關于粉煤灰，這些你需要了解

聞寶聯

（建筑材料工業技術情報研究所，北京 100024）

將燃料的化學能轉變成工質的熱能，生產規定參數和品質的工質的設備稱為鍋爐。按用途可以分為：電站鍋爐、工業鍋爐、機車鍋爐和船舶鍋爐等。工作的基本過程是燃料在鍋爐爐膛內燃燒，生成高溫煙氣，然后利用換熱器，通過輻射及對流換熱，將工質水加熱成為過熱蒸汽。在相當長時間內，我國還是煤作為主要能源。按燃燒方式，鍋爐分層燃爐、沸騰爐、室燃爐（懸浮燃燒）。工業鍋爐一般容量較小、壓力較低，大都采用層燃和沸騰爐。電站鍋爐多采用室燃爐。

層燃燃燒就是將煤放置在爐排上燃燒，煤的燃燒包括在煤層中的燃燒和煤層析出的可燃氣體在煤層上方爐膛內的燃燒兩部分。

沸騰鍋爐是將破碎到一定粒度的煤末，用風吹起，在爐膛的一定高度上成沸騰狀燃燒。煤在沸騰爐中的燃燒，既不是在爐排上進行的，也不是像煤粉爐那樣懸浮在空間燃燒，而是在沸騰爐料床上進行的。沸騰料層的平均溫度一般在 850～1050℃。

循環流化床鍋爐是在沸騰爐的基礎上發展起來的，它不僅包含床料成分，還包括鍋爐運行中給入的燃料、脫硫劑、返送回來的飛灰以及燃料燃燒后產生的其他固體物質。

圖1 循環流化床工藝流程

煤粉燃燒是將煤粉在爐膛空間內呈懸浮燃燒。利用燃燒器將煤粉與空氣混合氣流按有利的方式送入爐膛，造成有利的空氣動力場，保證煤粉氣流及時著火、強烈燃燒、潔凈燃燒、良好燃盡。

煤在爐膛內燃燒時，火焰中心的溫度到達 1100～1300℃，灰分的軟化溫度一般在 1150℃，所以當爐膛內火焰中心的溫度很高時，灰分發生軟化甚至是熔化，在灰分的相互撞擊、粘接中會形成較大的團狀，這就是爐渣，隨著渣塊的變大，重量也在增加，在爐膛內向上的風速較低的區域時會落下，落入排渣機，排出爐膛。

較細的灰分或形成的灰團較小時，則在高速煙氣的帶動下進入尾部豎井，其中的體積重量較大的顆粒或片狀灰渣則積存在省煤器灰斗內，更為細小的灰分顆粒則進入鍋爐后部的除塵器，經除塵器收集后通過除灰系統排出，這就是粉煤灰。

煤成分復雜，在高溫下會生成為氧化硫和氧化氮，污染空氣，必須去除。

一般層然爐脫硫以石灰脫硫為主，特別循環燃燒過程，床料中未發生脫硫反應而被吹出燃燒室的石灰石、石灰能送回至床內再利用；另外，已發生脫硫反應部分，生成了硫酸鈣的大粒子，在循環燃燒過程中發生碰撞破裂，使新的氧化鈣粒子表面又暴露于硫化反應的氣氛中。這樣循環流化床燃燒與鼓泡流化床燃燒相比脫硫性能大大改善。脫氮一般不做特殊處理，因為對于層燃爐：（1）低溫燃燒，燃燒溫度一般控制在 850～900℃左右，此時空氣中的氮一般不會生成 NOx，這個溫度也最適于脫硫；（2）采取分段燃燒，抑制燃料中的氮轉化為 NOx，并使部分已生成的 NOx得到還原。

對于粉燃爐，爐膛溫度更高，必須要進行脫硫脫氮，氨法脫硫脫氮居多，粉煤灰中容易出現銨鹽，在混凝土中產生氨氣，這在之前的專欄中有過說明。

而層燃爐，容易形成高鈣灰或夾雜亞硫酸鈣在混凝土中造成緩凝，這需要注意。

[α′(x+f),[y+g,z+h]] =[α′(x+f),[y+z]+ω(y,z)-h°ρA(y)+δg°ρA(z)]

鍋爐的灰渣必須隨時排除，鍋爐的除灰和除渣系統的基本功能就是保證鍋爐內煤質燃料燃燒后產生的灰渣及時連續地排出，使鍋爐能夠連續正常地運行。鍋爐的除灰渣系統主要分成兩個部分，即除灰系統和除渣系統。

