電廠粉煤灰質量現狀分析及效益質量控制建議

摘 要：根據商品混凝土市場對粉煤灰質量方面的要求，組織對17家燃煤電廠粉煤灰進行質量跟蹤檢測。138份樣品質量跟蹤檢測結果表明：合格率接近95%，主要為二、三級灰。通過分選加工、控制燒失度等措施，可以提高現有資源利用效益和控制產品質量。

關鍵詞：粉煤灰；質量；燒失度

粉煤灰是燃煤電廠發電的副產品，早期被當作固體廢棄物處置，通過多年綜合開發利用，如今成為商品混凝土的重要原材料，有質量標準，使之具有了產品的特性。市場希望電廠的粉煤灰能夠像產品一樣保證質量，但電廠生產系統原先設計沒有考慮控制粉煤灰質量問題，且電廠也缺少這方面相關研究和手段。這就成為當前粉煤灰綜合利用的突出矛盾，解決好這個問題關系到能否有效利用我國年產2億多噸粉煤灰，對保護環境也至關重要。電廠近年來為了降低鍋爐氮氧化物排放，普遍對燃煤鍋爐進行低氮燃燒改造，爐溫有所降低，導致市場普遍反映粉煤灰變粗、流動性變差。另外，因燃煤市場變化，許多電廠燃用煤種復雜化，有時與設計煤種偏離很大，致使燃燒工況變差，粉煤灰質量受影響。

1 電廠粉煤灰質量現狀分析

為了了解粉煤灰質量狀況，尋找控制產品質量的途徑，組織對電廠粉煤灰質量進行跟蹤檢測，對象包括廣東省內17家燃煤電廠46臺機組，共1523萬千瓦裝機容量，年產粉煤灰近500萬噸。在3個月質量跟蹤期內，按一定時間間隔，從電廠生產現場隨機抽取共138份樣品，對細度、燒失量、需水比等三項主要且容易發生質量波動的指標進行跟蹤檢測。跟蹤檢測結果基本反映了廣東主要燃煤電廠出產的粉煤灰質量狀況，通過對相關數據的分析研究，找到了影響質量的主要因素，就控制質量和提高綜合利用效益提出意見和建議。

廣東省跟蹤檢測的138份樣品中，其合格率接近95%，質量主要屬于二、三級灰級別。有5%的灰因為細度超標達不到等級灰的質量標準，主要集中在某個電廠的兩臺鍋爐。細度超標的粉煤灰燒失量指標不高，說明煤粉燃燒充分，煤粉細度符合要求。建議在鍋爐收灰環節采取措施將部分粗灰分開收集，尤其是將省煤器冷灰斗的灰分開收集，應可以解決細度不合格問題。

2 分項指標質量分析

2.1 細度

從檢測的結果來看絕大部分電廠粉煤灰的細度都能達到二、三級灰的要求。市場反映近幾年粉煤灰的細度指標有所下降。粉煤灰的細度和煤粉細度有關，還和煤灰在爐膛中冷卻速度有關。由于粉煤灰燒失量指標普遍較低，說明各電廠煤粉細度都能達到基本燃盡的要求。那么粉煤灰變粗的原因應該是與鍋爐低氮燃燒改造后，煤粉燃燒時間延長有一定的關系。煤粉如果快燒快冷，煤灰較細；如果燃燒和冷卻時間延長，煤灰之間粘在一起的機率增加，煤灰變粗。跟蹤檢驗發現某山區電廠兩臺鍋爐未進行低氮燃燒改造，其粉煤灰細度明顯比其他電廠細，45？滋m方孔篩余量都在10～30.2%之間，有2次樣品三項指標都達到一級灰標準。如此看來鍋爐低氮燃燒改造后，確實對粉煤灰細度產生一定影響，但基本沒有超出合格范圍，個別電廠超出標準也可以按分類收集予以解決。目前市場應用粉煤灰有兩種方式：一種是直接應用；另一種是通過細度分選或磨細加工后再應用。其中分選加工成本較低，市場應用很廣泛。粉煤灰細度問題，一般不影響最終綜合利用。

