1.2　粉煤灰的来源

火力发电是我国主要的发电方式，按所用燃料分，主要有燃煤发电、燃油发电、燃气（天然气）发电、垃圾发电、沼气发电以及利用工业锅炉余热发电等。火力发电所使用的煤占工业用煤的50％以上。

火电厂主要生产系统包括汽水系统、燃烧系统和电气系统，其中燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱硫等组成。输煤是由皮带输送机从煤场，通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内，再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机）经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。

煤粉炉燃烧用的煤粉是由磨煤机将煤炭磨成的不规则的细小煤炭颗粒，其颗粒平均在0.05～0.01mm，其中20～50μm以下的颗粒占绝大多数。由于煤粉颗粒很小，表面很大，故能吸附大量的空气，且具有一般固体所未有的性质——流动性。煤粉的粒度越小，含湿量越小，其流动性也越好，但煤粉的颗粒过于细小或过于干燥，则会产生煤粉自流现象，使给煤机工作特性不稳，给锅炉运行的调整操作造成困难。另外煤粉与O₂接触而氧化，在一定条件下可能发生煤粉自燃。在制粉系统中，煤粉是由气体来输送的，气体和煤粉的混合物一遇到火花就会使火源扩大而产生较大压力，从而造成煤粉的爆炸。锅炉燃烧方面希望煤粉磨得细些，这样可以适当减少送风量；从制粉系统方面希望煤粉磨得粗些，从而降低磨煤电耗和金属消耗。煤粉磨得越细，在炉内易于点火、燃烧，机械未完全燃烧热损失就会下降。但要获得较细的煤粉，制粉系统要消耗较多的电能，金属磨损量也要增大。如果用较粗的煤粉，结果恰与上述情况相反。锅炉运行中，应综合考虑确定煤粉细度，把机械未完全燃烧热损失、磨煤电耗及金属磨耗都核算成统一的经济指标，它们之和为最小时所对应的煤粉细度称为经济细度或最佳细度。由此可见，对挥发分较高且易燃的煤种，或对于磨制煤粉颗粒比较均匀的制粉设备，以及某些强化燃烧的锅炉，煤粉细度可适当大些，以节省磨煤能耗。由于各种煤的软硬程度不同，其抗磨能力也不同，因此每种煤的经济细度也不同。

由煤粉制备系统制成的煤粉经煤粉燃烧器进入炉内。燃烧器是煤粉炉的主要燃烧设备。燃烧器的作用有三：一是保证煤粉气流喷入炉膛后迅速着火；二是使一、二次风能够强烈混合以保证煤粉充分燃烧；三是让火焰充满炉膛而减少死滞区。煤粉气流经燃烧器进入炉膛后，便开始了煤的燃烧过程。燃烧过程的三个阶段与其他炉型大体相同。所不同的是，这种炉型燃烧前的准备阶段和燃烧阶段时间很短，而燃尽阶段时间相对很长。

煤粉在锅炉内燃烧产生的烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出流的气体经过吸风机送到烟囱排入大气。图1-1为火电厂燃烧系统各环节示意。

从火电厂燃烧系统各环节示意图可以看出，普通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下来的细粒灰尘，叫做粉煤灰或飞灰，约占灰渣总重量的70％～85％，其中含有一些极细的颗粒，这些颗粒经烟囱排入大气中，其排入大气的量随着集尘设备效率的降低而增多；另一种是在炉膛内黏结在一起的粒状灰渣，一般称为炉底灰或灰渣，这种灰渣落入锅炉底部，有的结成大块，经过破碎从炉底排出，约占灰渣总重量的15％～30％。也有的学者将一般所讲粉煤灰分为三类：一是漂灰，即从烟囱中漂出来的细灰，其粒径<10μm；二是称为飞灰的粉煤灰，即从烟道气体中收集的细灰；三是从炉底中排出的炉渣中的细灰，也叫炉底灰。

然而，由于燃烧设备（即燃烧炉类型）和燃烧温度等不同，还有一些别的不同燃烧煤粉的产物产生，如液态排渣炉，因其炉膛燃烧温度较高，使部分灰渣熔融成液体状态的溶渣，下落到炉底，在水的作用下骤冷，快速降温，结成玻璃态的渣粒，称作液态渣，这种液态炉的液态渣和粉煤灰平均各占一半。又如旋风炉，其炉膛燃烧温度比液态炉设计要高，所以熔融的液态渣的比例可高达75％～85％，而粉煤灰仅有15％～25％。

而电厂灰渣就是指火电厂的粉煤灰、炉底渣、液态渣以及从老式锅炉如链条炉排等炉上收集下来的煤渣，燃煤灰渣是在电厂灰渣的基础上，再加上火电工厂有关的其他工厂的煤炭灰渣。