颗粒的物料被分离下来,经回料腿及J阀重新回入炉膛继续循环燃烧,此谓外循环;细颗粒的物料随烟气离开旋风分离器,经尾部烟道换热吸受热量后,进入电除尘器除尘,然后排入烟囱,尘灰称为飞灰。
炉膛内中心区物料受一次风的流化携带,气固两相向上流动;密相区内的物料颗粒在气流作用下,沿炉膛四壁呈环形分布,并沿壁面向下流动,上升区与下降区之间存在着强烈的固体粒子横向迁移和波动卷吸,形成了循环率很高的内循环。
物料内、外循环系统增加了燃料颗粒在炉膛内的停留时间,使燃料可以反复燃烧,直至燃尽。
循环流化床锅炉内的物料参与了外循环和内循环两种循环运动,整个燃烧过程和脱硫过程就是在这两种形式的循环运动的动态过程中逐步完成的。
3、循环流化床内脱硫机理循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺,以石灰石为脱硫吸收剂,石油焦和石灰石自锅炉燃烧室下部送入,一次风从布风板下部送入,二次风从燃烧室中部送入。
贵州某循环流化床锅炉电厂的灰渣综合利用研究摘要:贵州某CFB电厂燃用当地高硫低热值燃煤,其灰渣产出为低温高钙固硫型,由于当地客观条件较差,造成了灰渣难以利用的情况。
文中对国内相关灰渣利用情况进行了研究,对该电厂的灰渣成分进行了化验分析,并同时对该电厂周边及类似电厂进行了调研,最后提出了针对该电厂的合理的灰渣综合利用建议,为该电厂后续的灰渣综合利用提供了有效的解决方案。
关键词:CFB锅炉;灰渣;综合利用引言贵州ZF电厂本工程建设规模为4×350MW 超临界CFB机组,电站位于贵州省黔西南布依族苗族自治州层镇,目前1-2号机组已经进入商业运行,由于各种原因灰场还未建设完成,面临灰渣无处堆放的问题。
同时由于CFB锅炉炉内脱硫后产出的灰渣有一定的局限性[1-5],造成产出的灰渣也难以对外处理。
因此如何对CFB锅炉的灰渣进行综合利用,需要结合当地实际情况,调研研究,并给出合理的建议。
1机组情况本工程建设规模为4×1100t/h超临界、一次中间再热循环流化床锅炉+4×350MW超临界热电联产机组。
1.1燃料情况项目所在地贞丰县白层港地处黔西南州,该州煤炭资源丰富,且主要为无烟煤,无烟煤产区主要集中在普安、安龙、兴仁、晴隆等县,贞丰县当地也有分布,无烟煤储量1.5133亿吨,主要分布于长田、白层等五个乡,目前处于待开发状态。
该州规划煤炭资源通过运煤专用公路运输至白层港,再通过水路运至外地,因此白层港将是该州煤炭资源的重要集散地。
本工程燃煤及灰成分如下所示:1.2锅炉锅炉为东方锅炉厂有限责任公司生产的超临界直流锅炉,单炉体、平衡通风、旋风气固分离器、循环流化床燃烧方式、一次中间再热、固态排渣、全钢结构锅炉。
主要参数为:1.3脱硫、脱硝系统情况本工程4台机组采用循环流化床炉内石灰石脱硫+炉后石灰石-石膏湿法脱硫工艺系统。
每台炉设一套炉内石灰石系统;炉后每台机组设置一座吸收塔,每两台机组设置一套完整的脱硫系统。
循环流化床锅炉炉内脱硫原理关键词:循环流化床脱硫剂脱硫效率循环流化床燃烧技术作为沸腾燃烧的一种,是近几年发展起来的一种新型高效清洁燃烧技术。
与其他燃烧方式相比循环硫化床锅炉具有煤种适应性广、燃烧效率高、负荷调节性能好、低负荷稳燃性好、灰渣利于综合利用等特点,尤其是它的炉内脱硫效果明显是国际上公认的洁净燃煤技术,在国外电力行业已经有了相当的应用规模。
在国内特别是经过将近30年的应用和技术发展,已经证明是目前我国燃煤技术领域内最符合国情的高效低污染燃烧技术。
但由于多方面的原因,我国的循环流化床锅炉脱硫现状还存在很大争议。
