广东台山电厂粉煤灰综合利用方案
徐芬,电力环境保护,2004年3月,第20卷第1期
1 台山电厂除灰渣系统
台山电厂一期工程共建4台600MW机组，目前1、2号机组已在建设中，3、4号机组即将进入施工图阶段。本工程采用气力除灰、刮板捞渣机除渣方式。灰、渣分别在灰库、渣仓集中后综合利用或送至灰场堆放。在燃用设计煤种的情况下，4台机组的产灰量约为31万t 。
2 粉煤灰成分分析
2. 1 矿物组成
台山电厂粉煤灰属海绵状玻璃体，颗粒分布极不均匀，其中大部分是无定形的玻璃体和含量变化很大的碳，而结晶相则以莫来石和石英为主，此外还有少量磁铁矿、赤铁矿、方解石、长石、金红石等。
2. 2 物化特性
台山电厂一期燃用设计煤种及校核煤种时的粉煤灰成分及其物理特性见表1、表2。
由表中数据可见，台山电厂粉煤灰中硅的含量最高，其次是钙，铁含量也较高。
粉煤灰中的SiO2 、Al2O3对其火山灰性质贡献很大。Fe2O3可降低粉煤灰的熔点，使其易于形成玻璃微珠。对于应用于建筑工业的粉煤灰而言，结合态的CaO 含量愈高，愈能增加其自硬性，使其活性增大，提高混凝土的早期强度。由此可见，台山电厂一期粉煤灰的资源化特性非常好。
3 电厂粉煤灰综合利用
3. 1 火电厂粉煤灰综合利用途径
2000年，广东省燃煤电厂排放灰渣约449万t，灰渣的综合利用量约296. 4万t，综合利用率达66%，远高于全国（58 %），取得了良好的经济效益和环境效应。
目前，国内电厂粉煤灰综合利用主要途径有：
(1) 建筑材料。大量生产水泥、水泥掺合料、混凝土掺合料、轻质混凝土、油井注用水泥、可燃煤渣砖、陶粒、铸石、微晶玻璃、沥青混凝土填料、煤渣屋面、楼面、楼梯拱板、隔音砖、泡沫保温混凝土、保温砖、充气混凝土和砌块等。
(2) 农业。用于改良盐碱地、水稻育秧、种植水稻及其他农作物,改良黄粘土和防治果树黄叶病等。
(3) 筑路等。修筑公路和飞机跑道、矿山灭火、生产分子筛和消防材料等。
3. 2 台山发电厂粉煤灰综合利用建议
台山发电厂的粉煤灰具有CaO含量高，自硬性好，粉煤灰中的SiO2、Al2O3、Fe2O3等有益成分高的特点，可用于建筑工业。
在参考现有同类型电厂粉煤灰综合利用途径的基础上，建议从以下几个方面考虑：
(1) 在砂浆及混凝土中的应用。砂浆及混凝土是目前建筑工程中应用最普遍的材料。用粉煤灰配制出的砂浆及混凝土应用面极广，在土木工程、建筑工程以及预制混凝土制品和构件等方面都得到广泛应用，技术较为成熟。
粉煤灰性质、掺量将影响砂浆及混凝土的性能，因此，对其在工程中的应用需进行专项试验研究予以确认。建议台山电厂根据当地的原材料市场，对常用不同强度等级的砂浆及混凝土进行合理配比及性能试验，以便为不同等级粉煤灰在工程中的使用提供科学依据。
(2) 非烧制粉煤灰建筑制品。用粉煤灰制作建筑材料与制品，一直是粉煤灰利用的主要技术途径，免烧粉煤灰砖及粉煤灰砼小型空心砌块则是可大量推广应用的2 种产品。制作免烧粉煤灰砖可以大量利用粉煤灰，不用粘土，粉煤灰掺合比例可达80%，是一种节土、大量用灰的技术。同时，它不用烧制，也不作蒸养，是一种节能工艺。其生产工艺简单，一次投资少，便于小规模生产。混凝土砌块已成为最具竞争力的墙体建筑材料之一。粉煤灰掺量适宜时可改善砼砌块的诸多性能，发展前景广阔。
(3) 在陶质材料中的应用。用粉煤灰代替部分粘土生产的陶质材料，其性能优于纯粘土制作的陶质制品，且密度小、成本低。开发项目有：粉煤灰烧结砖和粉煤灰陶粒。
