CN113566207B - 一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，包括步骤：1)分别测试二次铝灰及原煤中的氟元素含量，并确定二次铝灰的添加量2)将待处理的二次铝灰筛分，并将其粒径＞30mm的颗粒破碎；3)通过上料装置，在上煤皮带上将二次铝灰按比例均匀添加到原煤中。4)原煤与二次铝灰混合物，通过锅炉燃烧器进入锅炉内燃烧。5)燃烧过程中，通过煤中及湿法脱硫系统中的钙元素将氟元素转化为不可溶于水的氟化钙。二次铝灰中的铝元素含量较高，燃烧中，降低了入炉灰分中碱性金属元素的比例，降低了燃煤的结渣性和安全性，提高了锅炉运行的安全性。本发明处理过程无其它危险废弃物产生，并且可同时实现二次铝灰处理和降低锅炉结渣和沾污。
Description
技术领域
本发明属于燃用易结渣和沾污煤种锅炉降低结渣和沾污特性以及电解铝行业二次铝灰危险废弃物处理的技术领域，具体涉及一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法。
背景技术
铝灰是电解铝行业生产过程中产生的一种废弃物，主要成分是Al2O3，按工艺不同，成分可达70％以上，另外还有少量金属铝、氟化物及其它金属盐类。铝灰已被列入《国家危险废物目录》(HW48)，未经处理不得排放。铝灰分为一次二次铝灰和二次铝灰，其中二次铝灰是将一次二次铝灰中的金属铝分离后的产物，金属铝含量低，目前处理利用的效率低，成本高。
目前国内有大量的易结渣和易沾污煤种，其中的典型煤种是新疆髙碱煤，当前髙碱煤的燃用领域，常通过额外添加部分铝元素高的矿物，以降低入炉燃料灰分中碱金属所占比例，从而降低其结渣和沾污特性。典型的添加矿物是高岭土，但对于大部分电厂来讲，添加高岭土将带来较高的成本费用。
如果能将电解铝行业的难以处理利用的危险废弃物二次铝灰作为易结渣煤种的铝基添加剂，不仅可以降低易结渣煤种燃用过程的结渣和沾污性，还可以协同处理电解铝行业的二次铝灰危险废弃物，将为相关企业带来较好的经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，该方法将二次铝灰破碎后与原煤混合，在锅炉内燃烧过程中，利用原煤及湿法脱硫系统中的钙元素固化二次铝灰中的氟元素，并利用二次铝灰中含量较高的铝元素，降低煤的结渣和沾污特性，从而实现降低锅炉结渣和沾污特性并协同处理二次铝灰危险废弃物，整个实现过程简便，初投资少。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，该方法将二次铝灰破碎后与原煤混合，在锅炉内燃烧过程中，利用原煤及湿法脱硫系统中的钙元素固化二次铝灰中的氟元素，并利用二次铝灰中含量较高的铝元素，降低煤的结渣和沾污特性，从而实现降低锅炉结渣和沾污特性并协同处理二次铝灰危险废弃物。
本发明进一步的改进在于，该方法包括以下步骤：
1)测试二次铝灰中的氟元素含量，用F(二次铝灰)表示，单位为μg/g；测试原煤中的氟元素含量，用F(原煤)表示，单位为μg/g；
2)将待处理的二次铝灰筛分；
3)将破碎、筛分后的二次铝灰按比例均匀添加到原煤中，二次铝灰的添加比例按下式计算：
其中，ω(二次铝灰)表示二次铝灰质量占原煤质量的百分比，单位为％；
4)原煤与二次铝灰混合物，经过煤粉锅炉制粉系统磨制后，通过锅炉燃烧器进入锅炉内燃烧；
5)锅炉内燃烧过程中，二次铝灰中的氟元素在锅炉内高温环境下释放为氟元素，其中部分氟元素与煤中的钙离子反应生成难溶的氟化钙，分布与飞灰及大渣中，部分氟元素以气态形式，随烟气进入湿法脱硫系统，溶解在水中，与石灰石浆液中的钙离子反应生成氟化钙，并留存在脱硫石膏中；
二次铝灰中的铝元素含量较高，燃烧过程中，降低了入炉灰分中碱性金属元素的比例。
本发明进一步的改进在于，步骤2)中，将其粒径＞30mm的颗粒破碎。
本发明进一步的改进在于，步骤3)中，通过上料装置，在上煤皮带上将破碎、筛分后的二次铝灰按比例均匀添加到原煤中。
本发明进一步的改进在于，步骤3)中，在上料皮带前将二次铝灰与原煤按比例混合、加入。
本发明进一步的改进在于，步骤3)中，在给煤机前将二次铝灰与原煤按比例混合、加入。
本发明进一步的改进在于，步骤1)-4)中，将二次铝灰磨制至R90＜10％的粒度后，在一次风粉管，与一次风粉管内煤粉按比例混合、加入。
本发明进一步的改进在于，步骤1)-4)中，将二次铝灰磨制至R90＜10％的粒度后，在锅炉炉膛通过喷口喷入炉膛内。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
1、可利用二次铝灰中质量分数较大的铝元素，降低入炉总灰分中碱性金属元素的比例，从而降低入炉燃煤的结渣性和沾污性，提高锅炉运行的安全性。
2、二次铝灰中的有害氟元素，可被入炉燃煤中的钙元素及湿法脱硫系统中的钙元素补给，生成难溶于水的氟化钙，确保排放的灰渣、烟气中氟污染物均不超标。
3、利用燃用易结渣易沾污煤种锅炉处理电解铝行业二次铝灰危险废弃物，仅需增加铝灰的初级破碎及加料装置，且处理量大，具有良好的环境效益与社会效益。
附图说明
图1为本发明的电解铝行业二次铝灰危险废弃物转化流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
