唐 瀟，徐仁博，馬云龍，張發(fā)捷，趙 宏，王樂樂，于 潔，孫路石

(1.華中科技大學 煤燃燒國家重點實驗室，湖北 武漢 430074；2.華能大連電廠，遼寧 大連 116033；3.西安熱工研究院有限公司蘇州分公司，江蘇 蘇州 215153)

0 引 言

據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2020年全國大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報》顯示，2019年工業(yè)企業(yè)的粉煤灰產(chǎn)生量為5.4億t。其中4.7億t來自電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，占粉煤灰總產(chǎn)生量的86.1%，目前我國粉煤灰綜合利用率已近75%[1]。粉煤灰具有比表面積大、粒度小、滲透性良好、火山活性高等特性，作為礦物摻合料使用時可延緩水泥水化熱峰值出現(xiàn)的時間、改善混凝土物理力學性能、抑制混凝土堿骨料反應(yīng)、提高混凝土長期穩(wěn)定性、減少泛漿和早期開裂等現(xiàn)象，降低水泥、混凝土制作成本[2-3]，是粉煤灰資源化利用的主要途徑。目前，用于制備水泥、混凝土以及墻體材料的粉煤灰占總利用量的80%以上，此外還可用于制作陶瓷材料、改良土壤品質(zhì)、提取金屬、作吸附劑等。但粉煤灰作為摻和料用于水泥、混凝土制作時會散發(fā)刺鼻的氨味，制得成品含氣量增大，常出現(xiàn)鼓泡開裂、強度降低等現(xiàn)象，極大阻礙了粉煤灰資源化利用[4-7]。主要原因是現(xiàn)在燃煤電廠為達到超低排放要求幾乎都安裝了基于選擇性催化還原技術(shù)(Selective Catalytic Reduction,SCR)的煙氣脫硝裝置[8]。該技術(shù)向煙氣中噴入適量還原劑(NH3、尿素或其他氮氫化合物)，在催化劑作用下，300～420 ℃溫度窗口內(nèi)選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2與H2O從而降低NOx質(zhì)量濃度。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)受運行條件影響，如氨氮物質(zhì)的量比、催化劑成分與結(jié)構(gòu)、氨與NOx在煙氣中分布情況、溫度等[9]，不可避免會有部分氨未與NOx反應(yīng)而逃逸。逃逸氨能與煙氣中SO3反應(yīng)生成NH4HSO4，液態(tài)NH4HSO4具有很強的黏性，極易吸附在粉煤灰表面使粉煤灰氨含量上升。

70%～80%逃逸氨最終會吸附在粉煤灰上[10]，使氨質(zhì)量分數(shù)達到200～2 500 mg/kg[11]。通常認為氨質(zhì)量分數(shù)在300 mg/kg及以上粉煤灰釋放的氨氣足夠?qū)θ梭w造成危害[12]。經(jīng)檢測，在空氣流通的環(huán)境中使用氨質(zhì)量分數(shù)200 mg/kg以下的粉煤灰，其釋放的氣味可接受，但BITTNER等[13]建議粉煤灰氨質(zhì)量分數(shù)應(yīng)在100 mg/kg以下。美國普遍認為資源化利用的粉煤灰氨質(zhì)量分數(shù)不應(yīng)超過100 mg/kg，而德國更低，為50 mg/kg[14]。

為保證含氨粉煤灰正常銷售，促進粉煤灰綜合化利用，各國學者都積極研究含氨粉煤灰脫氨方法。目前國外已有多種含氨粉煤灰脫氨工藝，按主要脫氨方法不同可分為加熱法[14-16]、加堿法[17]、氧化法[18-19]以及水洗法[12]等。BRENDEL等[10]研究了粉煤灰中銨鹽的揮發(fā)規(guī)律。通過熱重-質(zhì)譜聯(lián)用(TG-MS)分析發(fā)現(xiàn)，在惰性氣氛中，NH4HSO4、(NH4)2SO4、NH4Cl的起始揮發(fā)溫度分別為214、356、330 ℃。HINTON和CUSHING[17]研究了O3對粉煤灰中氨的去除效果，在常溫下O3可以將灰中氨部分去除，該過程的最終產(chǎn)物含有NO2。雖然上述研究能在一定程度上脫除飛灰中硫酸氫銨(ABS)，但各自都有缺點。為高效低成本脫除飛灰中ABS，筆者選取我國不同電廠的2種粉煤灰，灼燒后加入一定量ABS。對制得的含氨灰分別加熱和加堿處理，研究加熱法和加堿法對粉煤灰中氨脫除效果的影響，并搭建了基于加堿法的灰中氨脫除中試裝置，驗證氨脫除效果，以期解決我國SCR后飛灰殘存ABS的技術(shù)難題。