一种说法是循环流化床锅炉炉内石灰石干法脱硫效率低,而且不可能高于90%,目前投运的锅炉中有许多都不能达到国家SO2排放标准,要求需要进行尾部烟气的二次脱硫造成锅炉运行成本增加;不同看法则认为只要掌握循环流化床锅炉的运行温度在合理的Ca/S条件下其脱硫效率完全可以达到90%,甚至更高.根据煤种选择设计的锅炉结构完全可以实现炉内脱硫没有必要再进行尾部烟气的脱硫处理。
我国的燃煤分类及对SO2排放标准理解1燃煤分类我国是能源生产和消费大国。
在所有能源的消费中煤占的比例最大根据地矿部门的勘查中国预测资源总量为40017亿吨标准煤其中煤炭资源占85以上因此我国以燃煤为主的能源格局将长期存在。
我国的动力用煤按照挥发酚的高低大致分为无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤等由于它们的成分和燃烧特性不同在燃烧后所产生的烟气特性也不同。
燃烧后产生的烟气中SO2含量的高低与煤中含硫量的大小有直接关系一般来讲地域的差别影响了煤中含硫量的高低。
在我国北方煤大都比南方煤含硫量要高一些以国家标准烟煤为例安徽淮南标准烟煤含硫量只有0.46%而山东良庄标准烟煤的含硫量却高达1.94%。
根据煤中含硫量的高低煤又分为高硫煤、中硫煤、低硫煤三种;分类指标煤种名称等级代号分级界限鉴定方法全硫Sd.t,低硫煤:1级S1S1≤1%,煤中全硫的测定方法GB214-77;中硫煤2级S21S2≤2.8%,煤中全硫的测定方法GB214-77;高硫煤3级S3>2.8煤中全硫的测定方法GB214-77。
CFB循环流化床锅炉脱硫灰的利用循环流化床锅炉具有燃料适应性好的优势,它可以燃烧劣质煤,如煤矸石,和可以燃烧生活垃圾和多种工业废弃物,其次由于燃烧温度低(850度左右)其燃烧进程NO排放量也较低,是一种比较环保的燃烧方式。
同时可以在锅炉内添加石灰石进行炉内脱硫,实现燃烧与脱硫同时进行等诸多长处。
该燃烧技术目前在国内有较多应用,也是我国大力推行的一种清洁燃烧技术。
目前粉煤灰已被水泥建材行业普遍利用,而循环流化床锅炉炉内加钙脱硫后所排放的脱硫灰与普通锅炉排放的粉煤灰存在明显不同,因此无法取得普遍利用。
流化床脱硫灰(CFB脱硫灰)与流化床粉煤灰(CFB灰),粉煤炉粉煤灰(PC灰)化学成份对比表:由表中可见CFB脱硫灰其特性为三高两低,CaO(f-CaO游离氧化钙),SO3,C含量高,SiO2,Al2O3含量低。
CFB脱硫灰所含化学成份对水泥制品的影响:1.粉煤灰的活性来自于Fe2O3、SiO2、Al2O3在必然碱性条件下的水化作用,CFB脱硫灰上述三种化学成份含量较低,活性小于PC灰。
脱硫灰含钙高,CaO水化生成Ca(OH)2给水泥制品带来较大体积膨胀,严重影响体积安宁性,是建筑致命隐患,高含量的f-CaO 也是影响砼体安宁性因素之一。
脱硫灰含硫高,CO3会生成体积膨胀较大的钙矾石,是引发砼体体积膨胀,安宁性不良,最终致使制品强度降低的主要因素,这也是CFB脱硫灰利用率较低的主要原因。
同时硫对钢筋具有侵蚀作用。
脱硫灰含碳高,CFB锅炉炉温低,大量惰性碳未充分燃烧,未燃尽的碳粒疏松多孔,与其他物质结合能力差,对一些外加剂利用效果产生不利影响,在制作水泥、混凝土掺合料时有较大技术障碍。
脱硫灰堆积密度小,灰堆积密度反映其颗粒排列松紧度,密度大孔隙率低,反之孔隙率大,它是工程设计和施工的重要指标。
CFB脱硫灰密度低于常规灰的标准,在工程利用中受限制。
同时密度小在砼体浇筑中粉煤灰容易浮在上层混凝土中使砼体强度上下不一致。
