CN107987915A - 粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法 - Google Patents

Abstract

粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法，针对电站锅炉在高钠煤燃烧过程中添加高岭土以缓解结渣问题时，无法精确控制掺配比例及高岭土添加剂无法循环利用等问题，采用单独的磨粉机磨制高岭土，并将磨好的粒径范围稍大于煤粉的高岭土存放在粉仓中，按配比的需要将高岭土直接送入一次风管与煤粉混合，参与燃烧，将除尘器中的粉煤灰进行分离，取出大粒径粉煤灰进行酸洗、过滤及干燥处理，并对处理后的粉煤灰进行成分分析和灰熔融特性测试，当这些处理过的大颗粒中Na₂O质量百分比小于2%且软化温度高于1300℃时，将其送入粉仓重新磨制。本方法一方面实现了高岭土添加剂的循环利用，降低了企业的原料成本，另一方面也可精确地控制高岭土的掺配比例。

Description

粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法

技术领域

本发明属于火力发电领域，涉及粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法。

背景技术

目前，我国电站锅炉主要以煤作为主要燃料。新疆准东煤田已探明储量达到3900亿吨，是我国最大的整装煤田，也是我国未来重点发展的能源基地之一。然而，准东煤中钠含量较高，其灰成分Na₂O含量大多超过5%，远高于普通煤种灰中Na₂O含量水平（通常<1%）。煤中水溶性钠和酸溶性钠在燃烧过程的高温环境中容易气化，当烟气温度降低时，一部分气相钠的化合物会在受热面管壁凝结，形成熔融态的液膜，进而黏附其他固体灰颗粒，将引起严重的结渣；还有一部分会在灰颗粒表面凝结，并在灰颗粒表面形成熔融态的膜，这些灰颗粒可直接黏附在受热面或沉积物表面上，引起结渣。

为了缓解高钠煤燃烧过程中严重的结渣问题，常采用的方法是在煤燃烧过程中添加硅铝基高熔点添加剂。受当地矿物资源分布情况限制，目前采用的添加剂主要是高岭土。高岭土在高温条件下可与烟气中由煤燃烧释放的气相碱金属发生物理化学反应，降低烟气中气相碱金属浓度，从而能够有效地缓解准东煤的结渣问题。然而，目前在高钠煤燃烧过程中添加高岭土存在以下问题：

1）在高岭土添加的过程中，通常是将高岭土和原煤一起送入原煤斗，进而一起送人磨煤机并一起被磨制。由于高岭土矿物和煤的可磨性系数差别较大，研磨后送入锅炉的煤粉与高岭土粒径并不一致；另一方面，在此过程中，仅能控制添加剂与煤粉在进入煤仓时的比例，而实际送入锅炉参与燃烧的添加剂比例无法精确控制。当高岭土含量较少时，无法起到缓解结渣的作用；而高岭土太多，则给锅炉带来更大的灰渣显热损失和更严重的管道磨损问题；

2）随着高岭土用量的增加，高岭土矿的价格已大幅度上升，严重增加了企业的成本；然而，高岭土在参与燃烧后，仍有部分未与气相碱金属发生反应，或仅灰其颗粒表面凝结了一层碱金属化合物。在通过简单分离或分离后除去表面一层碱金属化合物后，这些灰颗粒可继续作为燃煤添加剂用于缓解结渣。因此，高岭土在高钠煤燃烧过程中具备可循环重复利用的条件，但现有的技术无法实现分离并达到这一目的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法，能够实现高岭土添加剂的循环利用，减少固体废弃物排放，达到降低企业成本的目的。

为达到这一目的，本发明采用的技术方案是：

1）将高岭土送入单独的磨粉机中研磨；

2）将磨好的高岭土粉末进行分离，选出颗粒粒径小于180微米的高岭土粉末存放在粉仓中；

3）将高岭土按需求送入一次风管，与煤粉充分混合，使其与煤粉一并在炉膛内参与燃烧；

4）将除尘器中的粉煤灰进行分离，将粒径小于120微米的粉煤灰颗粒分离出来送入灰仓中，而粒径大于120微米的粉煤灰颗粒选出备用；

5）将粒径大于120微米的这一部分灰颗粒进行酸洗，过滤，将酸洗与过滤后的废液排入废液罐中，而将酸洗、过滤后的粉煤灰进行干燥；

6）对干燥后的大颗粒粉煤灰开展实验分析，将满足ST值超过1300℃，钠的含量小于2%的粉煤灰送入磨粉机重新参与磨制，实验高岭土的循环利用，而将不满足上述要求的粉煤灰重新送回灰仓中。