某电解铝厂在生产过程中，产生一次铝灰，经分离、提取其中金属铝后，形成二次铝灰，长期堆存在厂区无法处理，影响了电解铝厂的正常生产。该电解铝厂自备电厂设计燃用新疆地区高碱煤，具有强结渣和沾污性，影响锅炉的安全运行。电厂被迫在原煤中掺烧部分高岭土，以缓解锅炉的结渣和沾污，但高岭土价格较高，给电厂带来较大的经济负担。
现可利用该电解铝厂自备电厂锅炉来协同处理二次铝灰危险废弃物，同时降低锅炉的结渣和沾污性，提高锅炉运行的安全性。具体如图1所示，本发明提供的一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，包括以下步骤：
1)测试二次铝灰中的氟元素含量，用F(二次铝灰)表示：
F(二次铝灰)＝80000μg/g；
测试原煤中的氟元素含量，用F(原煤)表示：
F(原煤)＝150μg/g；
2)将待处理的二次铝灰筛分，并将其粒径＞30mm的颗粒破碎；
3)通过上料装置，在上煤皮带上将破碎、筛分后的二次铝灰按比例均匀添加到原煤中，二次铝灰的添加比例按下式计算：
ω(二次铝灰)表示二次铝灰质量占原煤质量的百分比，由上式计算，ω(二次铝灰)＝0.82％。
该厂某次上煤时，皮带煤流速率为1000t/h，通过上料装置，将二次铝灰按8.20t/h的速率添加到原煤中。
4)原煤与二次铝灰混合物，经过煤粉锅炉制粉系统磨制后，通过锅炉燃烧器进入锅炉内燃烧。
5)锅炉内燃烧过程中，二次铝灰中的氟元素在锅炉内高温环境下释放为氟元素，其中部分氟元素与煤中的钙离子反应生成难溶的氟化钙，分布与飞灰及大渣中，部分氟元素以气态形式，随烟气进入湿法脱硫系统，溶解在水中，与石灰石浆液中的钙离子反应生成氟化钙，并留存在脱硫石膏中。经测试，灰中可溶性氟含量为7mg/L，渣中可溶性氟含量为6mg/L，均满足国家排放标准的要求。烟气中HF含量为3mg/Nm3，满足国家排放标准的要求。
6)原煤收到基灰分含量为7％，灰中NaO含量为4.5％，Al2O3含量为23％，二次铝灰中NaO含量为3％，Al2O3含量为76％，因此将二次铝灰按原煤质量的0.82％添加进原煤后，混合物灰中的NaO含量为4.3％，Al2O3含量为29％。通过在原煤中添加部分二次铝灰，既提高了入炉灰分中Al2O3的含量，又降低了入炉灰分中NaO含量，从而降低了燃煤的结渣性和安全性，提高了锅炉运行的安全性。
与现有电解铝二次铝灰处理方法及燃用高碱煤锅炉降低结渣和沾污性的方法相比，本发明初投资小，不需在企业增加过多装置和设备，可同时降低锅炉燃煤的结渣性和沾污性，提高锅炉运行的安全性，协同处理二次铝灰危险废弃物，且处理过程无其它危险废弃物产生。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，其特征在于，该方法将二次铝灰破碎后与原煤混合，在锅炉内燃烧过程中，利用原煤及湿法脱硫系统中的钙元素固化二次铝灰中的氟元素，并利用二次铝灰中含量较高的铝元素，降低煤的结渣和沾污特性，从而实现降低锅炉结渣和沾污特性并协同处理二次铝灰危险废弃物；
该方法包括以下步骤：
1)测试二次铝灰中的氟元素含量，用F(二次铝灰)表示，单位为μg/g；测试原煤中的氟元素含量，用F(原煤)表示，单位为μg/g；
2)将待处理的二次铝灰筛分；
3)将破碎、筛分后的二次铝灰按比例均匀添加到原煤中，二次铝灰的添加比例按下式计算：
其中，ω(二次铝灰)表示二次铝灰质量占原煤质量的百分比，单位为％；
4)原煤与二次铝灰混合物，经过煤粉锅炉制粉系统磨制后，通过锅炉燃烧器进入锅炉内燃烧；
5)锅炉内燃烧过程中，二次铝灰中的氟元素在锅炉内高温环境下释放为氟元素，其中部分氟元素与煤中的钙离子反应生成难溶的氟化钙，分布与飞灰及大渣中，部分氟元素以气态形式，随烟气进入湿法脱硫系统，溶解在水中，与石灰石浆液中的钙离子反应生成氟化钙，并留存在脱硫石膏中；
二次铝灰中的铝元素含量较高，燃烧过程中，降低了入炉灰分中碱性金属元素的比例。
2.根据权利要求1所述的一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，其特征在于，步骤2)中，将其粒径＞30mm的颗粒破碎。
3.根据权利要求1所述的一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，其特征在于，步骤3)中，通过上料装置，在上煤皮带上将破碎、筛分后的二次铝灰按比例均匀添加到原煤中。
4.根据权利要求3所述的一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，其特征在于，步骤3)中，在上料皮带前将二次铝灰与原煤按比例混合、加入。
5.根据权利要求3所述的一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，其特征在于，步骤3)中，在给煤机前将二次铝灰与原煤按比例混合、加入。
6.根据权利要求1所述的一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，其特征在于，步骤1)-4)中，将二次铝灰磨制至R90＜10％的粒度后，在一次风粉管，与一次风粉管内煤粉按比例混合、加入。
7.根据权利要求1所述的一种降低锅炉结渣沾污并协同处理二次铝灰危废的方法，其特征在于，步骤1)-4)中，将二次铝灰磨制至R90＜10％的粒度后，在锅炉炉膛通过喷口喷入炉膛内。
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