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电厂粉煤灰综合利用

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火电厂固体三废综合利用途径
由于阳城电厂一期除灰系统设计为水力除灰方式，湿灰的利用途径较少，仅是煤矿采空区回填在少量利用，大部分用于无害化填埋深沟造田方式。二期为干除灰系统，基本可以全部直接利用，2011年通过积极寻找合作伙伴，推广二期粉煤灰利用，用于水泥厂、搅拌站、修路等项目，年利用粉煤灰约40万吨；通过所属多经公司自建的年产1.2亿块粉煤灰蒸压砖及年产15万立方加气混凝土砌块的砖厂，直接利用粉煤灰、炉渣、脱硫石膏等各种废弃物约4.5万吨（目前因受市场因素影响，砖厂未达到设计产能，按设计产能可消耗粉煤灰、脱硫石膏、炉渣约32万吨）；通过与晋城当地石膏深度加工企业合作，2011年利用脱硫石膏约2000吨（河南部分地市于2012年开始大量拉运脱硫石膏用于石膏建筑材料的生产，仅河南全年可利用石膏约10万吨，润城当地石膏建材厂于10月份投产，每天可消耗石膏500吨，目前已达成了合作意向，北留镇当地还有两家石膏建材厂，目前正在试生产阶段，也已达成合作意向）；剩余的粉煤灰、脱硫石膏、炉渣全部用于无害化填埋深沟，覆土后可用于造田及种植名贵绿植。
拟扩建年产15万立方的加气块生产线
为了更好的完成阳城电厂节能减排指标，履行好应尽的社会责任，同源公司投资建设的砖厂拟扩建年产15万立方的加气块生产线。该项目计划于十二五期间完成可研的编制及资金筹集，并争取开工建设。
（1）生产工艺
该生产线利用粉煤灰、水泥、石灰、石膏、铝粉生产粉煤灰加气混凝土砌块，用饱和蒸汽作为养护介质，用料浆浇注发泡成型、六面切割及蒸压釜高压养护。此工艺机械化、自动化程度较高，技术水平先进。工艺设备选择经济合理，既能保证产量，又能保证良好的产品质量。
原料由汽车运进厂区，储存在水泥仓或料场内；粉煤灰由气力输送泵送至粉煤灰仓。其中，生石灰经球磨机磨细后送至仓中储存备用。生产加气混凝土砌块时，将各种原料运至配料工段待用。在配料工段，将粉状物料与料浆分别计量，加入浇注搅拌机中，适当加水、加温进行搅拌，最后浇注到模具中。料浆在模具中发气、膨胀、硬化，然后将坯体切割成所需规格后送入蒸压釜中蒸养，成品经检验后入库。空模具经清理刷油后重新使用。
1）原料制备
粉料的制备：生石灰由鄂式破碎机粗碎后，出料粒度在20～80mm之间；粗碎后经斗式提升机送入粗石灰仓中储存；进入双仓球磨机粉磨，细度为80微米孔筛筛余9～14%。细粉料经斗式提升机送入细石灰粉仓中备用。
脱硫石膏粉由水泥散装车运进厂区经气泵送入石膏粉储料仓备用。
料浆的制备：粉煤灰经变频调速螺旋给料机送入制浆罐计量，随后脱硫石膏粉经计量后加入到制浆罐中一起加水搅拌制成比重为1.42～1.45的浆体，然后经渣浆泵送入料浆储罐中储存备用。
2）配料浇注
此工段是将制备好的原料，按照工艺配方，通过自动控制系统进行恰当而准确的配合，即：将备用的细石灰粉与水泥分别经石灰水泥计量斗累计称量，备用的粉煤灰、石膏浆经计量罐称量，铝粉经计量后一次加入搅拌浇注罐内，经加温，搅拌5～7分钟制成温度为40～45℃左右的、符合工艺要求的料浆进行浇注成型。一次浇注量用于浇注一个模具，模具规格为4.2x1.2x0.6m。此工艺为固定浇注。
3）静停初养
浇注完成后，由摆渡车和牵引机将模具车拉入静停室内进行1.5～2h的静停，要求室内温度在40～45℃，使坯体内水化反应充分，恰当发泡，稳定硬化，达到一定的切割强度。
4）切割
从静停室中出来的坯体，先通过定点吊车吊起模框进行脱模，然后，吊起模底板放在切割机切割台上，按要求规格用纵横钢丝进行切割。切割尺寸偏差在1.5mm以内。
5）蒸养
此工艺采用直径2.0米，长270米的蒸压釜进行蒸压养护。采用的蒸养制度为：进出釜0.5小时，抽真空0.5小时，升压1.5小时，恒压7小时，降压1.5小时，养护周期为11小时。每天循环2次。
蒸汽由电厂余热蒸汽提供1.25Mpa的蒸气，恒温压力1.2Mpa，温度为195℃左右。
6）养护及成品堆场
蒸养结束后由卷扬机将蒸养小车连同制品拉出至釜后轨道上，再将小车运至成品堆场，由龙门卸砖机将小车上的砖夹至成品堆场，同时进行外观检验，分级堆放。设计成品堆场的占地面积约4000m2，储存期为15天。
生产工艺流程图
水泥散装车 粉煤灰仓、石膏粉
水泥仓 螺旋输送机
螺旋输送机 制浆罐
泥浆泵
块状石灰 料浆储罐
粉磨输送 料浆计量罐
600立方生石灰粉仓
仓式泵
输送管道
细胶结料仓
螺旋输送机
水泥、石灰计量斗
人工称量 铝粉搅拌机 螺旋浇注搅拌机
模具及浇注摆渡车 废浆 泥浆泵
浇注牵引机
静 养 室 大废浆罐
双梁定点吊车 泥浆泵
地面翻转切割机 废浆槽 废浆罐
双梁定点吊车
蒸 养 车
进釜固定卷扬机
釜前导向滑轮
φ2.0米蒸压釜
出釜移动卷扬机
定点天车
回车牵引机
成品输送车、堆场
拟建石膏板、建筑石膏粉及石膏球等综合利用项目
围绕脱硫石膏的综合利用，拟新建石膏板、建筑石膏粉及石膏球等综合利用项目，用于保温材料、建筑材料及水泥混凝剂的生产，计划于十二五期间完成石膏球加工厂的可研编制、资金筹集，并争取开工建设。
