火力发电厂产生的粉煤灰浓缩过滤设计 毕业论文.doc
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1、 目 录摘 要1Abstract2第1章 国内外粉煤灰的概论31.1 国内外火电厂粉煤灰的排放现状31.2 粉煤灰综合利用的意义41.3 国内外对粉煤灰的研究41.4 粉煤灰综合利用研究的新进展51.5 粉煤灰综合利用技术发展应注意的问题8第2章 粉煤灰的性质92.1 粉煤灰的形成过程92.2 粉煤灰的组成112.3 粉煤灰的物化性质12第3章 工艺流程相关设计143.1 拟定工艺流程143.2处理量的计算143.3 输送管道的设计153.4 阀门的设计15第4章 粉煤灰的脱水筛分174.1 脱水筛的基本介绍174.2 本设计脱水筛的选择17第5章 灰水浓缩195.1 浓缩设备的介绍195.2
2、 本设计浓缩的选择20第6章 中间设备226.1 排水管226.2 浓浆输送管道226.3 砂泵池236.4 灰浆搅拌槽236.5 砂浆泵23第7章 过滤脱水25 7.1 过滤脱水设备的介绍257.2 本设计的过滤选择27第8章 尾部处理设备298.1 灰库298.2 真空泵、压缩机29参考文献31致 谢32附录:3336摘 要本文是对火力发电厂产生的粉煤灰进行浓缩过滤设计,也是粉煤灰综合利用的预处理。本文的第1章主要在大的方面对粉煤灰进行了说明,揭示了国内外火电厂的粉煤灰排放现状,结合粉煤灰的排放现状说明了其综合利用的意义,然后阐述了国内外对粉煤灰的研究情况和综合利用的新进展,最后提出在粉煤
3、灰综合利用上存在的一些问题。第2章主要是针对粉煤灰的性质进行了说明,首先阐述了粉煤灰形成的过程,然后简介了粉煤灰的组成和物化性质。第3章制定了具体的工艺流程图,并根据设计任务计算出各种情况的灰水流量,据此确定输送管道的管径和阀门。第4、5、6、7、8章主要是根据第3章确定的工艺流程图来具体设计的,分别有粉煤灰的脱水筛分、灰水的浓缩、浓缩和脱水的中间设备、过滤脱水、灰库、真空泵和压缩机。首先介绍相关的设备,说明它们的各自优缺点,再根据本设计的要求来选择各种设备的型号。从而使预处理后的粉煤灰达到可以综合利用的要求。关键词:粉煤灰;资源化综合利用; 浓缩;过滤脱水Abstract This arti
4、cle explains the concentration and filteration design of fly ash produced by thermal power plants , namely the pretreatment of comprehensive utilization of coal ash. The first chapter mainly introduce the background and meaning .Firstly this paper reveals the current situation of fly ash discharge a
5、t home and abroad . Secondly according to the emissions of fly ash status it shows its comprehensive utilization significance.Thirdly this paper expounds the comprehensive utilization research and its new progress at home and abroad . Finally it proposes some problems in the comprehensive utilizatio