浅析循环流化床锅炉炉内脱硫技术作者:吴凡来源:《中国科技纵横》2014年第01期【摘要】针对第二热电厂成功改造与应用循环流化床锅炉颅内脱硫技术分析了循环流化床锅炉的特点和脱硫原理探讨了循环流化床锅炉炉内添加石灰石脱硫系统中存在的问题及影响脱硫效率的因素提出提高循环流化床锅炉炉内脱硫效率的措施。
【关键词】循环流化床锅炉炉内脱硫脱硫效率脱硫剂添加方式中国是世界上最大的煤炭生产和消费国。
在取得经济高速发展的同时也承受着巨大的环境压力SO2排放量从2004年之后达到2255万t目前居世界第一位。
所以国家对环保方面越来越重视也对火力发电厂的烟气排放标准要求越来越严格。
循环流化床(CFB)燃烧技术是最近几十年发展起来的一种新型燃烧技术,由于循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫的特点因此近年来有了很大的发展。
1 循环流化床燃烧特点和脱硫原理1.1 循环流化床燃烧优点(1)循环流化床燃烧技术具有一些常规的煤燃烧技术(如层燃和煤粉燃烧)所不具备的优点,如具有脱硫脱硝功能燃料适应性强,可燃烧劣质煤,负荷调节性能强等。
由于循环流化床燃烧温度正好是石灰石/石灰脱硫反应的最佳温度,因而在床内加入石灰石或白云石可有效地脱除在燃烧过程中生成的SO2。
(2)燃料适应性强。
由于循环流化床床内惰性物料的巨大热容量,以及流态燃烧过程中十分良好的传热、传质和混合过程,因此循环流化床虽然是一种低温燃烧方式,但它却可以燃用一切种类的燃料并达到较高的燃烧效率。
1.2 循环流化床燃烧脱硫原理循环流化床燃烧脱硫技术是指在循环流化床锅炉中将石灰石(石灰)等原料给入锅炉内,在炉内与燃料同时燃烧,在800~900℃时,石灰石受热分解成CO2,及多孔CaO,CaO与SO2发生反应生成CaSO4。
由于循环流化床锅炉带有高温除尘器(旋风分离器),可使飞出去的未完全反应的脱硫剂又返回炉膛循环利用同时,循环流化床较低的燃烧温度确保CaO不会烧结,从而提高了脱硫效率。
循环流化床锅炉的灰渣综合利用循环流化床锅炉以其在环保方面的突出优势和可以燃烧劣质燃料,在国内外得到快速发展,循环流化床锅炉在燃烧劣质燃料时,产生大量灰渣,灰渣综合利用技术有以下几方面。
一、灰渣常规利用技术1.生产水泥水泥是一种水硬性胶凝材料,按成分可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。
水泥品质指标包括氧化镁(<5.0%)、三氧化硫(<3.5%)、烧失量(≤5.0%)、细度、凝结时间、安定性和强度等。
循环流化床锅炉灰渣的主要化学成分是SiO2、Al2O3和CaO等,因此,从化学组成看,它可以作为生产水泥熟料的原料,灰渣目前已广泛用于水泥生产。
2.生产多种形式砖1)蒸压煤矸石灰渣砖:蒸压煤矸石灰渣砖的原材料为煤矸石灰渣、磨细生石灰、石膏、骨料。
胶结料的配比为石灰19%,石膏5%~7%,其余为煤矸石和灰渣,骨料与胶结料比为2.5。
2)烧结砖:烧结煤灰砖是以煤灰(灰渣)和粘土为主要原料,再掺加其他工业废渣,经配料、混合、成型、干燥及焙烧等工序而成的一种新型墙体材料。
3)免烧砖:它的主要原料为煤矸石、煤矸石灰渣及来源于石料厂、钢铁厂的工业废渣,其他辅料为石灰、水泥、石膏、添加剂等。
它的成型机理是:灰渣、煤矸石、炉渣等含有较高氧化硅、氧化铝、氧化铁的工业废渣,经原料混合轮辗后,充分水化形成硅、铝型玻璃体。
4)煤灰水浸砖:煤灰水浸砖是以80%左右的煤灰为原料,加入20%左右的石灰作胶结料,另少量的石膏为外加剂。
经过混合、搅拌、沉化、成型、晾干后再经化学浸液、加温浸渍而成的一种新型墙体材料。
