我國有豐富的劣質煤炭資源,循環(huán)流化床鍋爐可以燃燒劣質燃料,這些劣質燃料應用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒,將會產生相當數量的灰渣,因此在我國研究循環(huán)流化床鍋爐的灰渣的綜合利用途徑,具有重要的現實意義。循環(huán)流化床鍋爐排出的灰渣不同于煤粉爐,循環(huán)流化床鍋爐經常采用爐內燃燒脫硫技術,采用在爐內加入大量的石灰石以吸收燃煤排放的SO2,因此,排出的灰渣中含有一定數量的生石灰和硫酸鈣。
一、循環(huán)流化床鍋爐灰渣的基本特性
循環(huán)流化床鍋爐的灰渣分為兩種,一種是由除塵器收集的飛灰,另一種是由排渣口排出的爐底渣。兩者之間的比例取決于煤種特性。對于劣質煤,例如煤矸石、石煤,底渣量可達60%-80%,而對煙煤、無煙煤底渣量可能僅為10%-30%。
1、灰渣的物理特性
(1) 外觀形態(tài)
燃料及鍋爐運行條件不同,飛灰和底渣的外觀形態(tài)也會有差別,然而飛灰一般呈灰白色至深灰色,底渣則呈棕色至灰色的粒狀物質,有經驗的運行人員可直接根據灰渣的顏色判斷燃料的燃盡率。
(2) 粒度分布
粒度分布對建筑回填工程應用影響較大,研究表明粒度分布均勻時,易形成松散結構,當受到動載荷時,容易造成工程破壞,表面淪陷。而像循環(huán)流化床鍋爐這樣寬篩分的灰渣,顆粒大小混雜,易形成緊密結構,是建筑工程上的理想結構。
2、灰渣的化學特性
灰渣的化學特性包括化學組成和礦物組成等。由于灰渣中存在大量的CaO和 CaSO4 及SiO2,因而具有一定
的自硬性能,而且向灰渣中加水時容易發(fā)生如下化學反應:CaO+H2O―→Ca(OH)2 因此,循環(huán)流化床灰渣一般呈堿性,其PH值在11.5～12.5之間。
二、循環(huán)流化床鍋爐灰渣利用
1、灰渣的物理熱利用
循環(huán)流化床鍋爐燃用劣質煤,產生大量的灰渣,灰渣的排出溫度大約在800℃左右的高溫排出,其中蘊含大量的物理熱量。為了提高鍋爐效率,有必要進行灰渣物理熱的回收工作?；以锢頍岬膽?在目前一般用于加熱給水,通過冷渣機進行熱交換。
2、用于化學工業(yè)
灰渣中的組分與常用的填料基本相同,只是在含量上有差別。例如灰渣中的Si02起到增強、補強作用,代替常用的粘土、白炭黑;A1203起增量作用,可代替特種碳酸鈣;CaO可起增量補強作用,作用相當于輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、特種碳酸鈣;S03可代替通常加入的硫起硫化劑的作用;未燃盡的可燃物起到炭黑的作用。研究和應用發(fā)現,灰渣補強性能與半補強炭黑的性能相當,并具有永久變形小、相對密度小、彈性好的優(yōu)點。并且混煉、壓出工藝性能良好,同時它還具有煤制填料的性質?？勺鰹楦叻肿硬牧咸畛鋭?、作PVC的填充料、作橡膠填料。
3、用于農業(yè)
灰渣在農業(yè)中的應用,實際上是通過改良土壤、覆土造田等手段,促進其發(fā)展的,以便達到提高農作物產量、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境等目的。
①改良土壤的堿性:對含脫硫產物和脫硫劑較高的循環(huán)流化床灰渣,因自由CaO和H20反應生成Ca(OH)2,使灰渣呈堿性,因此,此種灰渣可用于農田、恢復酸性礦地、中和工業(yè)廢料等方面。石煤渣也是強堿性物質,pH值在10～12以上,所以直接施用石煤渣后可以不同程度地提高土壤的堿度。石煤渣很適合在南方酸性土壤中施用,特別是在南方缺鉀需硅的酸性水稻田里施用,更有良好的作用。
②促進土壤中有機質的分解:石煤渣含有鈣、鎂等鹽基離子,由于堿性強,鹽基離子多,能促進土壤有機質的分解,對改善土壤的供肥和保肥能力有一定的作用。
③提高土壤溫度:石煤渣是熱性材料,遇水后有一個放熱過程,并且由于石煤渣多為灰黑色和黑色,有吸收太陽光能的作用,因此可以提高土壤溫度。
三、結論
循環(huán)流化床鍋爐灰渣中含有許多有用的礦物質,甚至是一些貴重物質,對灰渣進行處理和利用,可以節(jié)約大量物質資源,變廢為寶。研究開發(fā)灰渣的綜合利用在環(huán)保方面有突出優(yōu)勢。
