蔣軍成,楊艷芬,王濤,李志剛

(焦作電廠,河南焦作 454001)

半干法脫硫灰生產(chǎn)蒸壓磚技術(shù)研究

Research on technology of autoclaved brick produced by semi-dry calcium-based FGD by-products

蔣軍成,楊艷芬,王濤,李志剛

(焦作電廠,河南焦作 454001)

國網(wǎng)能源開發(fā)有限公司焦作電廠針對半干法脫硫灰難以利用的現(xiàn)狀,提出了用脫硫灰生產(chǎn)蒸壓磚技術(shù)方案,該方案可完全利用脫硫灰中的CaO、CaCO3、Ca(OH)2、CaSO3和CaSO4。介紹了脫硫灰的理化特性及脫硫灰蒸養(yǎng)磚的工業(yè)化試驗,實現(xiàn)了半干法脫硫灰制蒸壓磚工業(yè)化生產(chǎn)的綜合利用。

半干法脫硫;脫硫灰;蒸壓磚;綜合利用

0 引言

半干法脫硫技術(shù)具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、一次投資、電耗和水耗低、維護簡便等優(yōu)點,在中低硫煤地區(qū)、缺水地區(qū)以及老機組改造等方面應用廣泛。其副產(chǎn)品脫硫灰中有脫硫產(chǎn)物及少量未反應的脫硫劑,尤其脫硫灰中含有大量的亞硫酸鈣[1-2],使其利用方式、范圍和途徑受到了較大限制和約束,很難被用于水泥、混凝土、制磚等傳統(tǒng)建材行業(yè),目前大多作拋棄處理,不僅需要投入大量資金、占用土地修建儲灰場,并按堆存數(shù)量交納高額的固體廢物排污費,且脫硫灰長期堆存過程中對周邊大氣及地下水等存在較大的環(huán)境隱患,不符合國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的要求[3-6]。因此,如何實現(xiàn)脫硫灰綜合利用,變廢為寶,這在國內(nèi)將具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,也是本項目的研究目的和主要內(nèi)容。

1 試驗材料

1.1 粉煤灰和脫硫灰

粉煤灰要求符合《硅酸鹽建筑制品用粉煤灰》(JC/T 409-2001)標準,其中:S iO2≥40%,Al2O3為15%～35%,SO3≤2%,燒失量<12%,顆粒細度為0.045mm,方孔篩篩余量<45%;粉煤灰放射性符合GB 6763-2000標準規(guī)定。

試驗采用焦作電廠粉煤灰,細度為80μm,方孔篩余13%,SiO2為51.15%,Al2O3為27.46%,CaO為3.95%,燒失量8.02%,SiO2/Al2O3為1.86。粉煤灰化學成分分析見表1。

表1 焦作電廠粉煤灰的主要化學成分%

試驗用半干法脫硫灰取自焦作電廠,SiO2為34.07%,Al2O3為17.35%,CaO為18.32%,燒失量為12.28%。為了推廣脫硫灰制取蒸壓磚技術(shù),同時選取邯鄲馬頭電廠半干法脫硫灰進行脫硫灰蒸壓磚生產(chǎn)。馬頭電廠和焦作電廠脫硫灰化學成分分析見表2。

表2 脫硫灰的主要化學成分%

1.2 生石灰和爐渣

試驗用生石灰由焦作市場購得,生石灰中CaO的質(zhì)量分數(shù)為42.95%,MgO的質(zhì)量分數(shù)為1.29%, SO3為0.50%。爐渣是原煤經(jīng)高溫燃燒后排出的殘渣,其產(chǎn)生量一般為原煤的25%～30%。爐渣的主要礦物成分有鈣長石、莫來石、石英、磁鐵礦、黃鐵礦、玻璃體和未燃盡的碳等。玻璃體中含有活性SiO2和活性Al2O3,這兩類物質(zhì)是爐渣的主要活性成分,其含量越高,爐渣活性越好。試驗所用爐渣取自焦作電廠。

2 生產(chǎn)工藝

半干法脫硫灰蒸壓磚的生產(chǎn)工藝主要包括混料配比、原料消化、輪碾、成型、養(yǎng)護和成品堆放等工序。脫硫灰蒸壓磚生產(chǎn)在焦作市華晟新型建材有限公司進行。脫硫灰蒸壓磚工藝流程圖如圖1所示。與普通粉煤灰蒸壓磚生產(chǎn)相比,脫硫灰蒸壓磚生產(chǎn)工藝具有以下特點:

(1)強度高。由于脫硫灰中含有大量的CaSO4、CaSO3、Ca(OH)2,可以激發(fā)爐渣和粉煤灰的活性。在相同生石灰和爐渣摻量的條件下,脫硫灰蒸壓磚抗壓強度和抗折強度均高于粉煤灰蒸壓磚。

(2)成本低、廢渣利用率高。脫硫灰蒸壓磚比粉煤灰蒸壓磚生產(chǎn)成本低,脫硫灰蒸壓磚生產(chǎn)原材料除少量的生石灰以外全部是工業(yè)廢渣,因此,從原材料的角度分析脫硫灰磚可有效降低環(huán)境負荷。