3.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。
浅谈循环流化床锅炉灰渣利用摘要:循环流化床锅炉属于低温锅炉,运行时要加入脱硫剂,产生的灰渣与普通灰渣不同,物理和化学性质发生了大的变化,钙含量增加,灰渣的数量增多,用常规的利用方式行不通,对循环流化床锅炉的利用进行开发是非常有意义的。
本文分析了循环流化床锅炉灰渣的应用情况。
关键词:循环流化床锅炉;灰渣;利用1前言我国是一个煤炭大国,大多数煤炭消费量都是通过燃烧被利用的。
但是燃烧设备比较落后,能源的节约和环境的保护是燃煤技术的主要研究方面。
循环流化床锅炉又称CFB锅炉,其燃烧技术是一种高效、低污染的燃煤技术。
现在国家重视环保,煤种的变化很大,电厂的负荷需要较大范围的调节,循环流化床锅炉是发电厂和热电厂的优选。
循环流化床锅炉在发电方面迅速发展,灰渣的排放量也在增加,由于循环流化床锅炉和普通的煤粉炉工况不同,所以用常用的方式进行灰渣利用不可行,对循环流化床锅炉的灰渣进行处理具有重要的意义。
2 循环流化床锅炉灰渣的物化特性循环流化床锅炉是低温锅炉,在燃烧时要加入脱硫剂,其灰渣特性与普通的煤粉炉有较大的差异,主要的差别有:循环流化床锅炉的脱硫灰是没有形状的颗粒,几乎没有融熔的玻璃体产物,保持原生状态,粗灰量大于细灰量,钙含量较高,烧失量相对较大;煤粉炉的粉煤灰呈球形,多孔碳粒和玻璃体,并伴有不规则玻璃碎皮,细灰量大于粗灰量的细度,钙含量较低,烧失量相对较小。
2.1循环流化床锅炉灰渣物理特性循环流化床锅炉的灰渣的物理外形为具有微小细孔的分散颗粒,底渣长时间留在炉内,含碳量低,直径为50-1000μm,呈深灰色或棕褐色,飞灰受到分离器效率和一次燃尽量的影响,含碳量大于10%,化学活性差,颗粒颜色呈白色或灰色。
炉内加入了大量脱硫剂,增加了灰渣量,底渣和飞灰的比例取决于煤种的特性、煤和脱硫剂的磨损情况、分离器的性能和锅炉的运行条件,其中起决定性因素的是煤种的特性。
不同煤种下飞灰和底渣的成分含量为:烟煤、混煤、石煤的飞灰分量为71%、65%、24%;烟煤、混煤、石煤的底渣含量分别为29%、36%、76%。
脱硫灰渣的综合利用现状摘要如今,大多数的脱硫灰渣是由循环流化床锅炉内燃烧的含硫煤经加入石灰石等脱硫剂燃烧后冷却产出的废弃物,因脱硫灰渣中含有较多的活性二氧化硅和活性氧化铝使它具有较高的火山灰活性,将改性的或未改性的脱硫灰渣掺入建材中可为做出的建材产品带来较好的工作性能,或是以脱硫灰渣替代水泥、砂等材料作建材使用,同样也可达到使用水泥、砂等材料制造的建材产品的标准要求。
本文主要介绍了脱硫灰渣的基本性质和利用脱硫灰渣制作出的新建材、新产品的性能。
关键词:脱硫灰渣;资源化;利用;基本性质1脱硫灰渣的基本性质1.1 细度通过肉眼观察到的燃煤脱硫渣,其颗粒大小与混凝土细骨料砂的粒度差不多。
计算其细度模数,可认为脱硫渣的细度模数在细砂和中砂之间。
可用机械研磨的方法对脱硫渣进行粉磨,以提高其活性,减少其膨胀性。
表1和表2展示了脱硫灰渣的大部分粒径分布状况[5]。
1.2微观形貌用肉眼观察到的脱硫渣粒径的大小与砂相当,但在光学显微镜下,脱硫灰渣的微观形貌与粉煤灰有很大的不同。
粉煤灰外表大多是球体,且表面光滑,微孔较小,这使其具有较好的形态效应,可在混凝土中起到滚珠轴承作用,改善混凝土的工作性能。
而脱硫灰渣表面粗糙又多具棱角,显得极不规则且结构较为疏松,虽也有一定的形态效应,使其在掺入混凝土中有较好的保水性,但整体效果并不如粉煤灰好。