脱硫石膏（FGD石膏）是燃煤电厂采用湿式石灰／石灰石一石膏法排烟脱硫的副产品，它的主要成分是二水硫酸钙，由烟气中S02和CaC03或Ca0反应而得。
（1）脱硫石膏的特性
脱硫石膏的主要成分是二水硫酸钙晶体CaSO4·2H20，与天然石膏的物理化学性能具有相同的规律，烟气脱硫石膏呈粉状，颗粒较细，平均粒径约40um – 60um。在扫描电镜下可观察到，脱硫石膏颗粒外形完整，水化后晶体呈短柱状，径长比在1.5-2.5，结构紧密。脱硫石膏中二水硫酸钙的含量一般都在80%以上。
（2）脱硫石膏资源化利用的必要性和可行性
脱硫石膏单就其有效成分含量而言，可以作为优质的石膏原料。目前，石膏工业的增长率随全球经济的复苏起速增长，脱硫石膏在建筑材业中的应用越来越广泛。
（3）脱硫石膏在建材行业应用的现状
1）水泥缓凝剂
在水泥生产中，必须加入CaS04作调节凝结速度的原料，一般占成品水泥重量的3% -5%。把脱硫石膏应用到水泥中国内外都有大量成功的范例，其特点是不加工或简易加工就可直接加在水泥生产流程中。简易加工就是将其含水量在10%的粉状FGD石膏加工成球、成块后，就如同天然石膏一样在原有生产线中计量加入。脱硫石膏与天然石膏在物理性质、化学性质和矿物组成方面都相近，脱硫石膏能够代替天然石膏用作水泥缓凝剂，适宜掺量可提高水泥的抗压、抗折强度。
2）石膏板
石膏板是以建筑石膏为主要原料制成的一种材料。它是一种重量轻、强度较高、厚度较薄、加工方便以及隔音绝热和防火等性能较好的建筑材料，是当前着重发展的新型轻质板材之一。
3）石膏砌块
石膏砌块作为一种新型内隔墙材料，以其质轻、强度高、施工快捷、永不开裂和增加使用面积等诸多优点，已被建筑界广泛认可。
4）粉刷石膏
粉刷石膏具有与基层粘结牢固，不起壳，不开裂的特性。其是以建筑石膏为主要成分，掺人少量工业废渣、多种外加剂和集料制成的气硬性胶凝材料二作为新型抹灰材料，它既有建筑石膏快硬早强粘结力强、体积稳定性好、吸湿、防火、轻质等优点又克服了建筑石膏凝结速度过快、粘性大和抹灰操作不便等缺点。
5）脱硫建筑石膏
脱硫石膏通过干燥、煅烧、粉碎等工艺处理，进而得半水石膏，作为石膏基建筑的胶凝材料，大多数是半水石膏( CaSO4·1/2H20)，因此半水石膏常被为脱硫建筑石膏。脱硫建筑石膏的技术指标达到了国家标准的要求，其中抗折、抗压强度分别高于国家标准建筑石膏强度要求值，是优质的建筑石膏，可以作为多种石膏制品的原料。
6）脱硫石膏保温砂浆
脱硫石膏是一种很好的胶凝材料。脱硫石膏基无机保温砂浆相对于传统的水泥基无机保温砂浆具有低容重、低收缩、体积稳定性好等特点。同时具有突出的防火性能，非常适用于外墙内保温系统。
以上生产及设备工艺成熟，阳城电厂在十二五期间将积极完成以上项目的可研及与相关企业达成合作意向，通过引进资金和技术，条件成熟后将积极推进脱硫石膏综合利用项目的实施。
3.拟建粉煤灰烧结陶粒综合利用项目
粉煤灰的化学构成与粘土质类似，主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和未燃尽碳，粉煤灰陶粒以粉煤灰（干排灰或湿排灰）为主要原材料（掺加量一般大于95%）经过计量、混合搅拌、造粒、成球和1000°C以上焙烧等工艺过程形式的一种轻质、高强、多功能的新型材料。粉煤灰烧结陶粒具有容量轻、强度高、导热系数低、耐火、抗渗、吸音、化学稳定性好等特点，比天然石料具有更为优良的综合性能。粉煤灰陶粒项目是目前切实可行的一种粉煤灰综合利用途径，围绕这一项目，计划于“十二五”期间完成粉煤灰陶粒项目的可研编制、资金筹集，或寻求合作伙伴，引进资金和技术，并争取在“十三五”期间开工建设。
（1）粉煤灰烧结陶粒特性
1）密度小、质轻。粉煤灰陶粒自身的堆积密度小于1100kg/m3，一般为300～900kg/m3。以粉煤灰陶粒为骨料制作的混凝土密度为1100～1800kg/m3，相应的混凝土抗压强度为30.5～40.0Mpa。陶粒的最大特点是外表坚硬，而内部有许许多多的微孔。这些微孔赋予陶粒质轻的特性。200号粉煤灰陶粒混凝土的密度为1600kg/m3左右，而相同标号的普通混凝土的密度却高达2600kg/m3，二者相差1000kg/m3。
2）保温、隔热。粉煤灰陶粒由于内部多孔，故具有良好的保温隔热性，用它配制的混凝土热导率一般为0.3～0.8W/（m·k），比普通混凝土低1～2倍。所以，陶粒建筑都有良好的热环境。
3）耐火性好，陶粒具有优异的耐火性。普通粉煤灰陶粒混凝土或粉煤灰陶粒砌块集保温、抗震、抗冻、耐火等性能于一体，特别是耐火性是普通混凝土的4倍多。对相同的耐火周期，陶粒混凝土的板材厚度比普通混凝土薄20%。此外，粉煤灰陶粒还可以配制耐火度1200℃以下的耐火混凝土。在650℃的高温下，陶粒混凝土能维持常温下强度的85%。而普通混凝土只能维持常温下强度的35%～75%。
4）抗震性能好。陶粒混凝土由于质量轻，弹性模量低，抗变形性能好，故具有较好的抗震性能。
5）吸水率低，抗冻性能和耐久性能好。陶粒混凝土耐酸、碱腐蚀和抗冻性能优于普通混凝土。250号粉煤灰陶粒混凝土，15次冻融循环的强度损失不大于2%。陶粒混凝土是一种优良的建筑材料，应大力推广使用。

