循环流化床CFB锅炉灰渣综合利用专题报告

循环流化床（CFB）锅炉灰渣综合利用专题报告报告人：柳成亮总经理单位：山西国峰煤电有限责任公司内容介绍国峰公司简介1循环流化床（CFB）灰渣面临的困境2循环流化床（CFB）灰渣国内外研究现状3国峰公司开展的循环流化床（CFB）灰渣研究工作4一、国峰公司简介国峰公司负责的项目电厂项目通过的各项验收及荣誉奖项一、国峰公司简介山西国峰煤电有限责任公司成立于2012年10月，由晋能集团有限公司全资子公司晋能电力集团有限公司与山西文峰焦化科技有限公司共同出资组建。山西国峰煤电有限责任公司2×300MW低热值煤综合利用电厂粉煤灰综合利用项目城市集中供热项目城市污水处理厂负责建设运营运营运营建设运营生产用水灰渣热力循环经济和新城镇建设的典型项目一、国峰公司简介国峰电厂项目作为省重点工程项目，于2013年11月25日获得省发改委核准并开工建设，两台机组分别于2015年7月30日、10月3日通过168小时满负荷试运行正式投产发电。国峰电厂项目通过的验收及获得荣誉奖项1、档案专项验收2、达标投产验收3、绿色施工示范工程验收4、新技术应用示范工程验收1、“高质量等级优良工程”2、中电建协“全过程质量控制示范工程”3、国家能源局“基建安全标准化一级建设项目”4、2016年度“中国电力优质工程奖”5、2016年度“中国安装之星”二、循环流化床（CFB）锅炉灰渣面临的困境排量巨大、环保压力大缺乏规模化应用途径和依据二、循环流化床（CFB）锅炉灰渣面临的困境排量巨大、环保压力大我国已成为世界上电站循环流化床锅炉台数最多,总装机容量最大的国家。截止2015年，我国3000多台CFB锅炉排放的灰渣量约2亿吨，而且在未来呈迅速增长态势。2013年3月1日起施行的《粉煤灰综合利用管理办法》对新建电厂粉煤灰堆场(库)建设规模的限制，市场对CFB灰渣认知少需求低的现状。山西至2016年底在运CFB机组64台，总装机容量11635MW，其中晋能电力在建和已运行的CFB机组装机容量3700MW，全省CFB锅炉年排灰渣约1500万吨以上。山西耀光煤电有限责任公司晋能孝义2×350MW发电项目山西国峰煤电有限责任公司山西国金电力有限公司山西国锦煤电有限公司晋能大土河热电有限公司二、循环流化床（CFB）锅炉灰渣面临的困境缺乏规模化应用途径和依据CFB灰渣在脱硫过程中形成大量CaSO4和CaO，与煤粉炉粉煤灰相差很大，目前无法得到建材建工领域地普遍接受。CFB灰渣在应用中碰到的主要问题②凝结时间太快，大体积建材工程无法施工③吸水率大，无法制备高强建材①硫酸钙含量大，存在安定性潜在隐患④大量过剩，缺乏市场需求⑤颜色泛红，市场接受度低⑥缺乏相关标准指导应用⑦政府支持力量不够⑧关于相关的研究和规模化利用试验缺乏资金地支持三、循环流化床（CFB）灰渣国内外研究现状CFB灰渣的特性CFB灰渣利用途径三、循环流化床（CFB）灰渣国内外研究现状中和土壤的酸性，促进土壤有机质的分解，改良土壤CFB锅炉灰渣的特性提取富有高价值的金属元素主要化学组成是SiO2、Al2O3和CaO，而矿物组成中含有大量的偏高岭土、石灰和硬石膏，CFB灰渣的CaO、SO3及游离CaO含量均高于粉煤灰。CFB灰渣颗粒形貌极其不规则且疏松多孔，火山灰活性很高。CFB锅炉灰渣利用化学应用农业应用建材应用地聚物产品加气混凝土水泥混合材四、国峰公司开展的循环流化床（CFB）灰渣研究工作前期调查研究准备目前取得的成果下一步研究工作4.1前期调研情况早在2013年，国峰电厂项目未投入生产前，我公司就已经开始开展粉煤灰渣的取样送检工作，从兄弟电厂取样委托合肥水泥研究设计院、华东理工大学、西安建筑材料研究院、山西建筑材料工业设计研究院等研究院校和企业进行粉煤灰渣的性能测试试验、理化分析试验、产品试制及质量等分析，并多次召开项目专家论证会，并得出如下结论：从消耗的灰渣量优先考虑，主要还是建材行业，包括超（磨）细粉煤灰项目、加气混凝土砌块（板材）项目、蒸压粉煤灰标砖、砌筑水泥、粉煤灰陶粒等项目，在此基础上逐步开发生产技术已相对成熟的并且高附加值的产品，同时要研究储备一些新型的产品或项目。为粉煤灰综合利用项目的最终决策提供了科学依据。4.2取得的成果-粉煤灰加气混凝土砌块和蒸压砖项目作为2*300MW低热值煤发电项目的配套项目，标砖生产线和砌块生产线已经于今年1月顺利完成带料调试，目前处于满负荷调试阶段，并且委托山西省房建工程材料质量监督检验站进行产品质量检验并取得合格的检验报告。预计今年9月可转入正式运营期。正式投产后，两条生产线每年可消耗电厂灰渣约34万吨。如磨细粉煤灰也可全部销售的话，总共年消耗灰渣约60万吨。