图2、3、4是利用光学显微镜和扫描电镜观察到的脱硫灰渣和粉煤灰的部分微观形貌[6]。
1.3火山灰活性脱硫灰渣的火山灰活性是指其含有的活性SiO2和活性Al2O3在常温和有水的情况下与石灰反应生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质的能力。
另外,脱硫灰渣因为粘土矿物经高温脱水后分解形成的无定形硅铝物质也让其具有一定的火山灰活性[7]。
将脱硫灰渣应用于建材制造方面,可充分利用其较好的火山灰活性,尤其是作混凝土轻质骨料和无熟料水泥用时,可更好的促进其强度的增长并减轻其自身比重。
脱硫灰渣与粉煤灰和普通流化床炉渣相比,脱硫灰渣含有较多的硬石膏、碳酸钙和f-CaO,具有一定的自硬性和较大的膨胀性,且脱硫灰渣的火山灰活性要远远高于粉煤灰。
循环流化床锅炉炉内脱硫石灰石粉输送系统浅析[摘要]本文简要介绍了循环流化床锅炉炉内脱硫工艺通常采用的石灰石粉输送系统,通过对两种石灰石粉输送系统的比较,对cfb 锅炉的石灰石粉输送系统设计提出建议和思考,供同行们参考。
[关键词]循环流化床、炉内脱硫、石灰石粉输送系统中图分类号:te963文献标识码:a文章编号:1009-914x(2013)17-0285-021 概述循环流化床锅炉具有效率高、燃料适应性广、负荷调节灵活、环保性能好等优点,近年来发展非常迅速,技术也日趋成熟。
并随着我国对环保要求的越来越高以及环保电价政策的相应出台,循环流化床锅炉的脱硫就显得越来越重要,甚至关系到电厂的生死存亡。
目前,循环流化床锅炉主要采用的脱硫方式为在炉内添加石灰石粉的干法脱硫以及在烟气尾部设立烟气脱硫系统的湿法脱硫。
就脱硫工艺和运行成本来说,炉内干法脱硫工艺简单,运行成本较低,再加之循环流化床(cfb)锅炉炉内燃烧温度在790~900℃之间的温度场使其本身具有了炉内烟气脱硫条件,所以,炉内干法脱硫是目前大多数循环流化床锅炉首选的脱硫方式。
据不完全统计,目前我国已有上千台循环流化床锅炉投入运行,锅炉容量从10t/h-1025t/h,但大多数为容量在440t/h以下的中小型锅炉。
流化床煤燃烧技术在较短的时间内能得到迅速的发展和应用,是因为它具有:燃烧温度低,燃料停留时间长,燃烧室湍流混合强烈,以及可以通过炉内掺烧石灰石粉进行脱硫。
循环流化床锅炉炉内脱硫原理是:caco3→cao+co2cao+so2→cas04即将炉膛内的caco3高温煅烧分解成cao,与烟气中的so2发生反应生成caso4,随炉渣排出,从而达到脱硫目的。
2 循环流化床锅炉石灰石粉输送系统特性将石灰石粉作脱硫剂送入锅炉内掺烧来达到脱硫的目的。
因此对于循环流化床锅炉来说,其配套的石灰石粉输送系统设计及运行的效果将直接影响到锅炉的脱硫效率。
石灰石粉输送系统要适应cfb锅炉脱硫正常运行必须具备以下条件:1)、石灰石粉必须连续给料;炉内燃烧产物中so2随烟气流动在炉内停留的时间十分短暂,因此脱硫剂石灰石粉只有连续送入炉内参与吸收才能保证其脱硫效率和达到使脱硫剂最为节省。
CFB循环流化床锅炉脱硫灰的利用
循环流化床锅炉具有燃料适应性好的优势,它可以燃烧劣质煤,如煤矸石,以及可以燃烧生活垃圾和多种工业废弃物,其次由于燃烧温度低(850度左右)其燃烧过程NO排放量也较低,是一种比较环保的燃烧方式。
同时可以在锅炉内添加石灰石进行炉内脱硫,实现燃烧与脱硫同时进行等诸多优点。
该燃烧技术目前在国内有较多应用,也是我国大力推广的一种清洁燃烧技术。
目前粉煤灰已被水泥建材行业广泛使用,而循环流化床锅炉炉内加钙脱硫后所排放的脱硫灰与普通锅炉排放的粉煤灰存在明显差异,因而无法得到普遍使用。
