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1、 发电厂的科学技术进步，给我们粉煤灰制砖行业带来新的课题我们国家石油资源可供开采 15 年，天然气资源可供开采 30 年，煤炭资源可供开采100 多年，但直接燃煤严重污染环境是一个不容忽视的问题。因此各国政府在考虑利用储量丰富的煤炭资源时，特别重视洁净煤技术的研究与开发工作。各种形式的洁净煤发电机技术经过几十年的努力得到了很大的发展，如整体煤气化联合循环（IGCC） 、循环流化床燃烧（CFBC ） 、增压流化床燃烧（PFBC）等，但从大型化和商业化发展来看，近期各国开发研究的重点主要放在 IGCC 上，投入的人力物力最多，已建和在建的示范项目也占多数。在我国华能绿色煤电天津 IGCC 电厂 2
2、011 年年底建成，项目建成后效率将比目前最先进的火力发电技术提高三分之一，并实现二氧化碳和污染的近零排放。如今广东的东莞计划今年年底建成并发电。杭州的半山正在抓紧建设中。IGCC 煤电化多联产示范工程如雨后春笋般建立起来，大唐、华电、国电、中电投、神华国家开发投资公司和电煤能源集团等一大批企业纷纷投身到“绿色煤电”计划中。在绿色环保的美好图景上，IGCC 技术必将涂上浓墨重彩的一笔。一、 煤的形成、组成和分类我国地下煤炭储量丰富，因此国内发电锅炉 90%主要依靠烧煤来取得热能。1、 煤的形成古代植物随地壳变动而被埋入地下，经过长期的细菌生物化学作用，以及地热高温和岩层高压的成岩、变质作用，使
3、植物中的纤维素、木质素发生脱水、脱二氧化碳及脱甲烷等反应，而后逐渐成为含碳丰富的可燃性岩石，即为煤。该过程称为煤化作用，其演示过程如下：死亡、堆积、 地壳下沉、 地壳下沉、地热 深度 沼泽化 埋覆 地压 碳化细菌生化作用 成岩作用（紧 变质作用 变质作用（植物质分解） 缩、脱水、胶 （脱二氧化碳） (脱甲烷、脱水)体老化、硬结）煤化作用2、煤的组分在工业上常将煤的组分划分为工业分析组分和元素分析组分两种。工业分析组分是用工业分析法测出煤的不可燃部分和可燃部分，前者为水分（M）和石灰（A） ，后者古代植物2.53 亿年泥炭褐煤烟煤无烟煤为挥发分（V）和固定碳（FC） 。元素分析组分是用元素分析法
4、测出煤中的化学元素组分，包括碳（C） 、氢（H） 、氧（O） 、氮（N）和硫（S ）五种元素。工业分析组分如下：水分（外在水分和内在水分之和）不可燃部分 灰分（主要为含 Si、AJ 、Ca、Fe 等元素的无机矿物质）煤 挥发分（煤加热到一定温度所释放的气态物质）可燃部分固定碳（主要由 C 元素组成的固态物质）3、 煤的分类根据不同的使用目的有不同的煤的分类方法。电厂锅炉用煤，特别是动力用煤的分类法有待于研究。粗略地将煤划分为无烟煤、烟煤和褐煤三大类。二、 发电厂的锅炉类型及特性工业上使用的锅炉分为电站锅炉和工业锅炉两大类。电站锅炉的容量大，参数高，而工业锅炉的容量一般较小，参数也低，目前我国电
5、站锅炉的系列产品如下表：电站锅炉系列压力等级 容量（t/n）气温（） 气压 发电机容量（MW）中压3565.75130240450 3.9（40 ）6122550高压 220、230410 510540 9.8（100 ） 50100超高压400670540/540540/540 13.7（140 ）125200亚临界压力10001800-2008550/550550/55016.7（170 ）16.7（170 ）30600超临界压力 1900 541/569 22.1（225 ） 600按燃烧方式，锅炉可分为煤粉炉（高温炉 温度 1600的老式锅炉和炉膛温度1100的新式锅炉）循环流化床锅炉