1 試驗材料與方法

1.1 粉煤灰表征

試驗粉煤灰取自于2個不同地區(qū)燃煤電廠的電除塵器，命名為S1和S2。粉煤灰S1雖有氨味，但堆放后消失，資源化利用時極少有NH3釋放；粉煤灰S2雖氨味較淡，但用于水泥、混凝土制作時易釋放出刺鼻氣味。

1.1.1粉煤灰化學性質(zhì)

使用X射線熒光光譜分析(XRF)測定粉煤灰的化學成分，結(jié)果見表1。測得飛灰浸出液的pH：取1 g粉煤灰于燒杯，注入10 mL去離子水，充分攪拌15 min后靜置，待上層液澄清后使用電子pH計測定上清液pH。粉煤灰的主要化學組成、浸出液pH見表1。

表1 粉煤灰樣品主要化學成分及浸出液pH

由表1可知，2種粉煤灰的主要化學成分均以Al2O3、SiO2為主，2者質(zhì)量分數(shù)之和達80%以上。除SO3與CaO，2種粉煤灰化學成分含量相差不大。樣品S1屬堿性灰，樣品S2為酸性灰，這可能與其CaO含量有關(guān)，CaO與H2O接觸后反應(yīng)生成Ca(OH)2，使溶液pH值升高。

1.1.2粉煤灰的礦物組成

通過X射線衍射法(XRD)檢測樣品S1、S2的礦物組成，結(jié)果如圖1所示(僅標注衍射峰明顯的主要晶體礦物衍射峰)?？芍?種粉煤灰的礦物組成類似，主要礦物成分為石英(SiO2)、莫來石(3Al2O3·2SiO2)、石灰石(CaO)以及赤鐵礦(Fe2O3)。2θ=25°附近有一寬大的衍射峰，說明粉煤灰中有玻璃體存在。這是因為煤在鍋爐燃燒時溫度可達1 000 ℃以上，大多數(shù)無機物熔化，當熔融狀態(tài)的無機物快速冷卻變成固體時，原子未能達到形成晶體所需的有序程度，故形成玻璃體。

圖1 樣品的XRD圖譜Fig.1 XRD pattern of the sample

1.1.3粒徑分布

采用篩分法得到粉煤灰的粒徑分布：將25 g粉煤灰置于標準篩中，篩分15 min停止，稱量每層標準篩上殘余粉煤灰質(zhì)量，結(jié)果如圖2所示。

圖2 樣品粒徑分布Fig.2 Sample particle size distribution

由圖2可知，2種粉煤灰的粒徑主要集中在63 μm以下，質(zhì)量分數(shù)分別為79.1%和76.8%。其中粒徑小于44 μm占大部分，達到50%以上，大顆粒粉煤灰質(zhì)量分數(shù)較小。

1.2 試驗方法

1.2.1樣品制備

對樣品S1來源電廠不同工況、電除塵不同電場收集到的粉煤灰檢測后發(fā)現(xiàn)，灰氨質(zhì)量分數(shù)為200～500 mg/kg，故擬制備NH4HSO4與粉煤灰質(zhì)量比為1∶300的含氨粉煤灰樣品(氨質(zhì)量分數(shù)約492 mg/kg)。