流化床脱硫灰(CFB脱硫灰)与流化床粉煤灰(CFB灰),粉煤炉粉煤灰(PC灰)化学成分对比表:
由表中可见CFB脱硫灰其特性为三高两低,CaO(f-CaO游离氧化钙),SO3,C含量高,SiO2,Al2O3含量低。
CFB脱硫灰所含化学成分对水泥制品的影响:
1.粉煤灰的活性来自于Fe2O3、SiO2、Al2O3在一定碱性条件下的水化作用,CFB脱硫灰上述三种化学成分含量较低,活性小于PC 灰。
2.CFB脱硫灰含钙高,CaO水化生成Ca(OH)2给水泥制品带来较大体积膨胀,严重影响体积安定性,是建筑致命隐患,高含量的f-CaO也是影响砼体安定性因素之一。
3.CFB脱硫灰含硫高,CO3会生成体积膨胀较大的钙矾石,是引起砼体体积膨胀,安定性不良,最终导致制品强度降低的主要因素,这也是CFB脱硫灰利用率较低的主要原因。
同时硫对钢筋具有腐蚀作用。
4.CFB脱硫灰含碳高,CFB锅炉炉温低,大量惰性碳未充分燃烧,未燃尽的碳粒疏松多孔,与其他物质结合能力差,对一些外加剂使用效果产生不利影响,在制作水泥、混凝土掺合料时有较大技术障碍。
5.CFB脱硫灰堆积密度小,灰堆积密度反映其颗粒排列松紧度,密度大孔隙率低,反之孔隙率大,它是工程设计和施工的重要指标。
CFB脱硫灰密度低于常规灰的标准,在工程使用中受限制。
同时密度小在砼体浇筑中粉煤灰容易浮在上层混凝土中使砼体强度上下不一致。
虽然CFB脱硫灰多项指标不符合国标、行标的要求,但CFB脱硫灰本身也是一种硅酸盐矿物,对其特性进行深入研究,扩展应用范围,
CFB脱硫灰的资源化是可行的。
CFB脱硫灰的应用:
随着CFB循环流化床锅炉脱硫技术的普遍使用,对CFB脱硫灰的应用技术研究也在不断深入,用灰量大、可持续用灰、良好的社会、环保、经济效益是用灰的发展方向。
目前CFB脱硫灰的利用在许多领域已有成功案例,例如用作井下灌浆材料、矿区地面塌陷回填、制成人造土壤等。
但对于城市周边的CFB 脱硫灰没有上述使用条件,将CFB脱硫灰用作水泥、混凝土掺合料、建筑材料是较好的切实可行的发展方向。
近几年我公司根据以往处理钢渣的经验,参考各类文献经过反复试验摸索出CFB脱硫灰的几种使用方法并成功应用到生产中。
1.将CFB脱硫灰、硅酸盐水泥熟料、水渣、早强剂按不同比例配合经过粉磨,同时控制f-CaO 和So3 的含量生产出两种型号水泥,达到GB175-2007标准。
2.用CFB脱硫灰、水泥、水泥熟料为胶结材料,加入砂子集料和拌合水,搅拌成型后经蒸压养护制得成品。
3.CFB脱硫灰加激发剂及其他集料制作建筑砂浆。
正在试验中的产品:
(1)从CFB脱硫灰化学成分和物理特性来看,利用CFB脱硫灰的缓凝性及低成本的优势研制混凝土缓凝剂,有着广阔的发展前景。
(2)利用CFB脱硫灰的膨胀性和强度组分,研制混凝土膨胀剂。
增加产品附加值:待锅炉投产后根据粉煤灰的化学成分考虑添加工艺提取有用成分:
1.根据CFB脱硫灰含碳高的特点,采用电选法提取碳,回收碳粒可用于制造活性炭与吸附剂、净水剂、燃料等产品。
同时降低粉煤灰的含碳量,有利于粉煤灰在水泥和混凝土中的应用。
2.利用磁选法选取粉煤灰中的铁粉,用于制作水泥原料或掺入高品位铁矿粉中做炼铁原料。
3.制造粉煤灰陶粒,粉煤灰陶粒具有重量轻、强度高、导热系数低、耐火、抗渗、吸音、多孔、吸水和不软化等特点,可广泛应用于工业、民用建筑,市政、桥梁、水利、地下工程、还可用作水过滤器、花卉保湿等。
4.制作土壤固化剂,由于脱硫灰具有普通粉煤灰一样的火山灰活性和自硬性,可以处理软路基、淤泥固化和用于扬灰类的污染物固化。