6、，整体煤气化联合循环（IGCC） 。1、 煤粉炉煤粉炉是煤悬浮燃烧的锅炉。煤经座煤机磨成粉状之后，随空气一起喷入炉膛空间进行燃烧。增大炉容积可以提高锅炉蒸发量，因而煤粉炉的容量可以大大地增加。在煤粉炉中，燃料与空气的面大大的增加，燃烧更加猛烈，炉内温度也高（1500，理论上不会超过 1600，现在新型号的煤粉炉，为控制氮氧化物（NO X）的产生，因此，一般不会超过 1400。锅炉正常运行的炉膛温度是 1250-1300。 ）燃料的燃尽程度好，灰的含碳量较低，一般为 2%-8%，利于综合利用。从炉膛排出的灰， 85%-90%随烟气进入除尘器，其中 99.5%被收集下来，即粉煤灰。其余的形成渣从炉
7、底排出。煤粉炉所燃的煤粉通过磨煤机的制备，煤粉重要的特性指标是煤粉细度，即煤粉颗粒的大小。煤粉越细，燃烧越完全，相应的粉煤灰也细，但磨煤所消耗的电能多，甚至影响磨煤机的出力，因此应选取最佳值，即经济细度。磨煤机的类型很多，常见的有以下几种：(1)钢球磨煤机，转速一般为 16-25v/min，属低速磨。它的主要部件是一圆柱形筒，筒内壁装有衬瓦，筒内装有许多直径为 3060mm 的钢球。当圆筒由电动机带动旋转时，离心力使钢球被提升至一定高度，然后落下。煤在筒中一方面受球的撞击，一方面受到球移动时的研磨作用而被磨成粉。筒内的衬瓦（板）多为波浪型的锰钢板制成。热空气与煤由筒的一端进入，磨钢的煤粉从另一
8、端带出，经过粗粉分离器，粗粉返回磨里重磨，细分离将风和粉进行风离，热空气在筒内流动的速度决定着煤的细度。钢球煤机对煤种的适应性强，运行安全可靠，单设备金属耗量大、占地多、电耗高、噪声大。(2)中速磨煤机，转速一般为 50v/min，常见的有四种，它们之间的主要差别在于碾磨部分的结构各异，并根据该结构的形状而定名为平盘磨、碗式磨、E 型磨（球式中速度） 、辊(环)式磨。中速磨煤机的特点是省钢材，占地小，耗电量较低，噪声小。各类中速磨煤机的工作原理基本相同。它们的碾磨部件都是由磨盘（环）和磨辊（球）组成。原动机拖动上磨盘转动，后者又带动磨辊转动，由弹簧产生磨辊与磨盘间的压紧力。原煤在下磨盘与磨辊表
9、面之间受到挤压和碾磨而被粉碎。与此同时，通入磨煤机的热空气将煤干燥，并将粉碎过的煤粉带至碾磨区上部的分离装置中。合格的细煤粉由气流带出磨外，粗的返回重磨。(3)高速磨煤机，包括锤击磨和风扇磨煤机两种。电厂多用风扇磨，转速为 300-500v/min。风扇磨煤机由叶轮、机壳、轴等组成，叶轮装有 812 块用耐磨、耐冲击材料制成的冲击板。原煤进入后被冲击板击碎，合格的煤粉因叶轮鼓风而被排出。风扇磨煤机结构简单，尺寸紧凑，金原耗量少，电耗低。其缺点是冲击板的磨损较严重，运行周期短，故多选用于褐煤以及挥发分高、可磨性指数打的烟煤，并应避免木块、石块、铁块等异物进入。煤粉炉要达到洁净发电，还必须在系统中
10、增加烟气净化设备，通过烟气的除尘、脱硫、脱硝，达到降低二氧化硫（So 2） 、氮氧化物（ Nox）和烟尘排放的目的。国内进行了许多脱硫技术的研究开发，出现了具有自主知识产权的循环流化床烟气脱硫、湿法烟气脱硫、半干法烟气净化等工艺。在大型锅炉上安装低氮氧化物（No x）燃烧器，使 Nox 排放水平控制在500mg/NM3，降低 40%左右。对于挥发分较高的煤种，采用低氮氧化物（No x）燃烧器配合空气分级燃烧，最大可降低 60%-70%的氮氧化物（ Nox）排放量。在我国还没有采用再燃烧技术降低煤粉锅炉氮氧化物（No x）排放的老电厂很多。在我国一些高校和科研所从稳燃角度出发，开发设计出一些新型
11、浓淡燃烧器，具有良好的氮氧化物（No x）减排物。在我国大型燃烧锅炉都配备 4 室以上的电场除尘器和多室的布袋除尘器，除尘效率达到 99.5%，根据大型煤粉锅炉的燃用煤种和电厂选用的磨煤机型式的不同，该炉的粉煤灰的细度也不同。如陕西神木的神华发电厂是我们国家的主力坑口电厂之一，它选用的制粉系统是高速磨煤机，转速为 300-500 v/min。风扇磨煤机由叶轮、机壳、轴等组成，叶轮装有 812 块用耐磨、耐冲击材料制成的冲击板。原煤进入后被冲击板击碎，合格的煤粉因叶轮鼓风而被排出。风扇磨煤机结构简单，尺寸紧凑，金原耗量少，电耗低。它的粉煤灰比较细。它的电除尘 1、2、3、4 电场的细度基本差不多
