关键词：循环流化床；除灰渣设计；研究
引言
循环流化床燃烧（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ＢｅｄＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，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。为改善CLSM的性能和降低成本，粉煤灰、矿渣、窑灰及铸造砂常被用来生产CLSM。某些地域上述原料较为缺乏，流化床灰渣则堆积较多，对环境危害较大，若能利用流化床灰渣生产CLSM，则具有极大的经济效益和社会效益。
2脱硫灰渣的基本性质
2.1细度
与普通煤粉锅炉粉煤灰相比，总体上脱硫灰比粉煤灰细。通过分析粒径分布，发现普通煤粉炉粉煤灰中颗粒粒径几乎都在５０μｍ以下，循环流化床灰多大于80~100μｍ，而脱硫灰中有部分颗粒粒径多大于100μｍ以上。因此，脱硫灰在使用时最好先粉磨一下，对其应用更加有利。通过肉眼观察燃煤脱硫渣，其粗细与水泥混凝土细骨料砂的粒度相当。计算其细度模数，可以认为流化床燃煤脱硫渣的细度模数在细砂和中砂之间。采用球磨机对脱硫渣进行粉磨，可以提高其活性，减少其膨胀性。
2.2微观形貌
肉眼看到的脱硫灰渣的颗粒大小与砂相当，但脱硫灰渣颗粒多具棱角，表面粗糙。采用扫描电镜观察发现，脱硫灰渣颗粒表面粗糙、形状不规则、且疏松多孔。随粉磨时间延长，其比表面积增大，但超过一定范围后，比表面积反而会减小，这是由于发生了团聚现象。脱硫灰渣的形貌特征导致其具有吸水性高的特性。脱硫灰渣标准稠度需水量大大高于粉煤灰，大约是粉煤灰的２倍。
3炉内喷钙系统介绍
3.1炉内脱硫系统
炉内脱硫工艺所需吸收剂为石灰石粉，主要由石灰石粉储存系统、供应系统及炉内SO2吸收系统组成。其工艺流程及主要反应原理：外购石灰石粉，由汽车运至电厂用气力输送将石灰石粉输送至石灰石料仓。石灰石粉仓底部，安装有气力输送系统，石灰石粉由压缩空气通过管道输送至炉膛内进行SO2吸收反应。本文以一个实际工程项目为依托进行分析。
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3.2石灰石粉储存系统
每台炉设1座石灰石粉仓，有效容积1200m3，直径Φ12m。粉仓顶部安装有一台脉冲式布袋除尘器。粉仓落料口锥部设有气化板。两座粉仓配有3台气化风机（流量为3Nm3/min，压力为0.08MPa）和1台空气加热器（出口空气温度≤150℃），以保证卸粉均匀和通畅。石灰石粉仓能够满足锅炉24h的石灰石粉的用量。
3.3石灰石粉输送系统
每石灰石粉仓设3套输送设备，1根输送管道将石灰石粉送到2个炉膛接口。每根输送管道出力要求为35t/h，石灰石粉输送料气比为15～20，单台炉石灰石粉输送用耗气量为80Nm3/min。石灰石粉仓底部仓螺体容积为3.5m3，中间仓容积为2.0m3，输送距离的当量长度约为270m。每台炉包括一座石灰石粉仓下配3套仓螺体系统。每套仓螺体的中间仓和仓螺体各配置1根振棒料位开关。每台石灰石粉仓配高、低料位开关和连续料位计。
3.3压缩空气系统
该工程全厂采用压缩空气配气中心。根据除灰系统输送和全厂控制用气的要求，该气源采用非常成熟的螺杆式空压机供气，空气压缩机出口，设有空气干燥、除油、除尘等后处理设备，以杜绝压缩空气带水引起的输灰管堵塞的现象。空压机机组采用单元制供气方式，空压机的运行采用智能控制模块进行控制，从而可以从空压机的数量、参数、运行方式上进行优化配置，同时降低设备初投资及运行费用。空压机的容量随确定的气力输送系统类别而定。输送压缩空气和控制压缩空气系统分开设计，采用1套气源系统，以简化系统，方便管理。每两台炉共设11台螺杆式空压机，11台组合式后处理设备，5台输送用气储气罐，2台全厂仪控用气储气罐。空压机系统冷却水采用闭式冷却水，由机务专业负责提供.
4循环流化床炉渣的掺混比例
通过控制单掺脱硫灰、复掺脱硫灰和石膏的掺入比例，可有效地调节水泥凝结时间，在满足水泥安定性合格的同时，可以提高水泥胶砂强度，降低水泥标准稠度用水量。通过分别使用循环流化床脱硫灰、渣代替部分原材料制备低收缩水泥熟料，加入１０％质量分数的石膏可制得脱硫灰渣低收缩水泥。
结语
随着国家产业政策的调整，环境保护意识的增强及科技进步，电厂灰渣不再作为废弃物丢弃，而是通过开发，将灰渣综合利用起来，这不仅节约了土地资源，更保护了环境，而且还给电厂创造了可观的经济效益。当前普通煤粉炉灰的综合利用已经比较成熟。添加石灰石循环流化床灰的综合利用还刚刚起步。本文分析了添加石灰石的循环流化床灰的物理特性和化学成分，并给出了用于水泥掺混材料中循环流化床灰的掺混比，这对于循环流化床灰的综合利用，具有一定的参考意义。
参考文献
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论文作者:李良
论文发表刊物:《中国电业》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：流化床论文; 石灰石论文; 锅炉论文; 水泥论文; 压缩空气论文; 系统论文; 粉煤灰论文; 《中国电业》2019年11期论文;