热电厂循环流化床锅炉粉煤灰再利用的研究

1、热电厂循环流化床锅炉粉煤灰再利用的研究    摘要：热电厂锅炉粉煤灰的再利用，是热电厂提高废物价值的重要举措。在国内一些企业试验的基础上，笔者对所在的企业做了进一步的研究，根据流化床粉煤灰活性好的特点，提出了采用酸法（联合除杂一步酸溶法）生产氧化铝的工艺技术，提高了循环流化床锅炉粉煤灰再利用的效率，将热电厂粉煤灰综合利用研究推进到了新的高度。 关键词：热电厂；循环流化床；锅炉粉煤灰；利用研究 Abstract: The thermal power plant boiler fly ash reuse, an important measure of th

2、ermal power plants to improve the value of waste. Where the enterprises on the basis of the trial of some domestic enterprises, the author made a further study, according to the fluidized bed fly ash activity and good acid method (United impurity step acid-soluble method) to produce alumina technolo

3、gy, improve the efficiency of a circulating fluidized bed boiler fly ash re-use, heat and power plant fly ash comprehensive utilization of research to advance to a new level. Keywords: heat and power plant; circulating fluidized bed; boiler fly ash; utilization of 中图分类号：TU522.3+5文献标识码： A 文章编号： 我公司电力

4、生产用煤主要是准格尔煤田的长焰煤，具有低硫、特低磷、高灰熔点、较高挥发份和较高发热量的特点，应用基底位发热量为16 76723 446 kJkg，其“绿色煤炭”的优势，为电力用煤首选。更为重要的是，该煤炭中伴生有丰富的铝、镓等有色金属。经发电厂锅炉燃烧后，粉煤灰中氧化铝含量通常在40以上，镓含量33 gt，是提取氧化铝和金属镓的潜在资源，其经济效益和社会效益巨大，可增强企业的发展潜力，延长企业的产业链。同时，利用工业废渣(粉煤灰)生产氧化铝符合国家实施节能减排、循环经济、可持续发展战略，具有巨大的发展潜力。 一、我厂循环流化床锅炉粉煤灰提取氧化铝研究现状 、工业生产的原理：煤粉炉粉煤灰的综合利

5、用研究，特别是从高铝煤粉炉粉煤灰中提取氧化铝的研究时间虽然很长，但其研究进展，特别是工业化生产，不太理想。这是由于煤粉炉粉煤灰是在高温燃烧(温度大于1 300-1 700)状态下生成的，呈软化或流体。在降温过程中，Al2O3呈玻璃态 或高温含铝矿物晶体、刚玉晶体的矿物形式存在。在常温下这些玻璃体、矿物晶体很难用酸溶或碱溶的方法直接被溶解，Al2O3无法直接提取。于是，如何打开AL-SI键，使AI元素从玻璃体和矿物晶体中释放出来，成为分离、提取利用的关键。研究出来的提取方法，具有代表性的有：石灰石烧结法、碱石灰烧结法、碱烧法、氟氨助溶法、微波法等等。而石灰石烧结法是工业化的理想方法。其基本原理是

6、，将粉煤灰与石灰石按照一定比例混合之后，在13201 400下进行一定时间的煅烧，粉煤灰中的Al2O3和SiO与石灰石烧结反应，生成铝酸钙与硅酸二钙，即： Al2O3+CaCO=Ca0Al2O3+CO SiO+2CaCO=2CaOSiO+2C0 烧结反应的生成物经出炉自粉化冷却后，铝酸钙可被碳酸钠溶液浸出，形成铝酸钠溶液，即： NaCO+CaOAl2O3=2NaAl+CaCO 过滤后可得到铝酸钠溶液粗液，再经脱硅、碳分、过滤后得到Al(OH)，Al(OH)最后经过煅烧后得到氧化铝产品。而过滤后的滤渣 硅钙渣经适当处置后便可作为生产水泥的原料。 2、生产中的缺陷： 石灰石烧结法使用的烧结原料为廉

