丘伟伟 吴晓锋
（深南电（东莞）唯美电力有限公司）
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%。流化床锅炉飞灰和底渣的物理特性衡量指标有：灰渣量、松堆积密度、压实堆积密度、水分、颗粒平均尺寸、密度、渗透度、比表面积、抗压强度。
2.2循环流化床锅炉灰渣化学特性
循环流化床锅炉的烧烧温度在1000度以下，灰渣以粘土质材料的燃烧为主，化学成分中中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等的含量占色大多数，矿物组成主要是高岭石。循环流化床锅炉排出的灰渣要经过溶化才能软化和粘结，在燃烧时加入脱硫剂产生大量的氧化钙和CaSO4,具有自硬性。在灰渣中加入水后，与氧化钙反应生成氢氧化钙，所以灰渣呈碱性，循环流化床锅炉最突出的特征是含钙量高。
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3循环流化床锅炉灰渣利用
3.1飞灰的利用
一是飞灰水活化团聚脱硫技术，飞灰中含有较高的氧化钙和没有燃烧完成的碳，活性氧化钙的含量不高，飞灰经过活化后经过循环利用，提高了钙的利用率和脱硫能力，飞灰水活化团聚脱硫技术设有流化床飞灰返送装置，对装置进行改动后可以进行团聚飞灰返送，提高了飞灰的含碳燃烧程度，降低了钙硫化。
二是飞灰再燃烧技术，飞灰中含有一定的碳，飞灰回燃技术可以将飞灰与煤掺杂在一起送回锅炉，飞灰燃尽可以降低加煤量。飞灰中含有脱硫剂，可以提高流化就要的脱硫效率。在循环流化床锅炉上安装飞灰回送装置，利用该装置可以将除尘器下的灰输送到灰场库。在炉前设计一小灰库用于将灰再燃烧，小灰库内的灰和煤一起送入炉内，锅炉总飞灰量的40%进行再燃烧。安装装置后飞灰的可燃物含量降低了，可以节约大量的标准煤，同时锅炉的热效率也得到了提高，实现飞灰的综合利用。
三是提高飞灰的水硬活性，循环流化床锅炉生成的灰渣在1000度以下脱水，冷渣是水泥熟料的掺合料，只可以生产低标号的水泥，掺合量有限，解决这一问题的办法是改变灰渣的物相组成结构。飞灰再燃烧技术将锅炉与水泥锻烧相结合，分离出来的飞灰被送入锻炼床，经过锻烧后原矿物成分分解结晶，生成水硬活性成分，飞灰分离后分选出合格灰，高温烟气被送回炉膛。再燃烧技术使飞灰生产高标号水泥成为可能，节省了投资成本。
四是制造烧结砖，循环流化床锅炉飞灰的三氧化硫含量高于国家做为建材使用的粉煤灰含量的质量分数，煤结砖没有三氧化的含量要求，将飞灰用于烧结砖技术后，煤灰烧结砖可以达到 普通煤结砖的要求，有一定的指标幅度 。
3.2底渣的利用
一是利用物理热，循环流化床锅炉的燃料一般是劣质燃料，热渣的所含热量较高，如果回收底渣热量就会提高电厂的运行经济性。利用冷渣机来回收排放的热渣的热量，节约了资源，也减轻了工人的劳动强度，由于灰渣的活性提高了，水泥行业越来越重视灰渣的利用。冷渣器的冷却介质为水、空气和烟气，空气和烟气可以将热量送回炉膛。
二是用作水泥混合材，为了改善生产水泥的性能，对标号进行调节要掺加一定的活性材料。炉渣可用于水泥混合材料，灰渣的火山灰活性指标决定了灰渣掺合量的大小。火山活性指灰渣在常温下与石灰和水生成水化硅酸钙和铝酸钙的能力。循环流化床锅炉在灰渣活性最好的温度条件下燃烧，用循环流化床炉渣代替原来的石灰渣，保证了水泥的性能指标，减少了水泥熟料的用量，降低了生产成本。
3.3灰渣综合利用
一是用作建筑回填，循环流化床锅炉掺烧石灰石粉的灰渣的颗粒呈非均粒性，颗粒之间的孔隙较少，可以用作回填材料。
二是分选利用，循环流化床灰渣含有多种重金属元素，并且含大量的氧化物，对灰渣回收后可以用于很多方面。钒是一种稀有金属，具有许多物理化学特性和机械特性，对钒的提取有很多种方法。其中流化床焙烧是较先进的工艺，可以达到较好的热工参数和状态，在焙烧时掺加添加剂中，以氯化钠做添加剂的方法得到 广泛的应用。从粉煤灰中提取碳的常用方法有浮选法、电选法；提取氧化铁的方法为磁选法，分为湿选和干选；提取氧化铝的方法有酸法、氟铵助溶法和石灰石烧结法。
三是农业的利用，循环流化床锅炉的灰渣中含有硅、磷、镁、钾等元素，用以做为农业肥料的原材料，供给农作物各种营养，灰渣具有碱性，可以对酸性土壤进行改良，恢复一部分酸性矿地，对工业废料进行中和。循环流化床锅炉灰渣的主要成分是硫化合物，有些植物特别硫肥的滋养。如果将钾肥或其他肥料与循环流化床锅炉灰渣混合后无偿送给农民，可以让灰渣得到合理的处置。
四是膨胀性能的利用，膨胀水泥和膨胀剂得到了广泛的应用，普通水泥在硬化和使用时如果温度和温度发生变化，水泥的体积就会收缩而开裂，循环流化床锅炉中含有较高的氧化钙，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，能使水泥体积膨胀，利用循环流化床锅炉的灰渣生产膨胀剂具有较好的性能，且成本较低，利用价值很高。
4小结
循环流化床锅炉的灰渣与普通煤粉炉的灰渣有很多差异，用常规方式进行处理和利用很难。我国的脱硫技术推广还不是很广泛，现有的循环流化床锅炉也较少，锅炉在运行由于未投加脱硫剂，对循环流化床锅炉灰渣的利用还需要很长的一段发展历程。现在国家重视环保，循环流化床锅炉必将得到广泛的推广和应用，开展对循环流化床锅炉灰渣利用的研究具有重要的意义。
参考文献：
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[2]杨文.循环流化床锅炉飞灰综合利用初探[J].工业锅炉，1999，（1）：52-53.
[3]徐猛.飞灰水活化团聚脱硫技术[J].煤炭转化，2003，26（1）：22-25.
论文作者:丘伟伟,吴晓锋
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
标签：流化床论文; 锅炉论文; 水泥论文; 氧化钙论文; 活性论文; 含量论文; 技术论文; 《电力设备》2016年第12期论文;