因各電廠鍋爐燃燒情況及SCR煙氣脫硝裝置氨逃逸程度不同，原灰中殘?zhí)颗c氨含量有差異。為排除干擾因素，使試驗結(jié)果更具代表性，先將粉煤灰置于瓷方舟放在馬弗爐中，在800 ℃下焙燒2 h，以除去其中的殘?zhí)?、NH4HSO4及其他無機鹽。稱取0.2 g 研磨好的NH4HSO4粉末，向其中加入10 g灼燒粉煤灰，混合攪拌均勻后，再加入10 g灼燒粉煤灰再次混合攪拌，以此類推，得到NH4HSO4與粉煤灰質(zhì)量比為1∶300的樣品。為使混入的NH4HSO4能更好黏附于粉煤灰上，將上述得到的含氨灰樣品置于燒杯，放在加熱套中加熱2 h，加熱套溫度設(shè)定為175 ℃。加熱過程中用電動攪拌器攪拌樣品使NH4HSO4與粉煤灰混合更均勻。

1.2.2加堿法

試驗在室溫下進行，取5 g含氨粉煤灰置于燒杯，加入不同質(zhì)量分數(shù)的堿和水并攪拌樣品，攪拌棒轉(zhuǎn)速設(shè)為300 r/min，攪拌不同時間后測量粉煤灰氨含量。

以實驗室數(shù)據(jù)為依據(jù)，搭建基于加堿法的灰中氨脫除試驗裝置以驗證該方法在工程上的可行性。

1.3 灰中氨質(zhì)量分數(shù)檢測方法

采用離子色譜法檢測灰中氨含量具有過程簡單、操作便捷、準確度較高等優(yōu)點。主要測試步驟[20]如下：

1)稱取粉煤灰樣品2.000 g(精確至0.1 mg)置于錐形瓶中，準確加入濃度0.05 mol/L鹽酸溶液100 mL。使用振蕩儀振蕩或攪拌裝置攪拌1 h，靜置溶液直到上層液體變得澄清。

2)用0.45 μm針筒過濾器過濾上清液，棄去開始的2～4 mL濾液。使用離子色譜儀對濾液進行測定，與標準工作曲線對比后得到銨離子質(zhì)量濃度(mg/L)。

3)依據(jù)式(1)計算得出樣品氨質(zhì)量分數(shù)C為

C=C0Vρ/m，

(1)

式中，C0為樣品溶液測得氨質(zhì)量分數(shù)，mg/kg；V為樣品溶液體積，mL；ρ為溶液密度，取0.944 g/mL;m為樣品質(zhì)量，g。

職業(yè)農(nóng)民培育是當前農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作的重要內(nèi)容，各級政府尤其是基層政府（縣鎮(zhèn)）應(yīng)成立專門的領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)，領(lǐng)導(dǎo)、協(xié)調(diào)各職能部門做好制定全局性的培育計劃。各部門應(yīng)高度重視、密切配合、積極參與，保證各部門既有分工、又有合作，并做好學前動員、學后跟蹤調(diào)查和典型事跡宣傳等工作，做到有目標、有計劃、有考評、有獎懲、有措施，確保教育培訓工程順利實施，為新型職業(yè)農(nóng)民教育培訓提供組織保障。

2 結(jié)果與討論

2.1 加堿法的氨脫除效果

在各種堿性物質(zhì)中，鈣基堿效果最好，因為粉煤灰中本身含有CaO、CaCO3等物質(zhì)，向其中加入鈣基堿能在最大程度上保證粉煤灰特性不改變，使資源化利用中無其他不良影響。以Ca(OH)2為例，向灰中加入堿和水后發(fā)生反應(yīng)(2)～(4)。其中反應(yīng)(4)的進行程度受系統(tǒng)pH影響較大，pH越大，反應(yīng)越向右，且越易進行。

(2)

(3)

(4)

2.1.1Ca(OH)2的氨脫除效果

向含氨粉煤灰中加入不同質(zhì)量分數(shù)的Ca(OH)2和H2O，并在常溫下以300 r/min轉(zhuǎn)速攪拌不同時間以研究Ca(OH)2的氨脫除效果。僅向含氨粉煤灰中加入2% H2O的試驗結(jié)果如圖3(a)所示?？芍獙τ谒嵝曰襍2，攪拌時灰中氨的釋放極其緩慢，攪拌10 min后，氨脫除率不到10%。而堿性灰S1氨脫除效果十分明顯，攪拌10 min后50%以上氨被脫除，且在攪拌時有明顯刺鼻氣味，這正是灰中氨以NH3形式大量釋放的結(jié)果。說明對于堿性灰，即使不加入額外的堿，只加入少量水也能脫除部分氨。

