煤電轉化材料過程工程研究.pdf

1、資源與環(huán)境問題是密切相關的可持續(xù)發(fā)展的兩大基本問題。本文用材料過程工程學的研究方法，以調(diào)查研究和科學試驗為手段，以煤電轉化過程為研究對象，以煤電轉化過程各環(huán)節(jié)(子過程)“資源減量化、產(chǎn)品再利用、廢棄物資源化”為原則.以資源節(jié)約和循環(huán)利用為核心，以低消耗、低排放、高效率為基本特征，對這一過程進行優(yōu)化與集成，并對過程排放的污染物進行環(huán)境影響的分析評價，使優(yōu)化的過程符合資源綜合利用的要求，節(jié)約能源的要求，清潔生產(chǎn)的要求，可持續(xù)發(fā)展的要求，符合

2、建立在生態(tài)學規(guī)律之上的循環(huán)經(jīng)濟的要求。目的是在工業(yè)區(qū)或區(qū)域層面發(fā)展生態(tài)工業(yè)，把上游生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品或廢物用作下游生產(chǎn)過程的原料，形成企業(yè)間的工業(yè)代謝和共生關系。 在過程工程學的基礎上，對材料過程工程學的框架體系進行了研究。以煤電工業(yè)和水泥工業(yè)間的交集-廢渣的資源化過程的研究為例，進行煤電轉化過程的優(yōu)化與集成。 要實現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)首先要優(yōu)化煤電轉化過程。對煤電轉化過程各子過程包括動力煤洗選及配煤過程、燃煤發(fā)電過程、煤系固體廢物綜合

3、利用過程、脫硫脫硝過程等的發(fā)展現(xiàn)狀進行分析研究，分析各子過程存在的問題，提出了技術上及政策上解決的策略。 由聯(lián)產(chǎn)技術得到的聯(lián)產(chǎn)灰，采用水泥性質(zhì)實驗、化學分析、XRD分析及SEM分析，對煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐排出的兩種粉煤灰(PF灰和AFBC灰)的性質(zhì)進行對比分析研究，結果表明，化學成分差異不大的兩種灰，PF灰細度大、晶相含量小、活性大、強度貢獻大、需水性?。籔F灰顆粒細小，球形顆粒相對較多，顆粒表面相對較光滑；AFBC灰顆粒相對

4、較粗大，不規(guī)則顆粒較多，表面較粗糙，且孔洞較多。 通過優(yōu)化燃煤過程和聯(lián)產(chǎn)技術，提出了一種新的粉煤灰的科學分類方法，將粉煤灰按發(fā)電方式及含鈣量分為高鈣PF灰、低鈣PF灰、高鈣AFBC灰和低鈣AFBC灰，更有利于粉煤灰在建筑工程和建材工業(yè)方面的分類利用。 本聯(lián)產(chǎn)技術是基于煤粉爐燃煤與硅酸鹽水泥熟料生產(chǎn)具有相近的溫度條件，粉煤灰與水泥熟料具有相似的化學組成。把煤粉爐視為煤粉成分的反應器，進行了煤粉摻雜在與煤粉爐燃煤相似的燃燒條

5、件下的試驗研究，通過XRD圖分析可以看出，隨著含鈣量的增加，煤粉灰中的莫來石逐漸消失，形成了鈣鋁黃長石，隨著含鈣量的進一步增加，鈣鋁黃長石的含量又逐漸減少，形成了新的水硬性的硅酸二鈣。結果表明，煤粉摻雜量在一定的范圍內(nèi)，經(jīng)高溫快速燃燒可以生成具有水硬性的貝利特礦物，燃煤發(fā)電聯(lián)產(chǎn)水泥是可行的。初步進行了聯(lián)產(chǎn)灰的性質(zhì)及利用研究。 分析了燃煤發(fā)電聯(lián)產(chǎn)水泥研究現(xiàn)狀，找出其存在的問題，認為燃煤發(fā)電聯(lián)產(chǎn)水泥技術的研發(fā)是一項系統(tǒng)工程，必須結合

6、我國火電技術的發(fā)展，組織相關學科專家、學者聯(lián)合攻關才能完成。提出燃煤發(fā)電聯(lián)產(chǎn)水泥技術的研究思路，即順應煤種、爐型和爐膛溫度等條件，研究鍋爐燃燒狀況下，煤一渣變化的規(guī)律，在此基礎上，研究煤粉的配方，經(jīng)安全發(fā)電后獲得不同水硬性成分的熟料。利用分析原理，分析計算煤電轉化過程的煙效率；利用煤電轉化過程排放物的火甩值，分析計算煤電轉化過程排放物對環(huán)境的影響。用環(huán)境負效應數(shù)學式結合氣載流出物的非致癌污染物健康危害數(shù)學式，參照我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》