CN1076182A - 燃煤锅炉生产水泥的技术 - Google Patents

Abstract

一种将燃煤锅炉燃烧时产生的粉煤灰及炉渣直 接变为水泥熟料的技术，适用于各型工业锅炉，特别 是大型煤粉锅炉。该技术从根本上解决了工业锅炉 的废渣污染问题，并较好地结合了煤中的有害成分 ——硫的化合物，减少其排放量，使其变废为宝，具有 显著的经济效益和良好的社会效益。

本发明的工艺过程是：

煤+钙基外加剂—→粉磨—→(成型或不成型) —→送入锅炉—→炉内燃烧反应—→灰渣收集(熟 料)—→加缓凝剂粉磨—→包装—→出厂。

Description

一种将燃煤锅炉燃烧时产生的粉煤灰及炉渣直接变为水泥熟料的技术，适用于各型工业锅炉，特别是大型煤粉锅炉。该技术从根本上解决了工业锅炉的废渣污染问题，并较好地结合了煤中的有害成份-硫的化合物，减少其排放量，使废气污染也大大减轻，具有显著的经济效益和良好的社会效益。

燃煤锅炉主要是用于各种场合下的供热、供汽、发电等。由于燃煤含有一定的灰份（10-50%）和一定的硫化合物（0-15%），因此，燃烧时会产生大量的灰渣和SO₂（或SO₃）等污染物，这些物质排入环境中，严重的污染了大气、江河及农田等。目前解决煤粉污染的方法很多，如粉煤灰制砖、粉煤灰作混合材生产水泥、炉渣铺路等。这些方法都是在煤灰排出后，再行对其处理的，不仅需要专门的运输设备和机械及大量的投资，而且在生产中还会造成严重的二次污染。有些煤含有大量的可燃硫，燃烧时产生SO₂和SO₃，它们排入大气会形成酸雨、酸雾，对人类的生存构成极大的危害。目前解决硫污染的办法是尽量使其吸收到某种物质当中，即脱硫技术。脱硫技术一般分为前脱、中脱和后脱。前脱是在用煤前对煤进行处理，除去煤中的硫。中脱是指在炉中燃烧时采用加入吸收剂（如石灰石）的办法来吸收硫，使燃烧变成的硫化合物变为硫酸钙，但目前只是在低温沸腾炉中使用。后脱是指对燃烧后的烟气进行洗涤，吸收其中的SO₂和SO₃。这些方法已经发挥了一定的作用;但是，由于工艺复杂、设备庞大、控制要求严格、投资大，很多地方仍没有采用，因此，大量的SO₂及SO₃仍排入大气。为了从根本上解决粉煤灰的污染，并有助于减少SO₂和SO₃的排放，本发明研究了一种能在高温煤粉锅炉（燃烧温度大于1000℃）燃烧的同时，使产生的粉煤灰直接变为水泥的技术。并能一定程度上减少SO₂和SO₃的排放污染。该技术工艺简单，投资小见效快，生产成本极低，生产的水泥性能优良。

本发明的核心是根据煤种的不同以及煤灰成份的不同，选择一定的外加剂配方，在不改变原锅炉的结构，不影响锅炉正常燃烧和出力情况下，经锅炉内的高温燃烧反应，使排出的灰渣变为低钙水泥熟料。

本发明的工艺过程是：

煤+钙基外加剂→粉磨→（成形或不成形）→送入锅炉→炉内燃烧反应→灰渣收集（熟料）→加缓凝剂粉磨→包装→出厂。

外加剂可与煤一起粉磨，也可以单独粉磨后与煤粉混合，然后，直接利用原锅炉作为该水泥的煅烧反应器，使该混合物在炉中燃烧，在锅炉尾部收集下的物料即为该水泥的熟料。熟料加一定量的缓凝剂粉磨后即可获得性能良好的水泥。

本发明的外加剂主要由钙质原料（或石灰质）、石膏质（或无机硫质）及铝质原料配制而成，其化学成份根据煤种及煤灰成份的变化而变化，其化学成分（按纯氧化物计）的范围为（%）：

SiO₂Al₂O₃CaO Fe₂O₃SO₃

2-8  5-35  65-85  0.5-5  1-10

另外还有少量的杂质。若采用石灰质原料，成份中还应包含相应二氧化碳等烧失量。外加剂的掺量主要根据煤灰的成份确定。使混合煤（掺入一定外加剂的煤）的综合灰份中的成份满足（重量%）：

