燃煤锅炉超标粉煤灰脱炭综合利用工艺介绍

一、粉煤灰的形成及特点

粉煤灰是煤粉经高温燃烧以后形成的一种似火山灰质的混合材料，主要是燃煤电厂、冶炼厂、化工等行业排放的固体废弃物。它从锅炉炉膛里面随烟气一起排放出来，经过除尘器使烟气与粉尘分离，其粉尘就是粉煤灰。

粉煤灰是在高温流态化条件下快速形成，玻璃液相出现使之在表面张力的作用下收缩成球形液滴，在快速冷却过程中形成玻璃体。粉煤灰的物理组成为：玻璃微珠，海绵状玻璃体（包括颗粒较小、较密实、孔隙小的玻璃体和颗粒较大、疏松多孔的玻璃体）和未燃尽的炭粒。我国电厂排放的粉煤灰中微珠含量大约在70%左右，未燃尽的炭含量在2%-20%左右。

粉煤灰的化学组成中硅含量最高，其次是铝，以复杂的复盐形式存在，酸溶性较差。铁含量相对较低，以氧化物形式存在。粉煤灰的主要成份为A2S3（莫来石）CaCO3（方解石）以及大量的玻璃体。玻璃体中主要为SiO2（二氧化硅）和氧化铝（Al2O3）具有一定的活性，它们在水热条件下与CaO（碱性石灰）发生水化反应，这些水化物均具有水硬性，使掺有粉煤灰的硅酸盐制品（包括混凝土）有一定的强度。

此外还有未燃尽的炭粒。由于煤质、锅炉、工艺等原因影响煤粉燃烧不完全，造成粉煤灰粉中含有少部分炭粒，在中小型等老机组电厂排放的粉煤灰中碳含量约占10%--25%左右。粉煤灰中的有害成分是未燃尽炭粒，其吸水性大，强度低，易风化，不利于粉煤灰的资源化。 二、粉煤灰的用途

1、水泥的优质混合材料。水泥中掺加粉煤灰可以降低生产成本，改善水泥性能，调节水泥标号。

2、混凝土、砂浆的优质掺合料。掺入粉煤灰可以提高混凝土抗渗、抗冻、抗腐蚀性能，提高混凝土的耐久性；可以改善混凝土工作性，易于抹面，制品外观质量好，流动性好，是泵送水泥混凝土中必备掺和料；可以降低水化热，广泛用于混凝土大坝等大体积工程中；混凝土、砂浆中掺加粉煤灰，可以节省水泥，降低工程费用。

3、新型墙体材料的的主要原料。以粉煤灰为主要原料掺加水泥、石灰可生产优质加气混凝土砌块、粉煤灰标砖和干粉砂浆等新型墙体材料。加气混凝土砌块具有保温、隔热、隔音、重量轻等特性，在现代建筑中具有独特的优势，是红砖的最佳替代品；干粉砂浆具有质量好且稳定，品种多（能满足各种砌筑和粉刷砂浆要求），环保节能。 三、粉煤灰脱炭的意义

我国粉煤灰的大规模综合利用是从2003年开始的，过去燃煤电厂排放的粉煤灰绝大多

1

数以湿排的方式送入灰库存放。由于煤质、锅炉、工艺等原因影响煤粉燃烧不完全，造成粉煤灰粉中含有少部分炭粒，特别是在中小型等老机组电厂排放的粉煤灰中炭含量达15%以上。全国积存的高炭粉煤灰总量达数十亿吨，现生产的电厂中因含炭超标继续排放达30%左右，平均每个上规模电厂因存放粉煤灰占用土地达1000亩以上，全国因此占用土地巨大。这些粉煤灰的存放不仅占用了大量土地、污染了环境、也是一种资源浪费。

粉煤灰的大量有效利用主要用于水泥、混凝土、砂浆作掺和料，其次是墙体材料和硅酸盐制品的主要原料，但对粉煤灰质量有严格的国家标准控制，对含煤量（烧失量）超标的粉煤灰严禁使用。因此，对含炭量超标粉煤灰进行脱炭处理综合利用，不仅使劣质粉煤灰变成优质粉煤灰，也能从中获取巨大的再生能源，是典型的节能减排和循环经济项目。在能源和资源紧缺的今天将有重要意义。 四、粉煤灰脱炭工艺介绍

粉煤灰脱炭有干法电选和湿法浮选两种方式，电选由于脱炭效率低、工艺不成熟、现还未获得广泛应用。湿法浮选脱炭是利用新型高效浮选工艺进行脱炭，其工作原理是：残余的炭粒子是高度分散的亲水性颗粒，当粉煤灰浆体中加入浮选剂后，一方面，浮选剂与煤粒的亲和力比灰强；另一方面，由于浮选剂是一种异极性物质，能改变水中煤粒表面湿润性，使炭粒表面由亲水性变成疏水性，从而附着于气泡上随着浮选机运行过程中产生气泡一起浮到水面，而使煤和灰分离，分别经浓缩、脱水后即得到有用的精煤和湿粉煤灰。湿粉煤灰经烘、分选、粉磨之后，即得到优质粉煤灰。浮选的废液循环利用。

湿法浮选脱炭的工艺过程是：粉煤灰原灰由汽车或皮带机运输至处理厂，经计量称和皮带输送机送入回转筛中，筛去大于0.5mm粗颗粒后的细灰流入矿浆准备理器中加入浮选药剂混合搅拌后由渣浆泵送入新型高效浮选机浮选。在浮选机的强力作用下，浮选药剂中发泡剂产生大量气泡，气泡在上升至液面的过程中将吸附油的煤粒子带到液面形成泡沫层而自溢出来，炭粒子与煤灰分离后，自流到浓缩机浓缩，经过滤机脱水，由皮带机送至精煤堆场。尾灰浮选后流入尾灰浓缩机，经过滤机脱水后由皮带输送机送至湿灰堆场。废液流入储水池循环利用。