7、价的石灰石，使氧化铝的生产成本相对得以降低。但该法尚存在很多缺陷：在提取氧化铝的同时，会产生大量的硅钙渣，如果建材市场不能完全消化这些硅钙渣的话，势必会造成新的、堆放量更大的废弃物排放；石灰石烧结法需要高温煅烧(1 3201 400)，属高能耗方法，其工艺过程及设备的要求也较高；碱溶过程中由于渣量过大，使碱的回收率降低，成本上升；由于渣量大，渣分离洗涤过程中必然需要加大洗水量，造成生产系统的铝酸钠溶液浓度低、能耗高、循环效率低。因此，要想对煤粉炉粉煤灰中的氧化铝进行提取并综合利用，上述几个问题均需要得到妥善解决。 二、我国循环流化床锅炉粉煤灰提取氧化铝研究现状 上世纪70年代末从循环流化床燃烧

8、技术发展起来一种新型的燃煤技术，该技术具有燃煤适应性广、低污染排放、热效率高等优点，因而推广应用速度很快。目前，以煤矸石和劣质煤为燃料的新建煤矸石电厂基本都采用了该技术。循环流化床锅炉为低温燃烧锅炉，燃烧温度在850左右，与传统的煤粉炉锅炉燃烧温度(1 4001 600)相比有较大降幅。由于燃烧温度发生了变化，循环流化床灰与传统的煤粉炉粉煤灰在物相组成上也产生了本质性差异：循环流化床灰的主要物相组成为无定形偏高岭石，已经不是以玻璃相、莫来石相与少量刚玉为主的煤粉炉粉煤灰，其稳定性非常高；而循环流化床锅炉为低温燃烧锅炉，把原煤中的粘土矿物高岭石在850下煅烧而形成，其主要化学组成SiO2、AI2

9、03、Fe2O，均具有很好的活性，使其氧化铝的分离提取技术难度较煤粉炉粉煤灰低得多，这一特征为其资源化利用奠定了良好的物质基础。根据流化床粉煤灰活性好的特点采用酸法生产氧化铝新工艺（联合除杂一步酸溶法），这在铝业生产上具有前瞻性，特别是近几年来，我们与相关大学合作，致力于流化床粉煤灰综合利用研究，取得了较好的成果，达到了预期目标，提出了酸碱联合法生产氧化铝和联合除杂一步酸溶法生产氧化铝新工艺，具备了从实验阶段向工业性试验提升的实际生产能力，发展前景十分广阔。 三、我国对于铝业生产发展的需求 客观地来看，循环流化床锅炉粉煤灰提取氧化铝的发展前景是十分广阔的。因为，我国是一个铝土矿资源短缺的国家，

10、矿石主要以中低品位的一水硬铝石为主，其生产工艺复杂、工艺能耗及生产成本较高。随着国民经济的快速发展，铝土矿资源目益贫化，而铝产量的需求越来越大。自1995年开始，我国氧化铝行业从国外进口铝土矿用于氧化铝生产，且进口量逐年增加，2008年进口铝土矿量约2 500万吨， 占我国氧化铝行业用矿量的50左右。由于我国铝土矿进口量大，造成世界铝土矿价格大幅度上涨，且矿石品位的波动较大，矿石资源不足的问题严重制约了我国氧化铝工业的发展。对氧化铝行业来说，开展高铝粉煤灰生产氧化铝工艺研究，寻找可替代的非铝土矿资源生产氧化铝，缓解国内铝土矿资源不足，促进我国铝工业健康发展具有十分重要的意义。因此，开展粉煤灰综

11、合利用，特别是利用粉煤灰制取氧化铝，对国家来说具有十分重要的社会效益，对企业来说也具有很大的潜在经济效益，可增强企业的发展潜力，延长企业的产业链。如果将企业产生的粉煤灰工业废渣用于提取氧化铝，同时将企业生产的电力和氧化铝用于电解铝生产，企业再发展铝深加工产业，形成一个从煤到铝加工的完整产业链，可大大增强企业的发展后劲和经济效益。利用工业废渣(粉煤灰)生产氧化铝完全符合国家正在实施的节能减排、循环经济、可持续发展战略，符合国家产业发展政策，发展前景十分广阔，热电企业应该重视，并积极投入资金，努力研究，大力开发，在提高循环流化床锅炉粉煤灰再利用的研究中，取得良好的成就！ 参考文献： 1华玉龙，循环流化床锅炉流动、传热和燃烧模型D，华中科技大学，2005年 2黄叶、钱觉时、王智、张志伟，循环流化床锅炉固硫灰与煤粉锅炉粉