2.2 燒失量

粉煤灰燒失量在電廠通常稱：飛灰含碳量。主要影響粉煤灰活性和流動性，含碳量高的粉煤灰混凝土攪拌時面上會浮一層黑碳，影響混凝土質量。目前電廠的粉煤灰該項指標一般控制在2%以下，個別電廠在燃用不熟悉煤種或鍋爐工況不好時燒失量在2～5%，之間，但均達到國家標準一級灰的要求。十年前，電廠該項指標通常在5%～15%的范圍內，所以十年前制訂的《GB/T1596-2005》和電廠實際運行情況相吻合的。近十年來，電廠設備水平已有了質的提高，現在基本上都是亞臨界以上的大機組，超臨界、超超臨界機組逐漸成為主力，同時電廠管理水平也不斷提高，相當部分電廠燒失量指標控制在2%以下。從質量跟蹤中發現，這種低燒失量粉煤灰流動性好，潛在價值高。

2.3 需水比

粉煤灰被應用于混凝土其主要特性之一是改善了新拌混凝土的流動性，流動性是粉煤灰重要質量指標。粉煤灰流動性與其化學成分、微觀形貌、細度、燒失量等有關，而需水比是粉煤灰流動性指標。目前市場特別看重粉煤灰流動性，高流動性的粉煤灰可以用在高標號商品混凝土；可以減少水泥用量，降低成本；可以滿足超高層建筑泵送混凝土的要求。近年來，市場反映粉煤灰流動性變差了，通過顯微鏡對樣品微觀形貌分析發現，經過低氮燃燒改造后鍋爐與沒有改造的鍋爐其粉煤灰中玻璃體含量有明顯差別，前者玻璃體確實減少了。根據專業資料介紹，玻璃體含量減少會使粉煤灰流動性變差。除了微觀形貌以外，粒度、燒失量對流動性也有直接的影響。粒度越細、燒失量越低流動性就越好。從質量跟蹤的情況分析，絕大部分電廠的粉煤灰需水比指標達到二級灰質量標準要求，少量電廠達到一級灰需水比要求。這情況說明，雖然粉煤灰的微觀形貌受鍋爐低氮燃燒的影響變差，造成流動性變差，但燒失量大幅降低從某種程度上抵消了這個影響。

3 提高電廠粉煤灰效益質量的幾點建議

3.1 提高資源利用效益

質量跟蹤發現相當部分電廠粉煤灰可以通過簡單的分選加工提高資源利用效益。從質量檢測中選取這21份樣品，其共同的特點是燒失量指標很低，都在2%以下，相當部分在1%以下。從質量分析中可以看到其需水比指標達到或接近一級灰標準要求。這些灰經過簡單的分選以后，粒度可以達到一級灰標準。粒度細了以后，需水比也會進一步降低達到一級灰標準要求。可見電廠現有大量一級粉煤灰的原料資源。一級粉煤灰是高標號混凝土的摻用材料，市場價格是普通粉煤灰的一倍以上，資源也十分緊缺。如果對以上電廠優質粉煤灰資源進行簡單的分選加工，就能大幅提高資源利用價值，創造很好的經濟效益。

3.2 電廠可以通過控制燒失度控制粉煤灰質量

在粉煤灰最主要的三個質量指標中：細度是比較容易控制的，細度如果不合格可以通過分類收集方式處理，分類處理中的粗灰可以通過再加工達到細度要求；需水比是與微觀形貌、粒度、燒失度都有關系的粉煤灰內在綜合性能指標，在相關影響因素中，電廠對粉煤灰微觀形貌缺少有效控制手段，可以通過控制燒失量來改善需水比，檢測證明這是一種有效的方式；控制燒失量與電廠節能降耗的管理目標一致，電廠有許多好的經驗和措施，目前已有相當部分電廠把燒失量控制在相當低的水平，相信其他電廠通過技術改造、加強管理、挖掘潛力也能做到。從檢測情況來看，凡是燒失量能控制在2%以下的粉煤灰，其需水比就低，鮮有例外。因此電廠今后應該把控制燒失量作為控制粉煤灰質量的重點。

參考文獻

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作者簡介：李勇（1955，12-），男，漢，本科，福州人，工程師，主要從事燃煤電廠固體廢棄物綜合利用工作。