湿灰，由装载机送入料斗，再由提升机送入湿灰仓，经皮带秤计量进入烘干机，烘干后的物料由提升机送入旋风式选粉机进行分选。合格的细粉由提升机送入成品库，烘干机收尘器的回灰也送入成品库，粗粉由提升机送入粗渣库。粗渣经计量秤计量后入磨粉磨，合格后物料由提升机送入成品库。所有成品由散罐车输送出厂。 五、广东A电厂湿排粉煤灰脱炭厂的生产实践

2

1、广东A电厂湿排粉煤灰脱炭厂介绍

广东A电厂湿排粉煤灰脱炭厂于2007年4月建成投产，工厂规模为年处理超标粉煤灰25万吨，生产精炭煤粉6.25万吨，生产低炭湿粉煤灰18.5万吨。实现了全国首家对超标粉煤灰进行湿法脱炭综合利用的大规模化工业生产。生产过程采用湿法生产，没用粉尘污染，所有溢流水全部循环利用，实现了零排放。产品质量优良，取得了良好的经济效益和社会效益。主要工艺设施、设备见下表。

年处理25万吨脱炭厂工艺设施设备表 表 1 序号 设备设施名称 规 格 数量 功率 一 喂料及计量系统 1 下料斗 20㎡ 2 带式式喂料机 1000×6m 1台 3 计量称 160kg 1台 4 喂料皮带机 600×28m 1台 三 浮选系统 1 圆筒筛 φ1.3×3.5 1台 2.2kw 2 搅拌桶 φ3.0 1台 15 kw 3 入料泵 1台 37kw 3 新型高效旋流浮选机 φ3.0 1台 75 kw 四 浓缩、脱水系统 1 精煤高效耙式浓缩机 φ9m 1台 7.5kw 2 尾灰高效耙式浓缩机 φ12m 1台 7.5kw 3 精煤真空带式过滤机 12㎡ 1台 55kw 4 尾灰真空带式过滤机 20㎡ 1台 55 kw 五 精煤堆放及储存 1 精煤皮带输送机 600×40m 2台 7.5kw 2 精煤堆棚 30×60m 1座 六 尾灰输送及堆放 1 尾灰皮带输送机 600×60m 7.5kw 2 尾灰堆棚 60×30m 1座 七 水处理及循环 1 溢流水沉淀池 100㎡ 1座 7.5kw 2 储蓄及循环水池 200㎡ 1座 30

2、产品质量及相关标准数据对比

水泥混合材用粉煤灰标准 表 2

级 别 序号 1 2 总功率 15 kw 7.5 kw 2.2kw 15 kw 37kw 75 kw 7.5 kw 7.5kw 55kw 55kw 15kw 45kw 7.5kw 30kw 指 标 Ⅰ 烧失量（%），不大于 含水量（%），不大于 5 1 Ⅱ 8 1 3 3 4 三氧化硫（%），不大于 活性指数不小于

3 75 3 62 混凝土掺合料用粉煤灰标准 表 3

级别 序号 1 2 3 4 5 指标 Ⅰ 45μm筛筛余量（%），不大于 需水量比（%），水大于 烧失量（%），不大于 含水量（%），不大于 三氧化硫（%），不大于

粉煤灰胶砂强度对比试验结果 表 4

编号 1 2 3 3 类型 粉煤灰比例/% 原灰 30 脱炭30 粉 26.8 113 206 7.90 8.51 水泥 0

原灰、低炭灰质量指标表 表 5

名 称 原 灰 低脱炭灰 粉磨脱炭灰

浮选精煤质量指标表 表 6

名 称 浮选精煤 Ⅱ 25 105 8 1 3 Ⅲ 45 115 15 不规定 3 12 95 5 1 3 标准稠度用水量/% 32.0 30.0 凝结时间/min 初数 终数 175 138 270 234 抗压强度/MPa 3d 7d 28d 抗折强度/Mpa 3d 7d 5.12 6.72 28d 6.27 8.30 21.73 26.52 36.86 4.21 27.91 34.93 45.88 5.38 38.12 48. 58.49 6.66 烧失量(%) 16 3.0 3.0 细度(%)45u筛 30 28 15 SO 活性指数 ≤3 68% ≤3 ≤3 74% 78% 固定碳(%) 55 挥发份(%) 3 发热量（大卡） 4500 4 上述结果表明，经过脱炭后的粉煤灰，其活性有了明显提高，经烘干粉磨后强度得以继续提高。以28d抗压强度比（活性指数）作为最主要评价指标，原灰为63%，脱炭粉煤灰为74%，烘干粉磨粉煤灰为78%。结果表明，广东A电厂的粉煤灰，经过浮选脱碳、烘干、超细粉磨其活性有较大幅度提高，而且标准稠度用水量降低，凝结时间提前；完全可以高掺量用在水泥和混凝土中。

3、产品的实际应用

（1）、浮选精煤的应用：生产的精煤广泛销售给电厂、水泥厂、红砖厂作燃煤用。 （2）、脱炭粉煤灰加工成优质粉煤灰：脱炭粉煤灰经烘干、粉磨后生产优质一级和超一级粉煤灰，主要用于武广铁路工程和珠三角部分重点工程，由于其质量优良获得用户的高度评价。

（3）、脱炭粉煤灰直接用于生产加气混凝土砌块：脱炭粉煤灰在韶关筑成新型节能建材公司用来生产加气混凝土砌块，其质量提高一个等级，且浮选精煤可用来烧锅炉，获得巨大的经济效益。

5