圖3 Ca(OH)2添加量對粉煤灰中氨脫除率的影響Fig.3 Effect of Ca(OH)2 amounts on the removal rate of ammonia in fly ash

加入0.5% Ca(OH)2、2% H2O和1.0% Ca(OH)2、2% H2O的試驗結(jié)果分別如圖3(b)與3(c)所示。對酸性灰和堿性灰使用Ca(OH)2和H2O除去灰中氨取得了良好效果，攪拌不到10 s就有NH3味。向粉煤灰中加入0.5% Ca(OH)2、2% H2O，攪拌5 min后樣品S1與S2中的氨分別脫除76.5%、83.9%，氨質(zhì)量分數(shù)分別降至109.0、80.4 mg/kg。將Ca(OH)2添加量增至1.0%能加快氨脫除率，2 min內(nèi)使S1與S2中的氨分別減少83.5%與88.9%，從而使灰中氨質(zhì)量分數(shù)降至100 mg/kg以下；5 min后2種灰的氨脫除率分別達到96.4%和96.0%，灰中僅余極少量氨。

相比酸性灰，堿性灰加入同量堿和水后，整個系統(tǒng)pH更高，灰中氨更易以NH3形式釋放出來。而試驗結(jié)果卻相反，從圖3(b)、3(c)可知，加入等量的堿和水后，酸性灰S2中氨釋放速率略高于堿性灰S1。整個攪拌過程中酸性灰S2始終處于松散狀態(tài)，灰、堿、水3者混合十分迅速，而堿性灰S1黏性較高，攪拌時易聚結(jié)成團、黏附在杯壁和攪拌棒上，影響了灰、堿和水的均勻混合，減緩氨釋放速度。

為進一步探究堿、水量對灰中氨脫附影響，向樣品S1中加入不同量堿和水后攪拌2 min，檢測灰中剩余氨量，結(jié)果見表2。在同樣加入2% H2O的條件下，加入1.0% Ca(OH)2效果優(yōu)于0.5% Ca(OH)2。結(jié)合圖3(a)中不加堿，僅加入2% H2O攪拌3 min后樣品S1氨脫除率為31.0%，可知在加入等量水的前提下，向灰中加入的堿越多，氨脫除速度越快。繼續(xù)增加堿量，發(fā)現(xiàn)與加入1.0% Ca(OH)2相比，加入5% Ca(OH)2樣品的氨脫除率無明顯變化，說明在相同水量下，過量堿并不能加快氨釋放。這是因為水、灰、堿3者混合，灰中氨與堿的溶解均需要時間，在加入等量水、相同攪拌轉(zhuǎn)速下，氨釋放速度不可能由于加入堿增加而無限提高。

表2 不同量Ca(OH)2和H2O的脫氨效果比較

加入水的目的是溶解堿和灰中氨，為反應(yīng)(2)～(4)提供環(huán)境。增加水量可加快堿和灰中氨的溶解速度，提高反應(yīng)效率。但從加入1.0% Ca(OH)2、2% H2O和1.0% Ca(OH)2、10% H2O來看，加入水量并非單純促進作用。過量水反而會稀釋系統(tǒng)中的堿、氨，降低系統(tǒng)pH與氨濃度，降低氨釋放速度。

2.1.2Ca(OH)2與CaO的氨脫除效果比較

Ca(OH)2、2% H2O進行對比，如圖4所示?？芍嗤瑮l件下，向粉煤灰中加入1.0% Ca(OH)2、2% H2O的脫氨效果優(yōu)于加入0.77% CaO、2.22% H2O。

圖4 CaO與Ca(OH)2脫氨效果對比Fig.4 Comparison of deamination effect betweenCa(OH)2 and CaO

分析原因為CaO和H2O的反應(yīng)需要時間，使得整個系統(tǒng)初始pH不會很大。且CaO與H2O的反應(yīng)和NH3的釋放并不是依次進行，而是互有交叉，在生成Ca(OH)2的同時，一部分氨以NH3形式逸出，使整個系統(tǒng)pH和氨濃度無法達到直接加入Ca(OH)2的程度，所以CaO脫氨速度略低于Ca(OH)2。但加入CaO攪拌5 min后，灰中氨質(zhì)量分數(shù)降至56.3 mg/kg，氨脫除率達到了80%以上，說明向粉煤灰中加入CaO和H2O也有很好脫氨效果。

