脫硫粉煤灰綜合利用技術研究

楊學彥，胡海峰，郭 宇，楊捷先

(大連市建筑科學研究設計院股份有限公司，遼寧 大連 116028)

0 引言

循環流化床鍋爐是一種對煤品質要求較低，熱效率高且脫硫成本低的燃爐結構，是近年來火力發電廠普遍采用和國家大力提倡的一種燃爐形式，在燃燒過程中可以向煤中添加脫硫劑實現爐內脫硫，但由于循環流化床鍋爐燃燒溫度只有800～900℃，將會產生大量的低活性脫硫粉煤灰和灰渣，此粉煤灰由于活性低、含鈣高、含硫高、需水量大，不能按普通低鈣粉煤灰的應用方式直接應用，為了響應市政府、建委及節能處領導的號召，我院承擔了市循環流化床脫硫粉煤灰綜合利用技術研究的課題，成功通過實驗研究為循環流化床脫硫粉煤灰尋找出了合適有效的利用途徑，實現循環流化床脫硫灰綜合利用的產業化和商業化，切實有效的解決了脫硫灰的排放難問題.

1 研究技術路線制定

通過對脫硫粉煤灰的物理和化學性能的研究分析來看，其主要存在需水量大，塑性收縮大，鈣硫含量高，可能存在體積安定性等問題，根據其以上性能，制定了其在常規建材領域應用的技術可行性分析，并制定了相應的應用技術路線.

1.1 技術原理

脫硫粉煤灰在800～900℃煅燒時，煤內有機物燃燒會形成疏松孔隙結構和凝聚體，粉磨可以使疏松顆粒變的更小，減少孔隙量，同時，可以打碎凝聚體，粉煤灰燒成示意圖如圖1所示.

圖1 粉煤灰燒成示意圖

1.2 技術方案

將原狀灰通過球磨機進行了15、30、60 min的粉磨，制得灰樣 F15、F30、F60.

1.3 性能分析

1.3.1 形貌變化

圖2為原狀灰和粉磨灰的SEM圖，從圖中可以看出，粉磨后能有效的打破絮凝體和細化粉煤灰顆粒.

1.3.2 粉度時間對比表面積的影響

圖3為原狀灰(0 min)和粉磨灰比表面積隨粉磨時間變化的曲線，由圖可以看出，F15、F30、F60的比表面積有了顯著提高，與原狀灰的511 m2/kg相比，F60的比表面積提高到了1 158 m2/kg，三種灰樣分別比原狀灰提高了 57.3%，109.5%和126.6%.孔隙率由原狀灰的 0.632 降至 0.598，此結果與SEM圖吻合.

圖2 原狀灰和粉磨灰的SEM圖

圖3 比表面積隨粉磨時間變化的曲線

1.3.3 需水量

由凈漿流動度-需水量關系表(表1)可以看出，在135 mm相同流動度時需水量由原狀灰的137 g降至F15的131 g和F30的127 g，經過粉磨處理需水量得到顯著改善，F60灰由于比表面積較大，達到相同凈漿流動度的需水量沒有顯著減小.

從膠砂流動度與需水量的關系表可以看出，經過粉磨處理的脫硫粉煤灰在砂漿中需水量也有了顯著的改善，F30的需水量已基本達到了華能II級灰的需水量水平.

表1 膠砂流動度與需水量關系表

2 脫硫粉煤灰在混凝土中的應用

2.1 粉磨時間對混凝土性能的影響

采用相同的混凝土配合比，對不同粉磨時間的粉煤灰樣進行了性能試驗，試驗結果見表2所示.

試驗表明，脫硫粉煤灰經粉磨后混凝土用水量顯著降低，粉磨時間30 min后灰的用水量基本達到華能II級灰的性能，較原狀灰有顯著改善，用水量降低12.4%，經時坍落度損失有了明顯的改善，由原狀灰的1 h損失100 mm降至1 h損失30 mm左右，此坍落度和坍落度損失完全可以滿足預拌混凝土的要求.

表2 脫硫粉煤灰對混凝土用水量、坍落度和坍落度損失影響表

2.2 摻量對混凝土新拌性能的影響

分別將F30灰樣與華能II級灰在取代水泥量10%、20%、30%、40%進行了新拌性能對比試驗，比較不同摻量下對混凝土新拌性能的影響情況(見表3).

表3 摻量對混凝土新拌性能的影響

由試驗結果可見，F30灰樣隨摻量增大混凝土單方用水量有所提高，與華能灰相比，在相同摻量時用水量約提高3～5kg，出機坍落度和坍落度損失基本能夠滿足泵送混凝土的要求，但摻量達40%時，脫硫粉煤灰的經時坍落度損失明顯增大，因此，粉磨30 min以內的脫硫粉煤灰在進行泵送混凝土配制時不宜超過40%.脫硫粉煤灰與華能灰對比對混凝土含氣量影響不大，并未發現異常現象，摻脫硫粉煤灰混凝土的凝結時間較華能粉煤灰混凝土有所縮短，經過多次不同粉磨時間和不同摻量的脫硫粉煤灰試驗，未發現假凝或速凝等現象.試驗表明，經30 min粉磨處理的脫硫粉煤灰在40%以下摻量對新拌混凝土性能基本無影響，可以滿足混凝土的泵送需求.

3 結論

(1)物理粉磨是一種解決脫硫粉煤灰的需水量問題的有效途徑，控制脫硫粉煤灰比表面積在900～1 000 m2/kg，需水量基本達到普通二級灰的標準要求;

(2)脫硫粉煤灰經粉磨后混凝土用水量顯著降低，粉磨時間30 min后灰的用水量基本達到華能II級灰的性能，較原狀灰有顯著改善，用水量降低12.4%，經時坍落度損失有了明顯的改善，由原狀灰的1 h損失100 mm降至1 h損失30 mm;

(3)粉磨30 min以內的脫硫粉煤灰在進行泵送混凝土配制時不宜超過40%.

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