1.概述
　　粉煤灰是火力發(fā)電廠排出的工業(yè)廢渣，主要產(chǎn)物是電廠旋風式煤粉爐燃燒后殘留的煤灰，煤灰的理化性質(zhì)與所用煤的品質(zhì)（細度、水分、發(fā)熱量），所采用煤粉爐特性有關(guān)，對于優(yōu)質(zhì)煤粉燃燒形成的粉煤灰或普通品質(zhì)燃煤在特性優(yōu)良的燃燒爐形成的粉煤灰，由于燃燒比較充分，燒失量較低，顆粒也較細小，這部分灰經(jīng)分選后作為Ⅰ級灰或Ⅱ級灰被廣泛用作水泥混合材料用于水泥生產(chǎn)，但是對于較差煤種或特性較差的燃燒爐所形成的粉煤灰，因其機械燃燒不完全，大多是細度較粗、燒失量較高，這種灰作為混合材用于水泥生產(chǎn)比較困難，但利用其化學成分的校正特性和殘余可燃物發(fā)熱特性，將其用于水泥配料可大大降低熟料生產(chǎn)能耗。山水集團濰坊山水水泥公司從2008年開始使用昌樂熱電廠排出的低品質(zhì)粉煤灰進行水泥配料生產(chǎn)，取得了噸熟料標準煤耗下降5.1kg標煤，噸熟料發(fā)電量提高2.51kWh的技術(shù)效果，為公司和社會創(chuàng)出了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。為表明使用低品質(zhì)粉煤灰配料前后節(jié)能效果，現(xiàn)從原料使用、物料配料、熟料燒成以及余熱電站運行情況變化來加以說明。

　　2.原燃料的使用及成分分析
　　在使用低品質(zhì)粉煤灰配料前后，濰坊山水水泥公司所使用的主要原燃料石灰石、砂巖、鐵尾礦、燒成用煤化學成分等特性變化不大，變化較大是粉煤灰。在使用低品質(zhì)粉煤灰配料之前生料制備采用石灰石、砂巖、鐵尾礦、優(yōu)質(zhì)粉煤灰四組分配料；在使用低品質(zhì)粉煤灰配料之后，生料配料改用石灰石、砂巖、鐵尾礦、低質(zhì)粉煤灰四組分配料。原燃料成分分析情況如下：

　　2.1原料化學成分
　　在使用低品質(zhì)粉煤灰配料前后物料化學成分見下表1。

 表1.原料化學成分   

　　從表中看到：劣粉煤灰燒失量較高，內(nèi)含大量的固定碳，說明具有一定的發(fā)熱能力，根據(jù)分析，低品質(zhì)粉煤灰發(fā)熱量為3350～4200kJ/kg，平均為3770 kJ/kg。另外劣粉煤灰在校正Al₂O₃同時可提供SiO₂量和Fe₂O₃量，相應減少砂巖用量和鐵尾礦用量，這對于合理使用原料和提高磨機能力具有一定積極作用。

　　2.1.2煤工業(yè)分析
　　在使用低品質(zhì)粉煤灰配料前后燒成用煤工業(yè)分析見下表2。

  表2.煤的工業(yè)分析  

　　2. 2物料配比
　　因使用低品質(zhì)粉煤灰配料后，低品質(zhì)粉煤灰的燒失量和化學成分變化較大，因此物料配比發(fā)生了變化，其使用低品質(zhì)粉煤灰前后配比變化情況見下表3所示。

表3.使用低品質(zhì)粉煤灰前后物料配比   

　　從表中看到：劣質(zhì)粉煤灰使用量要比優(yōu)質(zhì)粉煤灰高4.6－3.9＝0.7百分點，相對提高18%，說明改用劣粉煤灰后其綜合利用廢渣能力得到增強。另外，應用低質(zhì)粉煤灰配料后，每生產(chǎn)1t熟料所需生料中可多帶入212.0MJ/t，相當于帶入7.2kg標煤/t熱量。