2.2 加堿法脫氨的工程應(yīng)用

2.2.1氨脫除試驗裝置及流程

為驗證加堿法脫氨在實際工程應(yīng)用中的可行性，在某電廠灰?guī)炫越⒘艘惶谆诩訅A法的氨脫除試驗裝置。裝置脫氨流程如圖5所示。

圖5 氨脫除裝置流程示意Fig.5 Schematic diagram of ammonia removal device process

裝置最上方為粉煤灰儲罐與堿性添加劑儲罐，通過給料控制器向下方的高強度攪拌混合器投入設(shè)定比例的粉煤灰和堿性添加劑。高、低強度攪拌混合器上各有2個注水口，使用閥門控制注入的水量。高強度攪拌混合器轉(zhuǎn)速快，可以迅速將粉煤灰、堿和水3者混合。粉煤灰在其中停留時間很短，約30 s后被送入低強度攪拌混合器內(nèi)，其中粉煤灰、堿和水進一步混合，約3 min后粉煤灰進入一級螺旋輸送器并被運輸?shù)娇招臉~干燥機。空心槳葉干燥機的熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，采用電加熱使導(dǎo)熱油升溫。2根軸轉(zhuǎn)速約5 r/min，使得粉煤灰在其中有足夠的停留時間，2根葉片軸上的葉片相互交錯，反復(fù)攪拌、壓縮、松弛并推進粉煤灰，使灰中水分及殘余的氨充分釋放。干燥機與低強度攪拌混合器上方通過管道連接引風機以引走粉煤灰釋放的氨氣和水分。最終得到氨質(zhì)量分數(shù)低、干燥的成品灰通過二級螺旋輸送器運輸至成品灰?guī)臁?/p>

2.2.2灰中氨脫除裝置運行效果

粉煤灰直接取自于某電廠灰?guī)?。對該批次粉煤?個不同點的灰取樣并測其氨質(zhì)量分數(shù)分別為252.4、262.0、329.3 mg/kg，但氨質(zhì)量分數(shù)均較高，適宜驗證裝置的氨脫除效果。

1)不同比例Ca(OH)2和H2O的氨脫除效果。將待處理的粉煤灰與Ca(OH)2按設(shè)定質(zhì)量比投入高強度攪拌混合器中。同時打開高、低強度攪拌混合器注水口，通過調(diào)節(jié)注水口閥門開度控制水流量。粉煤灰在經(jīng)過高、低強度攪拌混合器處理后到一級螺旋輸送器，在一級螺旋輸送器出口處取得尚未干燥的粉煤灰測其氨含量。加入不同比例Ca(OH)2和H2O的氨脫除效果如圖6所示。

圖6 不同比例Ca(OH)2和H2O的氨脫除效果Fig.6 Ammonia removal effect of different ratiosof Ca(OH)2 and H2O

由圖6可知，加入1.0% Ca(OH)2、0% H2O以及加入0.5% Ca(OH)2、1% H2O的工況下，灰中氨脫除率很低。堿為0.5% Ca(OH)2時，將H2O從1%提升至2%后，氨脫除率有很大提升。堿為1.0% Ca(OH)2時，分別加入1%、2%和5%的H2O，在經(jīng)過高、低強度攪拌混合器處理后，氨脫除率遠高于只加入堿的情況，且氨脫除率隨加入水量的增多而升高。這是由于水量增多，堿與灰中的氨能夠更加迅速、充分溶解，氨能更快轉(zhuǎn)換為自由態(tài)NH3從灰中逸出。