6、n of fly ash .The 2nd chapter mainly aims at the explanation of fly ash in special details ,.firstly it demonstrates the forming process of fly ash ,then also gives the detailed explanation to the fly ash composition and the nature. The 3rd chapter decides on the concrete flow chart, and according t
7、o the task of design calculates each kind of situation flow, then determines conduits caliber and valve. The 4th, 5th, 6th, 7th, 8th chapters are mainly designed by the 3rd chapter concrete flow chart., include dehydration screening, fly ash water concentration, concentration and dehydration of the
8、intermediate equipment, filtration dehydration, the ash storehouse, vacuum pumps and compressors.Firstly introduces the relevant equipments, describing their advantages and disadvantages, then according to the requirements of this design to select the type of equipment.Thus enables the conducted fly
9、 ash to achieve the comprehensive utilization request.Key words:fly ash、the resources comprehensive utilization、 Concentration、filtration and deaquation第1章 国内外粉煤灰的概论1.1 国内外火电厂粉煤灰的排放现状现代火力发电厂的锅炉,现在都用磨细的煤粉作为燃料。当煤粉喷入炉膛中,就以细颗粒火团的形式进行燃烧,充分释放热能。燃烧后的灰渣,因原煤灰分含量不同,一般占原煤质量的15%40%。煤粉锅炉的灰渣有两种形态:一种是从排烟系统中用收尘设施收集
10、下来的细粒灰尘,叫做粉煤灰或飞灰,约为灰渣总质量的70%85%,其中包括一些极细的粒子,经烟囱口排入大气中,收尘设备效率越低,飞逸的极细颗粒越多;另一种是在炉膛黏结起来的颗粒灰渣,落入锅炉底部,有的结成大块,经破碎从炉底排出,就叫做炉底灰或灰渣,约占灰渣总量的15%30%。其中粉煤灰是一种自然界所不存在的而由人工过程产生的粉状矿物资源,或者说是“再生矿产粉状资源”。1974年美国首先在内政部编辑的矿物年报中,将粉煤灰作为一种矿物资源,并列为国家最丰富的第七位固体矿物。当前,许多国家都已从历史的发展进程中认识到必须重视“工业废渣”资源的开发利用,它可以起到有效地缓冲自然资源、能源及带来颇大的环境
11、效益。尤其是20世纪70年代中期世界性能源危机后,许多国家发电厂的燃料结构发生了变化,都加快转向以煤炭为主要燃料的进程。据资料介绍,1979年各国电力系统用煤量占全国煤耗总量比例为:前苏联50%、英国45%、美国70%。随着燃料油以及天然气效率的降低和核动力的缓慢发展,用于电力系统的煤炭量将逐年增长。1985年,美国电力系统用煤量在7亿吨以上。根据联合国教科文组织的预测:燃煤发电仍将在21世纪中占重要地位,而且在21世纪中燃煤发电的绝对量可能还会增加。我国是世界主要产煤国之一,煤炭是我国当前和今后相当长时间内的主要能源,在一次能源探明总量中煤炭占90%。虽然国家大力发展水电、核电,但是燃煤发电