　　3.熟料產(chǎn)量及煤耗變化
　　根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計，應用低質(zhì)粉煤灰后窯系統(tǒng)工作正常，沒發(fā)生因配料改變出現(xiàn)結(jié)圈、結(jié)大塊、預熱器結(jié)皮、堵塞等不正?，F(xiàn)象，應用低質(zhì)粉煤灰配料期間熟料產(chǎn)量沒有發(fā)生改變，說明低質(zhì)粉煤灰對熟料生產(chǎn)沒有不良影響。但是低質(zhì)粉煤灰?guī)氲目扇冀M分進入預分解系統(tǒng)后，先與預熱器中過剩O₂氧化燃燒放熱，用以提高廢氣溫度進而提高生料預熱程度，然后再進入分解爐繼續(xù)燃燒用以碳酸鹽分解。由于低質(zhì)粉煤灰中可燃物質(zhì)燃燒替代了部分燃料，因此應用低質(zhì)粉煤灰配料后熟料燒成標準煤耗由應用前的117.14kg標煤/t降至應用后的112kg標煤/t，燒成煤耗下降5.1kg標煤/t，占低質(zhì)粉煤灰?guī)霟崃康?1.0%。其余熱量用于加熱廢氣，然后被廢氣帶走，這部分熱量占低質(zhì)粉煤灰?guī)霟崃康?9.0%。

　　4.水泥窯余熱發(fā)電能力變化
　　使用劣質(zhì)粉煤灰后，所帶入的29.0%熱量即約2.1kg標煤/t用于加熱廢氣。理論計算該部分熱量可使2500t/d水泥窯廢氣溫度升高15～25℃。實際過程要比我們想像得復雜，因為不僅熟料燒成熱耗下降值有波動，而且粉煤灰燒失量穩(wěn)定度、化學成分的穩(wěn)定度也有波動，再加上C1筒效率、預熱器漏風率、表面散熱等因素，因此實際窯尾C1A/C1B出口溫升值要比理論計算值低一些，這可從實際運行的中控操作畫面上看到：使用前C1A/C1B出口廢氣溫度為(310～316)℃/(316～324)℃，使用后C1A/C1B出口廢氣溫度為(323～329)℃/(327～336)℃，平均溫升約為10～15℃。

　　因廢氣溫度升高引起的發(fā)電量增加可通過余熱電站發(fā)電量修正計算公式進行計算，對于2500t/d水泥窯，當廢氣溫度升高10～15℃時，每小時可產(chǎn)生：23kWh/℃×（10～15）℃=230kWh～345kWh發(fā)電量，平均為288kWh。

　　5.經(jīng)濟效益分析
　　應用劣質(zhì)粉煤灰替代優(yōu)質(zhì)粉煤灰進行水泥配料后，由于配比改變、熟料燒成煤耗降低、發(fā)電能力提高，水泥熟料生產(chǎn)成本也將發(fā)生改變，其變化情況見下表4所示：

表4.采用劣質(zhì)粉煤灰替代優(yōu)質(zhì)粉煤灰后水泥熟料生產(chǎn)成本變化   

　　濰坊山水水泥公司利用其化學成分的校正特性和殘余可燃物發(fā)熱特性用于水泥配料全年可綜合利用工業(yè)廢渣：0.0711t/t×88萬t=6.3萬t，節(jié)約煤炭：(0.1307 t/t -0.1367 t/t)×880000t=5277t，多發(fā)電：(42.5135 kWh/t -40.0000 kWh/t)×88萬t=221萬kWh，噸熟料生產(chǎn)成本下降4.56元，全年可為公司節(jié)約成本費用401萬元。

　　6.結(jié)論
　　我國熱電廠分布較廣，裝機一般較小，機械燃燒不完全問題比較突出，根據(jù)測定熱電廠所排粉煤灰熱含量高達3350～4200kJ/kg，濰坊山水水泥公司利用其化學成分的校正特性和殘余可燃物發(fā)熱特性用于水泥配料取得綜合利用工業(yè)廢渣和降低熟料生產(chǎn)成本的雙重效益，為劣質(zhì)粉煤灰在水泥窯中應用開辟了新的途徑。