粉煤灰陶粒的主要特性：圆颗粒、粗糙多细孔的表面、封闭的多细孔内部结构
典型粉煤灰陶粒物理力学性能
名称
单位
指标
名称
单位
指标
粒径级配
mm
5-20连续
堆积密度
Kg/m3
650-850
表观密度
Kg/m3
1,250-1,450
≤15%
筒压强度
MPa
≥5
≤38%
吸水率

≤1.7%
孔隙率

≤0.17%
含泥量

≤0.02%
烧失量

≤1.2
硫化物、硫酸盐

≤3.4%
粒型系数

A/0.4; B/0.3
利用陶粒这些优异的性能，可以将它广泛应用与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门，应用领域越来越广，还在继续扩大。在陶粒发明和生产之初，它主要用于建材领域，由于技术的不断发展和人们对陶粒性能的认识更加深入，陶粒的应用早已超过建材这一传统范围，不断扩大它的应用新领域。现在陶粒在建材方面的应用，已经由100%下降到80%，在其他方面的应用，已占20%。随着陶粒新用途的不断开发，它在其他方面的比例将会逐渐增大。
（2）陶粒生产工艺流程
该项目的主要生产设备为原料处理系统、原料计量系统、原料搅拌系统、成球系统、烧结机、PLC控制系统、生料球输送系统、成品输送系统、灰尘收集过滤系统、空气压缩机。
生产粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主要原料，加入一定量的胶结料和水，掺部分粘土及无烟煤混合成球，在1200℃~1300℃高温下烧结而成。工艺流程如下图所示。