12、仍占主要地位。目前,我国有1000多座燃煤发电厂,而且每年还要新增发电机组400万600万千瓦。目前,全国电厂年燃煤约3.6亿吨,1994年电力系统火力发电厂粉煤灰排放量为9114万吨。20世纪末的年排灰量高达1.4亿吨,排灰量已居世界第三位,数量之大十分惊人。如此大量的灰渣全靠占地储存是不可能的,也是一种资源的浪费。2000年全国粉煤灰排放量达到1.6亿吨,占地将达到50万亩以上,加上历年的库存约11亿吨粉煤灰,每年还要递增400万600万吨的排放量。如此大量的固体废物若不加以利用,不仅占用了大量耕地,还会污染环境,危害中华民族的生存环境,制约了我国国民经济的可持续发展。1.2 粉煤灰综合利
13、用的意义粉煤灰具有潜在活性高,矿物化学稳定性好,颗粒细,有害物质少,可以改善混凝土或砂浆物理性能等优点。综合利用粉煤灰能够改善生态环境、变废为宝、节约资源,具体表现在减少堆灰场占地,防止灰渣对水体、大气环境造成污染,将其作为原料来利用,可创造明显的社会效益、环境效益、经济效益。当前,人口、资源与环境是各国面临的全球性问题。我国人口众多,资源日益紧张,环境不断恶化,对工业废渣中排放量最大的粉煤灰进行综合利用是一项利国利民利企业的工作,符合保护土地、合理开发自然资源的基本国策,也是造福子孙后代的具有长远战略性的课题。1.3 国内外对粉煤灰的研究1.3.1 国外粉煤灰综合利用概况国外粉煤灰的综合利用
14、,最早可以追朔到20世纪20年代,当时一些发达国家就开始对粉煤灰进行研究。第二次世界大战后,欧洲各国急切需要回复破坏了的建筑物和发展经济,建筑材料奇缺,由于粉煤灰的成分与火山灰一样,因此粉煤灰水泥在法国得到青睐。目前在国外,粉煤灰已经被广泛应用于建材、建工、交通、农业、化工和冶金等行业。其中利用量大而且经济效益好的应属于生产水泥和搅拌混凝土。美国利用量的39%,日本的76%,荷兰的59%都是用于这一方面。如今,在比利时、丹麦、德国、挪威、瑞典等国,通常的勃兰特水泥一部分或全部被粉煤灰水泥所取代,不仅创造出较好的经济效益,节约了大量水泥,还极大的改善了混凝土的质量。目前,国外粉煤灰产品、品种不断
15、增加,技术也有了较大的提高,利用量逐年增加,表现在以下几个方面:一、从消极储存为主转化为积极进行综合利用,一些国家的综合利用率达到100%;二、从填充、筑路等低级用途转化为把粉煤灰作为原料生产建材,化肥和提取金属、微量元素;三、从收集到加工、销售有一套完整的设备,自动化程度高;四、从过去的自用转向部分出口,如荷兰的粉煤灰向比利时出口等;五、综合利用企业的经济效益从过去的亏损或微利企业转向经济效益较好的专业化、大规模企业。1.3.2 国内粉煤灰综合利用概况我国利用粉煤灰是20世纪20年代末30年代初从上海杨树浦发电厂开始的。中国粉煤灰综合利用工作从20世纪50年代起,就一直受国家的高度重视。20
16、世纪80年代,国家把资源综合利用作为经济建设中的一项重大经济技术政策,提出了一系列鼓励措施和优惠政策,并于1987年9月在江苏芜湖召开的第二次全国资源综合利用会议上,把粉煤灰确定为全国资源综合利用的突破口,使粉煤灰综合利用得到了蓬勃的发展。国家计委1991年又出台了中国粉煤灰综合利用技术政策及其实施要点,提出了粉煤灰综合利用总的原则:认真贯彻“突出重点,因地制宜”和“巩固、完善、推广、提高”的方针。中国洁净煤技术“九五”发展规划也把粉煤灰综合利用列为重点研究的内容之一。近年来,我国粉煤灰的综合利用取得了十分明显的社会、经济和环境效益。目前我国粉煤灰的综合利用有以下几个特点:一、粉煤灰综合利用率
17、逐年提高,但是利用效率不高。如上海、南京等地的粉煤灰利用率连年达到100%,但是大量的只是利用原灰作填充土回填、代替盆土和砂石做土建原料。部分用于制造转、砌块和板材等墙体材料,用于水泥混合材、混凝土掺合料。更高级资源化利用产品不多。二、全国综合利用水平极不平衡。近些年来,我国很多省市粉煤灰综合利用取得了新进展。除上海外,南京、南通、南昌等城市已连续几年利用率实现了100%,哈尔滨等城市粉煤灰利用率也由50%提高到了90%。总的来讲,经济发达地区及大城市利用率较高,内地及中小城市利用率较低。三、国家优惠政策强度大,但地方政府执行力度不一。国家制定了一系列鼓励资源综合利用的优惠政策,极大地调动了企