加入2% H2O的情況下，向粉煤灰加入0.5%、1.0%和5.0%的Ca(OH)2，經(jīng)過高、低強度攪拌混合器處理后，氨脫除率分別為62.1%、77.7%和95.2%。表明添加的堿越多，灰中氨釋放速率越快。這與本文實驗室結(jié)果略有差異，在實驗室條件下，向粉煤灰中加入1.0% Ca(OH)2、2% H2O以及5.0% Ca(OH)2、2% H2O，以300 r/min攪拌2 min后，所得氨脫除率相差不大，而氨脫除裝置運行時，后者工況氨脫除率高于前者。這是因為氨脫除速率與灰、堿、水混合情況密切相關(guān)。在實驗室條件下，粉煤灰量少，攪拌速率快，能將灰、堿、水在極短時間內(nèi)充分混合，而氨脫除裝置中加入粉煤灰多，混合器轉(zhuǎn)速低，相較下3者不易混合，故灰中氨釋放速度慢，在加入1.0% Ca(OH)2、2% H2O時氨脫除速率仍未達到最大值。

2)加熱處理對氨脫除效果的影響?？招臉~干燥機具有攪拌功能，可使灰、堿和水進一步混合，且較高溫度有利于NH3逸出，灰在干燥機中停留時間較長，為氨的釋放提供了充足時間。被空心槳葉干燥機處理后的粉煤灰水分減少，氨含量降低，粉煤灰質(zhì)量進一步提高。

將空心槳葉干燥機溫度設(shè)定為150 ℃，向裝置中投入不同比例的粉煤灰和Ca(OH)2，并通過調(diào)節(jié)注水口閥門開度控制水流量。在二級螺旋輸送器入口處取得被空心槳葉干燥機處理后的粉煤灰，測其氨含量，與一級螺旋輸送器出口取得未經(jīng)加熱處理的粉煤灰對比，結(jié)果如圖7所示。可知經(jīng)過空心槳葉干燥機加熱處理后灰中氨脫除率進一步提升，向灰中加入1.0% Ca(OH)2、5% H2O并經(jīng)高、低強度攪拌混合器處理，再通過空心槳葉干燥機攪拌、加熱，灰中氨幾乎全部釋放，脫除率可達100%。

圖7 加熱前后氨脫除率對比Fig.7 Comparison of ammonia removal rate beforeand after heating

3)Ca(OH)2與CaO脫氨效果對比。將堿性添加劑由Ca(OH)2換為CaO，向裝置中投入不同質(zhì)量比例粉煤灰和CaO并控制加入水量。于一級螺旋輸送器出口處取得未經(jīng)加熱處理的粉煤灰測其氨含量，與上文加入Ca(OH)2結(jié)果對比，結(jié)果如圖8所示。可知加入CaO的脫氨效果不及直接加入Ca(OH)2，與實驗室結(jié)果類似，原因相同。均加入1.0% 堿和2% H2O的工況下，雖然Ca(OH)2效果優(yōu)于CaO，但CaO仍具有較好的脫氨效率，2者氨脫除率分別為77.7%與72.4%。經(jīng)過空心槳葉干燥機處理后差距更小，所以應(yīng)充分考慮成本選擇堿性添加劑。

圖8 Ca(OH)2與CaO脫氨效果對比Fig.8 Comparison of deamination effect betweenCa(OH)2 and CaO

2.3 加熱法和加堿法實際工程應(yīng)用

2.3.1加熱法

普遍認為資源化利用的粉煤灰氨質(zhì)量分數(shù)應(yīng)不高于100 mg/kg，而安裝SCR煙氣脫硝裝置燃煤電廠生產(chǎn)的粉煤灰氨質(zhì)量分數(shù)可達200 mg/kg，發(fā)生氨逃逸現(xiàn)象的甚至達500 mg/kg以上。采用加熱法去除粉煤灰中的氨對其特性影響小，在脫氨處理后能更好地資源化利用，但該方法熱量消耗巨大，熱來源是首要考慮的問題。

采用單純加熱法去除粉煤灰中氨以保證氨質(zhì)量分數(shù)低于100 mg/kg，則至少需要粉煤灰在260 ℃下加熱30 min，310 ℃下加熱20 min，若大幅縮短粉煤灰處理時間，需提高處理溫度。360 ℃下，僅加熱3 min樣品S1的氨質(zhì)量分數(shù)降至100 mg/kg以下。SEFA集團的微波碳燃盡技術(shù)(Microwave Carbon Burn-out,MCB)[16]、美國Progress Materials公司的碳燃盡技術(shù)(Carbon Burn-Out,CBO)[14]需將粉煤灰置于700 ℃以上處理，熱源要求更高。