Al₂O₃/SO₃＞3 CaO/（SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃）＞0.25

外加剂的掺入量约为煤的15-35%。

本发明应用于煤灰含铝较高及含钙较高的煤效果更好，煤种可以是无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤等各种含灰分的固体燃料。生产时须将煤及外加剂粉磨至一定的细度，并混合均匀，一般应控制在0.088mm方孔筛筛余小于10%，并严格控制外加剂的比例，保证混合煤的热值及成份的稳定性，粉磨后的物料（混合煤粉）可直接喷入锅炉内进行反应，生成并排出炉外的固体物料即为所生产的水泥熟料。锅炉内燃烧温度一般应大于1100℃左右，否则化合反应很难进行完全。

本发明使用煤粉锅炉具有较大的优越性，特别是液态排渣的电站煤粉炉。因为一般煤粉锅炉燃烧时，煤粉颗粒受到极高的升温速度影响（升温速度可达10⁵-10⁶℃/S），可大大降低水泥熟料化学反应的活化能，加快反应速度。

本发明的一大优点是基本不影响锅炉的正常运行和出力，无需改变操作系统及操作规程。只要物料在炉内高温区停留一定时间，即可反应生成水泥熟料。对锅炉的影响可分述如下：

1.燃烧：配入添加剂后，燃料（混合煤）灰分一般增加5%-10%以下，热耗增加量小于5%，因此，对燃烧基本无异常影响，操作系统也无需进行大的变动。

2.燃烧完全程度：因为该技术加快了碳与氧的化学反应速度，因此，有利于燃烧的完全程度，即使有时有还原气氛，对燃烧也有一定益处。

3.锅炉寿命影响：应用该技术后会增加灰含量，但增加量不大，对锅炉磨损不会造成显著的影响;生产中排出气体含硫量减少，可减少锅炉过热器、省煤气、预热器的腐蚀。

4.结渣：外加剂及石灰石的加入可使灰渣的熔点降低，对液态排渣锅炉有利，但对固体排渣锅炉可能使操作温度有一定的降低。

本发明生产的水泥是一种节能低热水泥，可用于各种工程建设。具有很好的耐久性。

本发明的实施例是在35T/H煤粉锅炉上实现的，实际生产结果表明，该水泥凝结时间正常，安定性合格，耐久性良好，标号可达325^＃，425^＃以上。

35 T/H锅炉生产数据：

编号	安定性	凝结时间	抗折强度		抗压强度
							初凝    终凝	7天	28天	7天	28天
		1	合格	1∶05    3∶10	36	71						182	376
2	合格						1∶15    4∶15	48	82	213	427
		3	合格	4∶04    5∶30	46	94						231	439
4	合格						3∶10    4∶47	43	87	224	431

注：凝结时间为小时：分钟，强度为Kg/cm²

本实施例的外加剂成分为（%）：

SiO₂Al₂O₃CaO Fe₂O₃MgO SO₃烧失量

3.58  6.97  50.67  0.94  0.74  2.58  34.68

扣除烧失量后的成分为：

SiO₂Al₂O₃CaO Fe₂O₃MgO SO₃

5.36  10.67  77.57  1.44  1.13  3.95

外加剂的加入量为混合物的18-25%

煤灰的化学成分为（%）：

SiO₂Al₂O₃CaO Fe₂O₃MgO

56.6-60.8  18.7-24.5  1.75-4.98  3.86-5.95  1.2-1.96

煤及外加剂粉磨细度为0.088方孔筛筛余小于8%，灰份含量32-37%。

Claims (5)

1、一种将燃煤锅炉燃烧时产生的粉煤灰及炉渣直接变为水泥熟料的技术，适用于各型工业锅炉，特别是大型煤粉锅炉，其特征在于，直接利用原锅炉作为该水泥的煅烧反应器，将外加剂与煤混合，并使该混合物在炉中燃烧，在锅炉尾部收集下的物料即为该水泥的熟料，熟料加一定量的缓凝剂粉磨后获得性能良好的水泥。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于外加剂化学成分为（按纯氧化物计）（%）：

SiO₂Al₂O₃CaO Fe₂O₃SO₃

2-8  5-35  65-85  0.5-5  1-10

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于外加剂的掺入量为15-35%。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于燃烧温度为1100℃以上。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于所采用的外加剂与煤首先粉磨到细度为0.088mm方孔筛筛余小于10%。