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作者丁亚茹,孙振斌,贾恒昌
出版社冶金工业出版社
ISBN9787502491116
出版时间2021-09
装帧平装
开本16开
定价45元
货号11677165
上书时间2024-08-27
第一部分粉煤灰提取氧化铝生产基础知识
学习情境一粉煤灰基础知识
学习任务一粉煤灰的形成
粉煤灰是火力发电厂燃煤发电后产生的固体废弃物。煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧,燃煤中的绝大部分可燃物(如碳、硫、磷、氮等)都基本能在炉内烧尽,储存在有机碳中的能量转化为热能,而煤粉中的不可燃物(无机矿物质)在经历了骤热骤冷的两次温度突变之后,发生了不同程度的物理和化学变化,绝大部经熔融、聚合而形成粉煤灰粒子。这些不可燃物因受到高温作用而部分熔融,同时由于其表面张力的作用,形成大量细小的球形颗粒。烟气在锅炉尾部引风机的抽气作用下,含有大量灰分的烟气流向炉尾,在排风设备将其排入大气之前,烟气中绝大多数的球形颗粒经过除尘器,被分离、收集,即称为粉煤灰,也叫飞灰。少数煤粉粒子在燃烧过程中,由于碰撞黏结成块,沉积于炉底,称为底灰。
现有火力发电中,按照燃烧方式主要有煤粉炉和循环流化床两种,其中,煤粉炉占比约为80%,是主要的燃煤发电机组,煤炭经粉碎后进入炉内燃烧发电,绝大部分有机组分燃烧转化为热能供给发电,无机组分经过高温熔融和骤冷过程发生系列复杂物相转化后,形成粉煤灰。粉煤灰产生过程如图1-1所示。
飞灰一般占灰渣总量的80%~90%,底灰约占10%~20%。粉煤灰中一般富含多种有用的主微量元素。20世纪后半叶,随着世界人口的迅速增长以及工业化程度的日益提高,国内外对包括电能在内的各种能源的需求量迅速增长,发电用煤的消耗量与日俱增,导致粉煤灰的排放量也急剧增加。如图1-2所示,中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,近年来,伴随着我国火力发电行业的迅速发展,粉煤灰排放量也迅速增加,图1-3所示为我国近几年粉煤灰的排放量,其中2017年粉煤灰排放量达到了6.86亿吨,同比增长4.7%,产量高居世界第一,2018年粉煤灰排放量为7.2亿吨,2019年、2020年粉煤灰排放量大约分别为7.3亿吨和7.4亿吨,仍在保持持续增长的态势。随着国家供给侧结构性改革的推动,火电行业已经开始宏观调控,清洁能源如风电、水电及核电等大力发展,我国能源结构正由煤炭为主向多元化转变,但是在未来几十年内发电量占比65.12%的火力发电行业仍占主导地位,难以替代。
学习任务二粉煤灰的危害
我国粉煤灰综合利用的主要问题是地区利用不均衡和市场需求不足,在我国东南沿海等发达地区及一些大型城市,粉煤灰被完全利用,并出现了供不应求的局面,而在我国西、北部大型煤炭基地,如新疆、内蒙古、山西等地,由于粉煤灰产生量大,当地消纳能力有限并受运输半径影响,粉煤灰利用率较低,市场需求严重不足,只能采取堆场堆存的方式处理。
粉煤灰大量堆存对生态、环境和人体健康等都有较大影响,具体表现在以下几个方面:
(1)粉煤灰堆存占用大量土地。每万吨粉煤灰需占用土地约5亩,并且堆场设计费用、环评费用及维护成本较高,不仅浪费了自然资源,更损耗了大量的人力、物力、财力,据统计,每掩埋或者储存1t粉煤灰,处理费用约为15~20元。
(2)污染空气。因粉煤灰颗粒较细,而北方干燥多风,粉煤灰随着风力悬浮于空气中,并随着空气飘扬到附近区域,当风力达到四级以上时,粉煤灰的飘扬范围可达10~15万平方千米,扬灰高度可达20~50m,悬浮于大气中的粉煤灰不仅影响能见度,而且会造……
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