除灰系統按照設計原理和輸送介質的不同可以分為干除灰和濕除灰兩種類型。

在上世紀的一些較早建設的燃煤發電機組中，鍋爐的除灰方式以濕式除灰為主。所謂濕除灰，就是以水為輸送介質，通過水的流動，將除塵器排出的干灰沖走。

采用濕式除灰系統的電廠一般都有灰漿泵、長距離的灰漿管道、儲灰場及灰場設施等。灰漿泵一般采用柱塞泵。

濕排粉煤灰是采用較多量的水，直接從噴淋除塵器中或靜電除塵器下將粉煤灰稀釋成流體，用泵和管道打入粉煤灰沉淀池中。剛入池的粉煤灰，固液比高達1：(20～40)。為了能夠利用，需進行脫水處理。粉煤灰的脫水工藝，有自然沉降法、自然沉降—真空脫水法、濃縮真空過濾法等。

干排灰是將除塵器收集下來的粉煤灰，通過氣力輸送裝置輸送于儲灰倉中，直接貯存的粉煤灰，由于含有部分黏聚在一起的顆粒，或未燃盡的炭粒，在使用時會增加拌和需水量，影響制品的強度。再者，即使顆粒極細的粉煤灰，在滲入膠凝材料后也會使膠凝材料的早期強度降低。為此，進行適當的加工處理是必要的。

電廠出于提高燃煤效率或輔助劣質煤燃燒等方面的考慮，在燃煤過程中添加重油等油性物質以助燃。如果添加量過大或燃燒不充分，或是重油裂解成碳，便出現浮油灰，黑黑一層。

對煤粉灰的分選，主要是將顆粒粒度不一的粉煤灰，按照要求分成不同的粒級。常用的分選設備為旋風式粗細分離器。

煤灰分選中的原灰與粗灰的區別如下：

（1）原灰指收塵直接得到的粉煤灰，即沒有經過任何分選、粉磨或其它加工處理的粉煤灰。

（2）將粉煤灰進行分選，由于引風機的作用而使煙氣向除灰流動。此時，在除灰進行飛灰的收集。首先收集到的飛灰顆粒較大，稱為粗灰；繼續收集到的飛灰顆粒較小，稱為細灰（根據細度，分選出Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ 級）。

粉煤灰的活性與細度有關，還與粉煤灰的成分、結構和表面性質密切相關。目前，為增強粉煤灰的活性一般采用兩條渠道：一是增鈣處理，即在電廠磨煤時有意摻入一定量的石灰或石灰巖，在燃燒過程中與煤灰中的氧化硅、氧化鋁反應，生成具有水硬性的硅酸鈣、鋁硅酸鈣；二是用球磨機或立磨機進行磨細，使其在細增加的同時產生具有活性的新鮮斷面。如果在磨細的同時，再摻入一部分化學活性劑，則活化效果更好，被稱為物理—化學聯合活化。

爐渣經渣井落入刮板撈渣機水槽中，冷卻后由刮板撈渣機連續從爐底輸送至爐外的渣倉貯存，運渣汽車直接在渣倉下裝車外運。

濕式除渣系統一般由渣井、濕式刮板撈渣機、碎渣機、輸送帶、渣倉和渣散裝機等組成，有些濕式除渣系統還配有渣漿高效濃縮機、渣漿池、渣水循環泵等設施或設備，以使系統內的水得到循環利用。

干式排渣系統主要由渣井、液壓關斷門、干式排渣機、碎渣機、斗式提升機、渣倉、脈沖布袋除塵器、壓力真空釋放閥空氣炮、雙軸攪拌機和干渣散裝機等組成。

在鍋爐下部設置 1 臺大傾角刮板撈渣機，刮板撈渣機的頭部直接抬升到渣倉頂部，使從刮板撈渣機水槽中撈出的渣在進入渣倉前有足夠的時間脫水。刮板撈渣機出力可無級調節，從而適應鍋爐排渣量變化的需要。

爐渣經渣井落入干式排渣機，在排渣機內向外輸送過程中被空氣冷卻，被加熱的空氣進入爐膛燃燒，冷卻后的爐渣經碎渣機破碎后，由斗式提升機提升至渣倉貯存。

隨著環保壓力、煤改氣、停產限產等，粉煤灰越來越緊缺，爐渣也紛紛被磨細使用（磨細后的爐渣見圖2），爐渣也具有活性，但一般燒失量偏大，而且磨細后粒形有棱角，收塵出來的粉煤灰是圓形顆粒。

圖2 磨細后的爐渣