（3）陶粒应用
1) 60%的陶粒用于生产陶粒混凝土制品(墙板和砌块) , 在保证强度基础上可减少水泥用量，减轻重量，增加保温、隔声性能。主要用于高层建筑的框架填充墙、节能建筑的保温墙、多层建筑的内外承重墙及隔墙。
2) 约有15%配制成高强陶粒混凝土, 通过泵送工艺、滑模施工或现浇高层建筑。与普通混凝土相比, 用陶粒混凝土现浇的高层建筑自重可减轻16% -27% , 工程综合造价降低4% - 7%。

高层建筑

●北京五洲皇冠假日酒店                 ●北京国际会议中心           ●泵送陶粒混凝土
3) 约有5% 的陶粒配制成高强混凝土用于建筑和市政桥梁结构。可缩小构件截面尺寸, 减轻荷载, 节约钢材和其他材料用量, 降低工程造价、加快施工进度。

●Medway大桥位于英国罗彻施特（Rochester),全长约1000米，中间最长跨度约150米，桥梁板均为粉煤灰烧结陶粒配置的轻骨料混凝土，自重减轻22%，承载能力提高10%。
●南京长江大桥，建于1968年，全长4589米，共有262孔，其中正桥10孔，引桥252孔；共有9个桥墩。正桥桥梁由十孔钢梁组成，其中浦口岸第一钢梁跨度为128米，其余九孔美孔跨度为160米。大桥的公路行车道板首次采用陶粒轻质混凝土，减少了钢梁的用钢量、降低了大桥的造价。
●昆明高呼公路杨家村大桥，长1103m,位于滇池草海边缘，软流塑状深层软土，采用轻骨料混凝土降低地基承载力，轻骨料采用高强页岩陶粒，桥面铺装：LC30、防撞护墙：LC25、箱梁和盖梁LC40、墩柱与承台：LC30、管桩：普通混凝土C60、混凝土总量：3079m3。
4) 陶粒混凝土具有良好的耐火性能, 可直接用于高温窑炉及烟囱的耐火内衬。

5) 陶粒混凝土强度高、耐酸碱、耐候、耐水、耐火等特性, 吸声系数高、频带宽, 是公路声屏墙理想的建筑材料。用陶粒和水玻璃胶结而成的吸音砖或吸音板可广泛用于剧场、电影院、会议厅、多功能及文化娱乐场所等。
6) 陶粒表面粗糙坚硬、耐磨、抗滑、抗冻融等特性, 用于筑路工程, 可显著提高道路的抗滑性能,提高车辆行驶安全性。

7) 粉煤灰陶粒混凝土具有隔热、抗渗、抗冲击、耐热、抗腐蚀等性能, 是地下建筑工程、造船工业及耐热混凝土等工程的首选骨料。
8) 陶粒具有多孔、吸水和不软化等特点, 可用作水的过滤剂、花卉的保湿载体和蔬菜无土栽培等。

（4）项目投资及效益
年产50万m3 的陶粒项目(年消耗40万吨粉煤灰) , 总投资预计3500万元左右。建厂以后, 每年除了可以节约1000万元排放粉煤灰的费用, 还可以实现陶粒产品的利润在1000-2000万元之间。因此粉煤灰陶粒项目有着很好的经济效益和社会效益。经济技术指标, 见下表。
经济技术指标
年产规模/万m3
3
5
10
20
50
设备投资/万元
300
450
850
1680
3500
厂房面积/m2
400
400
600
1100
3000
生产人员/ (人/班)
5
5
6
6
10
单位成本/ (元.m - 3 )
40(不计粉煤灰)
投资回收期/ a
2 -4
4.调研考察粉煤灰提炼氧化铝项目
中国是一个铝土矿资源短缺的国家, 以粉煤灰为主要原料从中提取氧化铝这一技术的产业化应用有着重要的现实与战略意义。从粉煤灰中提取氧化铝或铝盐工艺有很多，但主要有碱法烧结和酸浸法两类。大唐国际再生资源有限公司利用高铝粉煤灰提取氧化铝联产活性硅酸钙不但少用铝土矿,而且有效地实现了废弃资源(粉煤灰) 的综合利用与节能减排，是目前这一技术应用实施的示范项目。
阳城电厂粉煤灰中的氧化铝含量高,约31 % ,满足从粉煤灰中提取氧化铝的基本要求，但这项应用工艺还不够成熟，成本过高，商业化风险较大，根据工艺要求还要配套较大型水泥厂，因此该项目是阳城电厂“十二五”以后综合利用开发的谨慎考虑项目，计划于“十二五”期间完成这一项目的调研工作，待投入和产出发生明显变化且有利于综合利用时，通过合作开发等方式择机建设该项目。