(3)操作方便。普通粉煤灰蒸壓磚生產(chǎn)過程中經(jīng)常發(fā)生消化倉結(jié)倉現(xiàn)象,由于脫硫灰中含有石膏,可抑制生石灰的消解,因此,生產(chǎn)脫硫灰蒸壓磚可以有效防止消化倉結(jié)倉現(xiàn)象的發(fā)生或者減輕消化倉結(jié)倉的程度,從而大大降低工人的勞動強度。

(4)生產(chǎn)工藝簡單。脫硫灰蒸壓磚生產(chǎn)工藝與普通粉煤灰蒸壓磚生產(chǎn)工藝相同,所以,普通粉煤灰蒸壓磚生產(chǎn)線不需要進行改造就可直接生產(chǎn)脫硫灰蒸壓磚。

圖1 脫硫灰蒸壓磚工藝流程

3 性能比較

脫硫灰蒸壓磚與粉煤灰蒸壓磚抗壓、抗折強度對比分析見圖2、3。從圖中可以看出,在相同生石灰和爐渣摻量的條件下,脫硫灰蒸壓磚抗壓強度和抗折強度均高于粉煤灰蒸壓磚。脫硫灰(粉煤灰)摻量及其他條件一定時,生石灰摻量增加,抗壓強度和抗折強度均明顯提高,這是因為生石灰在此體系中不僅作為膠凝材料還可起到一定的激發(fā)作用,生石灰水化生成的Ca(OH)2可激發(fā)爐渣和脫硫灰(粉煤灰)的活性。由脫硫灰和粉煤灰化學成分分析數(shù)據(jù)可知,脫硫灰中含有大量的CaSO4、CaSO3和Ca(OH)2,可以激發(fā)爐渣和脫硫灰(粉煤灰)的活性。因此,與粉煤灰蒸壓磚相比,脫硫灰蒸壓磚只需摻加少量的生石灰就可以達到粉煤灰蒸壓磚的強度,從而可以大大降低生產(chǎn)成本。

圖2 脫硫灰蒸壓磚與粉煤灰蒸壓磚抗壓強度對比

圖3 脫硫灰蒸壓磚與粉煤灰蒸壓磚抗折強度對比

4 性能檢測

將焦作市華晟新型建材有限公司利用焦作電廠脫硫灰生產(chǎn)的兩個批次樣品送至河南省建材工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督監(jiān)督檢驗站檢測,各項性能指標均超過了《粉煤灰磚》(JC 239-2001)MU20強度等級指標,性能檢測結(jié)果見表3。

表3 兩批次樣品性能檢測結(jié)果

5 經(jīng)濟效益分析

蒸壓磚生產(chǎn)成本主要包括原材料、電費、蒸汽費、設備配件及耗材、工人及管理人員工資及保險金和管理費。計算結(jié)果表明,粉煤灰蒸壓磚生產(chǎn)成本為0.1964元/塊;脫硫灰蒸壓磚生產(chǎn)成本如果按照脫硫灰拋棄處理,不計算交納的固體廢物排污費為0.1762元/塊;如果計算交納的固體廢物排污費為0.1432元/塊。

以一個年產(chǎn)量6000萬塊標準磚的蒸壓磚生產(chǎn)企業(yè)為例,如果生產(chǎn)半干法脫硫灰蒸壓磚,每年可以實現(xiàn)新增產(chǎn)值121.2萬元;對于使用半干法脫硫工藝的發(fā)電廠,每年可利用半干法脫硫灰6.6萬t,為電廠節(jié)約固體廢物排污費198萬元/a,同時可以減少儲灰場占地面積、降低脫硫灰長期堆存對周邊大氣環(huán)境及地下水等的污染,實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益雙贏。

6 結(jié)語

據(jù)不完全統(tǒng)計,目前國內(nèi)采用半干法脫硫工藝的燃煤機組裝機容量達到0.14億kW,每年產(chǎn)生脫硫粉煤灰約300～500萬t。如果這些脫硫灰不能有效的綜合利用,勢必導致資源浪費、固體廢棄物排放量增加,加重環(huán)境污染,影響企業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展,同時也將制約半干法煙氣脫硫技術(shù)的推廣應用。而利用脫硫灰生產(chǎn)新型脫硫灰蒸壓磚,可為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

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X701.3

B

1674-8069(2010)06-033-03

2010-08-24;

2010-11-03

蔣軍成(1972-),男,河南省焦作市人,高級工程師,主要從事熱能動力工程研究工作。E-mail:jzjjc06@sohu.com

國家電網(wǎng)公司科技項目(20081306)

Abstract:Because of the complex compositions w ith high contents of sulfur and calcium,the sem i-dry desulfurization by-products are all along hard to be utilized.A completely new utilization m ethod for the desulfurization by-p roducts is put forward to produce autoclaved brick by the State Grid EnergyDevelopm entCo.,Ltd J iaozuo Power Plant.The m inerals in the desulfurization by-products,such as free CaO,CaCO3,Ca(OH)2as well as sulfur-containing m inerals like CaSO3and CaSO4,can all be completely utilized and transformed into autoclaved brick.The physical and chem icalcharacteristics of sem i-dry desulfurizat ion by-products and the industrialized exper iments of autoclaved brick producing by desulfurization by-products were studied.The comp rehensive utilization of sem i-dry desulfurization by-products was successfully achieved.

Key words:sem i-dry calcium-based FGD;FGD by-p roducts;autoclaved brick;comprehensive utilization