粉煤灰提取氧化铝生产 9787502491116 丁亚茹,孙振斌,贾恒昌 冶金工业出版社

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……