(4) 在筑路及工程填筑中的应用。在工程建设中利用粉煤灰替代传统的砂、土或其他建筑材料，采取压实工艺，使回填具有一定的工程性能。粉煤灰在工程中作为填筑材料使用，是大用量、直接利用的一种重要途径。近10年来，国内已开始在高等级道路路堤和工程回填中应用。
粉煤灰填筑工程的特点：①投资少，上马快；②用灰量大；③对灰的质量要求不高，不论是干灰、湿灰都可使用。
粉煤灰还可用作路面结构层的粉煤灰石灰类混合料，用水冲法冲填矿井塌陷区等。
从目前国内外利用粉煤灰做填筑材料的工程实践来看，其使用性能良好，是理想的填筑材料。建议台山电厂主动与当地交通、市政等部门协商，尽可能在筑路及工程回填中使用粉煤灰。
4 粉煤灰综合利用方案及经济效益分析
4. 1 台山电厂粉煤灰分选系统方案
台山发电厂运行锅炉配套电除尘器，采用双室四电场，1-4 电场集灰量分别为80%、15%、3%、2%。对直接掺入水泥的粉煤灰，其细度必须符合GB 1596 - 91Ⅰ级灰(45μm 分孔筛筛余量不大于12%) 及Ⅱ级灰(45μm 分孔筛筛余量不大于20%) 的要求。一电场的原状灰一般达不到Ⅰ、Ⅱ级灰的标准，为了达到规定细度，并保证灰的品质，台山电厂采用GFX型汽流式粉体粒度分段机分选方案，其基本原理是在负压作用下，一次风和物料从进料口进入分段机，利用上导叶和弧形板、下导叶、分级机外壳形成强烈涡流,粗粒子转产生的离心力克服涡流区的负压，被甩向壁面而被捕捉，粗粒从出口排出，细粒子则被涡流区负压吸入，通过细粒出口风口卷走，从而达到粗细颗粒的分离。
本工程粉煤灰分选系统是在电厂现有的气力除灰设施基础上增建1 套干灰分选系统，并留有磨细系统接口，以便将粉煤灰综合利用率提高到100%。干灰分选系统从原灰库下灰口直接取灰，为闭路循环方式。原状灰经调速锁气电动给料机均匀送入系统主风管，在主风管负压的作用下，灰气混合并进入气流式分选机。在分选机中，原状灰在涡流离心力作用下进行粗、细灰分离。分离后的粗灰穿过分选机下部的二次风幕经锁气卸料阀进入粗灰库储存，细灰及从二次风吹回的细灰，则因离心力无法克服涡流的负压而被吸入分选机两侧的蜗壳，随气流进入高效旋风分离器，旋风分离器收集的细灰经锁气卸料阀进入细灰库储存。含有极少量超细颗粒的气流自旋风分离器上部经高压离心风机排出，其中90%左右的含尘气体再经系统回风管返回原灰库主风管下灰口前，形成闭路循环系统，另约10%的含尘气流经调节阀进入细灰库，由库顶的布袋除尘器收集超细灰后排入大气。
本工程粉煤灰分选系统设在现有贮灰库处,分级机和旋风分离器分别布置在粗、细灰库库顶，占地面积小。原状灰处理量为40t/ h，分级机分选效率不低于85%，分级后细灰细度为45μm 筛余量不大于20%。
4. 2 粉煤灰综合利用效益分析
目前，广东省内建有粉煤灰分选系统的几座电厂，其成品灰出厂价均在100元/t 以上。若按此销售价计算，台山电厂一期(4 ×600 MW) 产灰量31万t/a ，粉煤灰综合利用的年收入可达3100万元，经济效益十分可观。同时，成品灰综合利用，既避免了干灰输送、堆放场地等投资问题，还减少了二次污染，带来的环境效益和社会效益也相当显著。
5 结语
(1) 粉煤灰综合利用既可减少占地面积、延长灰场使用寿命，又可减少粉煤灰堆放带来的二次污染，且具有一定的经济效益、环境效益。
(2) 粉煤灰的综合利用是一项跨部门、跨地区的工作，它涉及的部门和环节多，需各部门通力合作。
(3) 由于粉煤灰的品质受电厂燃煤煤种、煤粉细度及燃烧条件等多种因素影响，按台山电厂设计煤种进行的灰分分析，其SO3含量偏高。因此，为保证粉煤灰质量，建议电厂投产后对粉煤灰的化学、物理成分进行测试分析，以便为不同等级粉煤灰的综合利用提供科学依据。