项目建设内容1条年产1.2亿块粉煤灰蒸压砖生产线1条年产30万吨磨细粉煤灰生产线1条年产30万m3蒸压粉煤灰加气混凝土砌块生产线今年1月顺利完成带料调试目前处于满负荷调试阶段4.2取得的成果-CFB锅炉灰渣的动态特性与实验平台系统认识了CFB灰渣的物理、化学、矿物、反应等特性掌握了CaSO4、CaCO3、CaO和硅酸盐矿物在灰渣中的分布规律建立了煤炭燃烧与灰渣特性的关联优化了炉内脱硫温度制定了脱硫剂选用原则开发出“一种循环流化床锅炉底渣矿物的分离方法（ZL201410412982.5）”（发明专利已授权）开发出“一种延长循环流化床飞灰在水泥或混凝土中初凝时间的方法”(发明专利公开)2014年山西国峰煤电责任有限公司与华东理工大学共同承担CFB灰渣综合利用实验与评估平台的创新项目，形成的成果如下：山西煤炭中的无机矿物主要以高岭岩为主，即煤系高岭岩，高岭岩的热分解过程如下：507°C：脱羟基开始形成烧高岭838°C:部分烧高岭分解释放氧化铝940和985°C:形成初级莫来石1250°C:形成六方莫来石1331°C:烧高岭分解释放的无定形氧化硅形成方石英900°C以下的燃烧工况下，形成的CFB灰渣中主要以烧高岭矿物为主一些研究结果介绍——CFB灰渣的矿物组成1.脱硫CFB底渣掺量高达40wt.%，仍然可以制备52.5水泥。2.无论哪种CFB底渣，性能均优于煤粉炉粉煤灰。3.CFB底渣与煤粉炉粉煤灰混合可以既满足国标，又可以实现高强高掺量。我们对CFB底渣通过脱硫工艺，制备出完全符合国标GB/T1596-2005要求的高钙型灰（授权发明专利技术）。0102030402830323436384042444648505254565860灰渣替代量%28天抗压强度MPa脱硫的CFB底渣未脱硫的CFB底渣50%未脱硫CFB底渣+50%煤粉炉粉煤灰煤粉炉粉煤灰一些研究结果介绍——CFB底渣的应用一些研究结果介绍——CFB飞灰的应用•硅酸盐水泥C的3天、28天和90天抗压强度分别为20.88MPa、45.77MPa和55.17Mpa。•当硅酸盐水泥被CFB飞灰部分取代后，随着取代量从20%增加到增加到40%，28天强度均高于硅酸盐水泥，90天强度略低5%-8%。•掺CFB飞灰20%-40%的所有样品安定性均合格。样品凝结时间安定性初凝时间min终凝时间minFES2147225合格FES3135220合格FES4130216合格FIS284195合格FIS3112207合格FIS4125212合格空气气氛中，相同品质石灰石，粒径越小，分解结束温度越低，分解完成也越快。相同粒径、不同品质的石灰石，其分解过程较为接近，均是一步完成，分解速率也较为相似。烟气气氛中，相同品质石灰石，粒径越小，分解越快；相同粒径条件下，MgCO3含量越高，其加快CaCO3分解的作用越明显。杂质SiO2对石灰石分解的影响无论在空气还是CO2分压较高的情况下，均不明显。一些研究结果介绍——石灰石选用原则石灰石种类CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3石灰石197.570.590.640.490.24石灰石287.260.689.340.681.33石灰石389.055.284.750.480.20石灰石486.048.533.750.890.284.3下一步研究工作国峰公司与华东理工大学签署合作协议，为推动CFB灰渣综合利用形成了良好的合作互动机制。以规模化利用为目标，采用高、中、低端分级利用相结合的模式，重点将从以下几个方面开展联合攻关和研究：1.循环流化床灰渣制备保水材料技术2.保水材料应用于土壤抗旱种植的技术研究3.保水材料应用于路面透水材料的技术研究4.保水材料应用于储热保温技术的研究5.研发循环流化床灰渣高掺量产品的工业化利用技术6.循环流化床灰渣制备橡胶填料的预处理及橡胶制备技术4.3下一步研究工作同时国峰公司根据现阶段对CFB灰渣的研究，将建设一条CFB锅炉灰渣的示范道路。另外，随着国家装配式建筑的推广，节能环保的加强，粉煤灰陶粒取代石子作为骨料将成为社会经济发展和环保要求的必然，我公司将进一步进行市场调研，启动陶粒生产项目，并建设CFB灰渣及干法脱硫灰渣重点实验室等。对促进企业发展和技术进步的作用：能够从根本上解决CFB锅炉灰渣综合利用的难题，真正实现废物利用。能够让CFB灰渣的利用与环境相融合，减少社会负面影响。能够让CFB灰渣的处置不再成为火电厂的负担，率先走出一条科学化综合利用轨道。能够提升晋能有限责任公司在国内外的影响力。谢谢!请各位领导和专家指正批评！