18、业的积极性。优惠政策主要是税收减免涉及地方政府的财政收入,各地态度不一,地方政府态度积极的,该地粉煤灰综合利用率就高。四、综合利用新技术和新工艺多,但是实用性和稳定性程度不高,新产品推广和使用存在较大的技术和市场壁垒。目前,中国粉煤灰综合利用技术有近200项,其中得以实施应用的仅仅70项左右。1.3.3 对粉煤灰综合利用存在的问题就电力企业而言,对粉煤灰的综合利用,主要存在两个方面的问题:一方面是粉煤灰的品质限制了其综合利用效率,如灰中含碳量高,影响了粉煤灰建材的强度;另一方面是由于粉煤灰综合利用率逐年提高,造成某些地方粉煤灰供不应求,最终影响了用灰企业的效益与积极性,时间一长,又反过来,影响
19、了粉煤灰的出路。1.4 粉煤灰综合利用研究的新进展粉煤灰、煤燃烧过程中产生的对能源的生产能力,是一种工业的副产品,是公认的一个环境污染物。因为出现的环境问题,世界各地对粉煤灰进行了大量的研究。1.4.1 粉煤灰特性研究的进展粉煤灰的质量特性,受煤种、煤粉磨的型号,锅炉形式,燃烧条件,司炉工的操作水平,电厂负荷的波动以及收尘系统运行状态等因素的影响。通过粉煤灰特性的研究,已经确立其资源化的观念,特别是新的检测方法和手段在其成分分析中广泛应用,进一步揭示各种效应及矿物资源特性,为粉煤灰的综合利用奠定了基础,提供了理论上的支持,特别是粉煤灰纳米空心球的发现及其性能的研究进一步拓宽了粉煤灰微珠的研究领
20、域。1.4.2 粉煤灰微珠分选实践与综合利用的研究粉煤灰分选获得的微珠由于质轻,呈球形,具有无毒、自润滑、分散性好、流动性好、热导率小、保温、电绝缘、隔音、稳定性高等优点,在很多领域中显示出很好的应用潜力,具有广泛的开发前景。因此,这方面的研究进展很快,主要在保温材料、耐火材料、涂料和橡塑行业的填充材料、浮力材料和反光材料等方面取得丰硕的成果。目前,在国内外正在进行作为基核制作功能材料的研究,其代表是微珠表面金属化的研究以及附载二氧化钛光催化剂的试验研究。这些应用研究都是在粉煤灰空心微珠固有特点的基础上,赋予粉煤灰空心微珠新的功能,增加了它的附加值,是一种高级的利用方式,其发展前景具有很大的吸
21、引力,值得进一步研究和推广应用。1.4.3 新型建材的出现我国粉煤灰用于生产建筑材料,利用率一直保持在25%左右。粉煤灰烧结砖、生产水泥熟料及用作混合材、生产陶粒、砌砖、加气混凝土、墙体材料等,都是国家推广的成熟技术。其中陶粒、泡沫玻璃和微晶玻璃等材料的研制成功,促进了粉煤灰在建材方面更广泛的利用。利用粉煤灰为主要原料,加入一定量的胶结料和水,经成球、烧结而成的轻骨料为烧结粉煤灰陶粒。它是一种性能良好的人造轻骨料,其粉煤灰用量可达80%左右。可以配制300号混凝土。泡沫玻璃是一种新型建筑材料,它可由粉煤灰为主要原料烧结而成,其密度在0.50.8之间,具有抗压、隔热、隔音、防水、能浮出水面等性能
22、,是现代高城建筑的优质材料。泡沫玻璃作为大型雕塑材料,可制成大块,可随意切割装配。微晶玻璃是近年国际上发展起来的一种新材料。作为建筑装饰材料新产品的微晶玻璃,不仅具有强度高、抗磨损、耐腐蚀、耐风化、不吸水、无放射性污染等特性,而且色调均匀,色差小,光泽柔和晶莹,表面致密无暇,其机械性能、化学稳定性、耐久性和清洁维护方面均比天然石材优越,已被广泛用于建筑物内外墙、地面及廊柱等高档装修饰面,如星级宾馆、商务中心、金融大厦和展览馆等建筑物。采用粉煤灰制备微晶玻璃,将成为粉煤灰高附加值利用的一个方面。1.4.4 粉煤灰在建设工程中的大量应用粉煤灰用作建设工程的基本材料能节约水泥,降低生产成本和工程造价
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