蔣軍成,楊艷芬,王濤,李志剛

(焦作電廠(chǎng),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(chǎng),河南焦作 454001)

國(guó)網(wǎng)能源開(kāi)發(fā)有限公司焦作電廠(chǎng)針對(duì)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(yàn),實(shí)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(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),在中低硫煤地區(qū)、缺水地區(qū)以及老機(jī)組改造等方面應(yīng)用廣泛。其副產(chǎn)品脫硫灰中有脫硫產(chǎn)物及少量未反應(yīng)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(chǔ)灰場(chǎng),并按堆存數(shù)量交納高額的固體廢物排污費(fèi),且脫硫灰長(zhǎng)期堆存過(guò)程中對(duì)周邊大氣及地下水等存在較大的環(huán)境隱患,不符合國(guó)家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求[3-6]。因此,如何實(shí)現(xiàn)脫硫灰綜合利用,變廢為寶,這在國(guó)內(nèi)將具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益,也是本項(xiàng)目的研究目的和主要內(nèi)容。

1 試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn),其中:S iO2≥40%,Al2O3為15%～35%,SO3≤2%,燒失量<12%,顆粒細(xì)度為0.045mm,方孔篩篩余量<45%;粉煤灰放射性符合GB 6763-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

試驗(yàn)采用焦作電廠(chǎng)粉煤灰,細(xì)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(xué)成分分析見(jiàn)表1。

表1 焦作電廠(chǎng)粉煤灰的主要化學(xué)成分%

試驗(yàn)用半干法脫硫灰取自焦作電廠(chǎng),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(shí)選取邯鄲馬頭電廠(chǎng)半干法脫硫灰進(jìn)行脫硫灰蒸壓磚生產(chǎn)。馬頭電廠(chǎng)和焦作電廠(chǎng)脫硫灰化學(xué)成分分析見(jiàn)表2。

表2 脫硫灰的主要化學(xué)成分%

1.2 生石灰和爐渣

試驗(yàn)用生石灰由焦作市場(chǎng)購(gòu)得,生石灰中CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42.95%,MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.29%, SO3為0.50%。爐渣是原煤經(jīng)高溫燃燒后排出的殘?jiān)?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(zhǎng)石、莫來(lái)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(lèi)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(yàn)所用爐渣取自焦作電廠(chǎng)。

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(hù)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(jìn)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(diǎn):

(1)強(qiáng)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(qiáng)度和抗折強(qiáng)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(fù)荷。

(3)操作方便。普通粉煤灰蒸壓磚生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生消化倉(cāng)結(jié)倉(cāng)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(cāng)結(jié)倉(cāng)現(xiàn)象的發(fā)生或者減輕消化倉(cāng)結(jié)倉(cāng)的程度,從而大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(4)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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(xiàn)不需要進(jìn)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(qiáng)度對(duì)比分析見(jiàn)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(qiáng)度和抗折強(qiáng)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(shí),生石灰摻量增加,抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均明顯提高,這是因?yàn)樯以诖梭w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(xué)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(dá)到粉煤灰蒸壓磚的強(qiáng)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(qiáng)度對(duì)比

圖3 脫硫灰蒸壓磚與粉煤灰蒸壓磚抗折強(qiáng)度對(duì)比

4 性能檢測(cè)

將焦作市華晟新型建材有限公司利用焦作電廠(chǎng)脫硫灰生產(chǎn)的兩個(gè)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(yàn)站檢測(cè),各項(xiàng)性能指標(biāo)均超過(guò)了《粉煤灰磚》(JC 239-2001)MU20強(qiáng)度等級(jí)指標(biāo),性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 兩批次樣品性能檢測(cè)結(jié)果

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

蒸壓磚生產(chǎn)成本主要包括原材料、電費(fèi)、蒸汽費(fèi)、設(shè)備配件及耗材、工人及管理人員工資及保險(xiǎn)金和管理費(fèi)。計(jì)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(jì)算交納的固體廢物排污費(fèi)為0.1762元/塊;如果計(jì)算交納的固體廢物排污費(fèi)為0.1432元/塊。

以一個(gè)年產(chǎn)量6000萬(wàn)塊標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)新增產(chǎn)值121.2萬(wàn)元;對(duì)于使用半干法脫硫工藝的發(fā)電廠(chǎng),每年可利用半干法脫硫灰6.6萬(wàn)t,為電廠(chǎng)節(jié)約固體廢物排污費(fèi)198萬(wàn)元/a,同時(shí)可以減少儲(chǔ)灰場(chǎng)占地面積、降低脫硫灰長(zhǎng)期堆存對(duì)周邊大氣環(huán)境及地下水等的污染,實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙贏(yíng)。

6 結(jié)語(yǔ)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前國(guó)內(nèi)采用半干法脫硫工藝的燃煤機(jī)組裝機(jī)容量達(dá)到0.14億kW,每年產(chǎn)生脫硫粉煤灰約300～500萬(wàn)t。如果這些脫硫灰不能有效的綜合利用,勢(shì)必導(dǎo)致資源浪費(fèi)、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(shí)也將制約半干法煙氣脫硫技術(shù)的推廣應(yīng)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(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)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(jí)工程師,主要從事熱能動(dòng)力工程研究工作。E-mail:jzjjc06@sohu.com

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)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