12、，没有 1 电场的粉煤灰的粒径大于其他电场的现象，粉煤灰的玻璃较多。根据当地煤炭资源情况它属于高灰。我们只要把粉煤灰中的钙充分消解后，我们做的就能达到 MU30 以上。如果粉煤灰中的钙不能充分的消解，做出来的砖都是裂纹。再就是山东淄博齐鲁石化热电厂，制粉用的是球磨机，它的电除尘 1、2、3、4 电场，1 电场的粉煤灰的粒径明显大于2、3、4 电场的粉煤灰粒径。该电厂用的煤是山西太原附近的煤，属于低钙型煤。我们用该电厂的粉煤灰做砖强度达 MU20 以上。2、 流化床锅炉循环流化床锅炉是近二十年来才发展起来的新一代高效、低污染的清洁燃烧技术，其主要特点在于燃料及脱硫剂经多次循环，反复地进行低温燃烧
13、和脱硫反应，炉内湍流运动强烈，不但能达到低 Nox 排放，90%的脱硫效率和较高的燃烧效率，而且具有燃料适应性广、负荷调节性能好，灰渣易于综合利用等优点，因此在国际上得到了迅速的商业推广。(1)循环流化床脱硫机理循环流化锅炉脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型脱硫技术，通常采用炉内添加石灰石等脱硫剂在燃烧的同时实现脱硫，其工作原理是燃料和作为吸收剂的石灰石粉送入燃烧室下部，一次风从布风板下送入，二次风从燃烧室中部送入，气流使燃料颗粒、石灰石粉和循环灰一起在循环流化床内强烈扰动并充满燃烧室，天然石灰石是一种致密的不规则结构，主要成分是碳酸钙（CaCo 3） ，石灰石在炉内经过煅烧后分解，颗粒中
14、的二氧化碳（Co 2）析出，碳酸钙（CaCo 3）颗粒就变成多孔的氧化钙（CaO）颗粒，孔隙率和表面积均有极大增加。氧化钙颗粒中由于大量气孔的存在，以及表面积的大大增加，一方面有利于贮集反应产物，另一方面可以使反应气体穿透至颗粒内部进行反应，因此大大加速了氧化钙（CaO）与二氧化硫（So 2）反应生成硫酸钙（ CaSo4）的机会，于是原煤中的硫就被固化为硫酸钙进入灰渣中，最后排出床层，以达到脱硫的目的。氮氧化物（No x）排放低是循环流化床锅炉另一个非常吸引人的特点。运行经验表明，循环流化床锅炉的氮氧化物（No x）排放范围为 50150mg/MJ 或 40-120mg/MJ。循环流化床锅炉氮
15、氧化物（No x）排放低是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生产氮氧化合物（No x） ；二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为氮氧化合物（No x） ，并使部分已生产的氮氧化合物（No x）得到还原。(2)循环流化床锅炉相比煤粉锅炉的优势对燃料适应性特别好。循环流化床锅炉通过分离器及返料阀组成飞灰再循环系统，煤质的燃烧产生的飞灰循环量大小的改变可调节燃烧室内的吸热量及床料温度，只要燃料燃烧产生的热值大于把燃料本身燃烧所需空气加热到温度温度（850950）所需的热量，这种煤就可以在流化床内稳定燃烧，因此，各种煤几乎都可在流化床锅炉中燃烧，用来烧各种劣质燃料最好不过。对于燃料煤质量供给不稳定的企业是一种比较好的选择。燃料系统比较简单。流化床锅炉是适合于燃用宽筛分燃料（煤粒度要求为粒度范围010mm，50%切割粒径 d=2mm）,燃料的制备破碎系统大为简化。燃料效率高。对常规的煤粉锅炉，若煤种达不到设计值，效率一般可达到 895%，而循环流化床锅炉采用飞灰再循环结构，燃烧效率可达到 9599%。负荷的调节范围宽，调节性能好。煤粉锅炉的负荷调节范围通常在 70110%，在低负荷时煤粉炉需投油机进行助燃；而循环流化床锅炉由于炉内有大量床料，蓄热能力强，采用了飞灰再循环系统，调节范围要比煤粉宽的多，一般为 30110%。燃烧污染物排放低。向循环流化床