若燃煤電廠使用外部熱源(如天然氣、煤炭等)加熱粉煤灰經(jīng)濟效益差。對燃煤電廠，機組運行時所產(chǎn)生的高溫煙氣是最經(jīng)濟熱源，空預(yù)器冷端溫度在180 ℃左右，而≤210 ℃對粉煤灰中氨的脫除效果甚微，故需使用空預(yù)器前的煙氣，這涉及到整個系統(tǒng)的熱能回收過程。采用SCR脫硝裝置前的煙氣雖能提高氨脫除效果，但需額外考慮這部分煙氣參與處理后溫度是否在脫硝反應(yīng)溫度窗口內(nèi)。另外抽取煙氣需改造管路、重新架設(shè)管道及設(shè)備，故需詳細評估整個工藝可行性，綜合考慮工藝成本[21]。

2.3.2加堿法

相較加熱法，加堿法在常溫下進行，且加水很少，灰易干燥，可利用空預(yù)器后煙氣或空預(yù)器預(yù)熱空氣。鈣基堿基本不改變粉煤灰特性，不會在后續(xù)資源化利用中產(chǎn)生新影響。同時加堿法成本低，以該裝置為例，成本分析如下：

試驗裝置處理粉煤灰能力小，為100 kg/h。裝置在最大粉煤灰處理量下運行并加入1% Ca(OH)2、2% H2O，裝置各部分功耗見表3。

表3 裝置各部分功耗

Ca(OH)2價格為465～690 元/t，大部分地區(qū)工業(yè)用水價格為3～5元/t。潘瑩和遲東訓[22]通過LCOE模型(Leveized Cost of Electricity，平準化電力成本)得出我國燃煤電廠度電成本為0.26～0.46 元。

處理1 t粉煤灰電成本為69.39～122.77元、堿性添加劑成本為4.65 ～6.90元、水成本為0.06～0.10元、總成本為74.10 ～129.77元。該試驗裝置采用電加熱，功率大，實際生產(chǎn)時可改用煙氣或空預(yù)器預(yù)熱空氣，粉煤灰處理價格降至33.15～57.32元/t。有明顯氨味的粉煤灰堆積在倉庫等待氨味散去，由此產(chǎn)生存儲費用(每月約20元/t)，并可能因堆放錯過銷售旺季(淡旺季粉煤灰銷售價格差距可達45～70元/t)[23]。有、無氨味的粉煤灰價格差距可達50元/t 以上。此外該試驗裝置處理能力弱，在實際生產(chǎn)時優(yōu)化設(shè)計、擴大裝置規(guī)?？蛇M一步降低處理成本，為廠家?guī)砜捎^利潤。

3 結(jié) 論

1)加入2% H2O，以300 r/min轉(zhuǎn)速攪拌10 min，可脫去堿性灰中58.1%氨，而對酸性灰氨脫除率不足10%。表明飛灰中內(nèi)在的堿/堿土金屬能夠與水反應(yīng)促進飛灰中ABS的分解與揮發(fā)。

2)加入0.5% Ca(OH)2、2% H2O并攪拌5 min后，2種不同飛灰氨脫除率分別為76.5%、83.9%；將加入的Ca(OH)2增至1.0%，反應(yīng)5 min，2種灰氨脫除率可達95%以上。加入過量Ca(OH)2或H2O并不能提高氨脫除速度。向堿性灰中加入0.77% CaO、2.22% H2O攪拌5 min，氨脫除率為80.1%，略低于直接加入Ca(OH)2。

3)采用加熱法脫除灰中氨是能量消耗過程，需綜合考慮工藝成本。相較加熱法，加堿法在常溫下進行，且加入水很少，灰易干燥?；诩訅A法的灰中氨脫除試驗裝置脫氨效果良好，可保證灰中氨質(zhì)量分數(shù)低于100 mg/kg。試驗裝置處理粉煤灰成本最低為33.15元/t，若擴大裝置規(guī)模，優(yōu)化設(shè)計可進一步降低處理成本，為廠家?guī)砜捎^利潤。