脱硫粉煤灰综合利用技术研究

杨学彦，胡海峰，郭 宇，杨捷先

(大连市建筑科学研究设计院股份有限公司，辽宁 大连 116028)

0 引言

循环流化床锅炉是一种对煤品质要求较低，热效率高且脱硫成本低的燃炉结构，是近年来火力发电厂普遍采用和国家大力提倡的一种燃炉形式，在燃烧过程中可以向煤中添加脱硫剂实现炉内脱硫，但由于循环流化床锅炉燃烧温度只有800～900℃，将会产生大量的低活性脱硫粉煤灰和灰渣，此粉煤灰由于活性低、含钙高、含硫高、需水量大，不能按普通低钙粉煤灰的应用方式直接应用，为了响应市政府、建委及节能处领导的号召，我院承担了市循环流化床脱硫粉煤灰综合利用技术研究的课题，成功通过实验研究为循环流化床脱硫粉煤灰寻找出了合适有效的利用途径，实现循环流化床脱硫灰综合利用的产业化和商业化，切实有效的解决了脱硫灰的排放难问题.

1 研究技术路线制定

通过对脱硫粉煤灰的物理和化学性能的研究分析来看，其主要存在需水量大，塑性收缩大，钙硫含量高，可能存在体积安定性等问题，根据其以上性能，制定了其在常规建材领域应用的技术可行性分析，并制定了相应的应用技术路线.

1.1 技术原理

脱硫粉煤灰在800～900℃煅烧时，煤内有机物燃烧会形成疏松孔隙结构和凝聚体，粉磨可以使疏松颗粒变的更小，减少孔隙量，同时，可以打碎凝聚体，粉煤灰烧成示意图如图1所示.

图1 粉煤灰烧成示意图

1.2 技术方案

将原状灰通过球磨机进行了15、30、60 min的粉磨，制得灰样 F15、F30、F60.

1.3 性能分析

1.3.1 形貌变化

图2为原状灰和粉磨灰的SEM图，从图中可以看出，粉磨后能有效的打破絮凝体和细化粉煤灰颗粒.

1.3.2 粉度时间对比表面积的影响

图3为原状灰(0 min)和粉磨灰比表面积随粉磨时间变化的曲线，由图可以看出，F15、F30、F60的比表面积有了显著提高，与原状灰的511 m2/kg相比，F60的比表面积提高到了1 158 m2/kg，三种灰样分别比原状灰提高了 57.3%，109.5%和126.6%.孔隙率由原状灰的 0.632 降至 0.598，此结果与SEM图吻合.

图2 原状灰和粉磨灰的SEM图

图3 比表面积随粉磨时间变化的曲线

1.3.3 需水量

由净浆流动度-需水量关系表(表1)可以看出，在135 mm相同流动度时需水量由原状灰的137 g降至F15的131 g和F30的127 g，经过粉磨处理需水量得到显著改善，F60灰由于比表面积较大，达到相同净浆流动度的需水量没有显著减小.

从胶砂流动度与需水量的关系表可以看出，经过粉磨处理的脱硫粉煤灰在砂浆中需水量也有了显著的改善，F30的需水量已基本达到了华能II级灰的需水量水平.

表1 胶砂流动度与需水量关系表

2 脱硫粉煤灰在混凝土中的应用

2.1 粉磨时间对混凝土性能的影响

采用相同的混凝土配合比，对不同粉磨时间的粉煤灰样进行了性能试验，试验结果见表2所示.

试验表明，脱硫粉煤灰经粉磨后混凝土用水量显著降低，粉磨时间30 min后灰的用水量基本达到华能II级灰的性能，较原状灰有显著改善，用水量降低12.4%，经时坍落度损失有了明显的改善，由原状灰的1 h损失100 mm降至1 h损失30 mm左右，此坍落度和坍落度损失完全可以满足预拌混凝土的要求.

表2 脱硫粉煤灰对混凝土用水量、坍落度和坍落度损失影响表

2.2 掺量对混凝土新拌性能的影响

分别将F30灰样与华能II级灰在取代水泥量10%、20%、30%、40%进行了新拌性能对比试验，比较不同掺量下对混凝土新拌性能的影响情况(见表3).

表3 掺量对混凝土新拌性能的影响

由试验结果可见，F30灰样随掺量增大混凝土单方用水量有所提高，与华能灰相比，在相同掺量时用水量约提高3～5kg，出机坍落度和坍落度损失基本能够满足泵送混凝土的要求，但掺量达40%时，脱硫粉煤灰的经时坍落度损失明显增大，因此，粉磨30 min以内的脱硫粉煤灰在进行泵送混凝土配制时不宜超过40%.脱硫粉煤灰与华能灰对比对混凝土含气量影响不大，并未发现异常现象，掺脱硫粉煤灰混凝土的凝结时间较华能粉煤灰混凝土有所缩短，经过多次不同粉磨时间和不同掺量的脱硫粉煤灰试验，未发现假凝或速凝等现象.试验表明，经30 min粉磨处理的脱硫粉煤灰在40%以下掺量对新拌混凝土性能基本无影响，可以满足混凝土的泵送需求.

3 结论

(1)物理粉磨是一种解决脱硫粉煤灰的需水量问题的有效途径，控制脱硫粉煤灰比表面积在900～1 000 m2/kg，需水量基本达到普通二级灰的标准要求;

(2)脱硫粉煤灰经粉磨后混凝土用水量显著降低，粉磨时间30 min后灰的用水量基本达到华能II级灰的性能，较原状灰有显著改善，用水量降低12.4%，经时坍落度损失有了明显的改善，由原状灰的1 h损失100 mm降至1 h损失30 mm;

(3)粉磨30 min以内的脱硫粉煤灰在进行泵送混凝土配制时不宜超过40%.

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