与现有技术相比，本发明粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法，将高岭土单独磨制，磨好后直接送入一次风管与煤粉混合参与燃烧，在磨制高岭土的过程中，设定其最大粒径稍大于煤粉粒径，而在除尘器后分离出较大颗粒，进行酸洗、过滤和干燥后，重新送入磨粉机，实现了高岭土的循环利用，具有以下优点：

1、该方法可以精准的控制送入锅炉的高岭土重量；

2、该方法实现了高岭土的循环利用，可降低企业的原料成本。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，在准东地区不同矿区取了四种高岭土和四种高钠煤。对取得的高岭土进行成分分析和灰熔融特性分析，获得结果如下表所示，四种高岭土的硅铝含量均较高，其中SiO₂含量均超过57%，Al₂O₃的含量均超过15%，其他物质的含量都较低；四种高岭土的熔点都较高，仅K2样品的软化温度为1380℃以外，其他三种样品的软化温度都超过1400℃。从四种高岭土的成分分析和灰熔融特性分析可见，均满足做为添加剂的条件。

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下表为四种高钠煤样品的工业分析、灰成分分析和熔融特性分析，可以看出四种高钠煤灰成分普遍偏低，最高仅为8.32%，而挥发份含量则较高，均超过30%。在煤灰中Na₂O含量均较高，超过4%，属于极易结渣煤种；相应的，SiO₂和Al₂O₃的含量则与国内其他煤种相比较低。

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在燃烧过程中，将高岭土按质量百分比为5%直接送入一次风管与煤粉混合参与燃烧，将分别取出粉煤灰进行分析，如下表所示。

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将四种粉煤灰进行筛分，将筛分后小于120微米的灰颗粒送入灰仓，而将筛分后大于120微米部分进行成分和灰熔融特性分析，结果如下表所示，Na₂O含量约在2%左右，软化温度在1250℃左右。

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对四种分离出的大于120微米的粉煤灰进行酸洗，过滤，干燥等步骤进行处理，将酸液获得的样品进行分析，所得结果如下表所示，从表中可见，由于PA2的软化温度低于1300℃; 而PA3中Na₂O含量为2.18%，高于2%因此PA2和PA3均不满足循环利用的要求，直接将其送入灰仓；而PA1和PA4两种处理后的粉煤灰的Na₂O质量百分比均小于2%，熔点均大于1300℃，因此这两种粉煤灰满足循环利用的要求。可将PA1和PA4送入磨粉机中循环利用。

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最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，按照本领域的普通技术和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对妨碍上述结构做出的其他多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将高岭土送入磨粉机中研磨；

2）将磨好的高岭土粉末存放在粉仓中；

3）将高岭土按配比需求，与煤粉充分混合，并参与燃烧；

4）将除尘器中的粉煤灰进行分离，将小粒径粉煤灰颗粒直接送入灰仓，而大粒径粉煤灰选出备用；

5）采用溶液浸渍选出的大粒径粉煤灰，并过滤、干燥；

6）对干燥后的大颗粒粉煤灰开展实验分析，将满足要求的粉煤灰送入磨粉机重新磨制，而将不满足要求的粉煤灰送回灰仓。

2.根据权利要求1所述的粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法，其特征在于：采用磨粉机将高岭土磨碎，送入粉仓的粉煤灰粒径设置为小于180微米。

3.根据权利要求1所述的粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法，其特征在于：粉仓中的高岭土直接送入一次风管与煤粉混合。

4.根据权利要求1所述的粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法，其特征在于：除尘器中对粉煤灰进行分离的判定粒径为120±10微米。

5.根据权利要求1所述的粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法，其特征在于：采用浸渍大粒径的粉煤灰为酸性溶液，如盐酸，硫酸等。

6.根据权利要求1所述的粉煤灰中高岭土基燃煤添加剂的循环利用方法，其特征在于：大粒径颗粒用于循环需满足氧化钠含量低于2%且软化温度高于1300℃。