电厂粉煤灰质量现状分析及效益质量控制建议

摘 要：根据商品混凝土市场对粉煤灰质量方面的要求，组织对17家燃煤电厂粉煤灰进行质量跟踪检测。138份样品质量跟踪检测结果表明：合格率接近95%，主要为二、三级灰。通过分选加工、控制烧失度等措施，可以提高现有资源利用效益和控制产品质量。

关键词：粉煤灰；质量；烧失度

粉煤灰是燃煤电厂发电的副产品，早期被当作固体废弃物处置，通过多年综合开发利用，如今成为商品混凝土的重要原材料，有质量标准，使之具有了产品的特性。市场希望电厂的粉煤灰能够像产品一样保证质量，但电厂生产系统原先设计没有考虑控制粉煤灰质量问题，且电厂也缺少这方面相关研究和手段。这就成为当前粉煤灰综合利用的突出矛盾，解决好这个问题关系到能否有效利用我国年产2亿多吨粉煤灰，对保护环境也至关重要。电厂近年来为了降低锅炉氮氧化物排放，普遍对燃煤锅炉进行低氮燃烧改造，炉温有所降低，导致市场普遍反映粉煤灰变粗、流动性变差。另外，因燃煤市场变化，许多电厂燃用煤种复杂化，有时与设计煤种偏离很大，致使燃烧工况变差，粉煤灰质量受影响。

1 电厂粉煤灰质量现状分析

为了了解粉煤灰质量状况，寻找控制产品质量的途径，组织对电厂粉煤灰质量进行跟踪检测，对象包括广东省内17家燃煤电厂46台机组，共1523万千瓦装机容量，年产粉煤灰近500万吨。在3个月质量跟踪期内，按一定时间间隔，从电厂生产现场随机抽取共138份样品，对细度、烧失量、需水比等三项主要且容易发生质量波动的指标进行跟踪检测。跟踪检测结果基本反映了广东主要燃煤电厂出产的粉煤灰质量状况，通过对相关数据的分析研究，找到了影响质量的主要因素，就控制质量和提高综合利用效益提出意见和建议。

广东省跟踪检测的138份样品中，其合格率接近95%，质量主要属于二、三级灰级别。有5%的灰因为细度超标达不到等级灰的质量标准，主要集中在某个电厂的两台锅炉。细度超标的粉煤灰烧失量指标不高，说明煤粉燃烧充分，煤粉细度符合要求。建议在锅炉收灰环节采取措施将部分粗灰分开收集，尤其是将省煤器冷灰斗的灰分开收集，應可以解决细度不合格问题。

2 分项指标质量分析

2.1 细度

从检测的结果来看绝大部分电厂粉煤灰的细度都能达到二、三级灰的要求。市场反映近几年粉煤灰的细度指标有所下降。粉煤灰的细度和煤粉细度有关，还和煤灰在炉膛中冷却速度有关。由于粉煤灰烧失量指标普遍较低，说明各电厂煤粉细度都能达到基本燃尽的要求。那么粉煤灰变粗的原因应该是与锅炉低氮燃烧改造后，煤粉燃烧时间延长有一定的关系。煤粉如果快烧快冷，煤灰较细；如果燃烧和冷却时间延长，煤灰之间粘在一起的机率增加，煤灰变粗。跟踪检验发现某山区电厂两台锅炉未进行低氮燃烧改造，其粉煤灰细度明显比其他电厂细，45？滋m方孔筛余量都在10～30.2%之间，有2次样品三项指标都达到一级灰标准。如此看来锅炉低氮燃烧改造后，确实对粉煤灰细度产生一定影响，但基本没有超出合格范围，个别电厂超出标准也可以按分类收集予以解决。目前市场应用粉煤灰有两种方式：一种是直接应用；另一种是通过细度分选或磨细加工后再应用。其中分选加工成本较低，市场应用很广泛。粉煤灰细度问题，一般不影响最终综合利用。

2.2 烧失量

粉煤灰烧失量在电厂通常称：飞灰含碳量。主要影响粉煤灰活性和流动性，含碳量高的粉煤灰混凝土搅拌时面上会浮一层黑碳，影响混凝土质量。目前电厂的粉煤灰该项指标一般控制在2%以下，个别电厂在燃用不熟悉煤种或锅炉工况不好时烧失量在2～5%，之间，但均达到国家标准一级灰的要求。十年前，电厂该项指标通常在5%～15%的范围内，所以十年前制订的《GB/T1596-2005》和电厂实际运行情况相吻合的。近十年来，电厂设备水平已有了质的提高，现在基本上都是亚临界以上的大机组，超临界、超超临界机组逐渐成为主力，同时电厂管理水平也不断提高，相当部分电厂烧失量指标控制在2%以下。从质量跟踪中发现，这种低烧失量粉煤灰流动性好，潜在价值高。

2.3 需水比

粉煤灰被应用于混凝土其主要特性之一是改善了新拌混凝土的流动性，流动性是粉煤灰重要质量指标。粉煤灰流动性与其化学成分、微观形貌、细度、烧失量等有关，而需水比是粉煤灰流动性指标。目前市场特别看重粉煤灰流动性，高流动性的粉煤灰可以用在高标号商品混凝土；可以减少水泥用量，降低成本；可以满足超高层建筑泵送混凝土的要求。近年来，市场反映粉煤灰流动性变差了，通过显微镜对样品微观形貌分析发现，经过低氮燃烧改造后锅炉与没有改造的锅炉其粉煤灰中玻璃体含量有明显差别，前者玻璃体确实减少了。根据专业资料介绍，玻璃体含量减少会使粉煤灰流动性变差。除了微观形貌以外，粒度、烧失量对流动性也有直接的影响。粒度越细、烧失量越低流动性就越好。从质量跟踪的情况分析，绝大部分电厂的粉煤灰需水比指标达到二级灰质量标准要求，少量电厂达到一级灰需水比要求。这情况说明，虽然粉煤灰的微观形貌受锅炉低氮燃烧的影响变差，造成流动性变差，但烧失量大幅降低从某种程度上抵消了这个影响。

3 提高电厂粉煤灰效益质量的几点建议

3.1 提高资源利用效益

质量跟踪发现相当部分电厂粉煤灰可以通过简单的分选加工提高资源利用效益。从质量检测中选取这21份样品，其共同的特点是烧失量指标很低，都在2%以下，相当部分在1%以下。从质量分析中可以看到其需水比指标达到或接近一级灰标准要求。这些灰经过简单的分选以后，粒度可以达到一级灰标准。粒度细了以后，需水比也会进一步降低达到一级灰标准要求。可见电厂现有大量一级粉煤灰的原料资源。一级粉煤灰是高标号混凝土的掺用材料，市场价格是普通粉煤灰的一倍以上，资源也十分紧缺。如果对以上电厂优质粉煤灰资源进行简单的分选加工，就能大幅提高资源利用价值，创造很好的经济效益。

3.2 电厂可以通过控制烧失度控制粉煤灰质量

在粉煤灰最主要的三个质量指标中：细度是比较容易控制的，细度如果不合格可以通过分类收集方式处理，分类处理中的粗灰可以通过再加工达到细度要求；需水比是与微观形貌、粒度、烧失度都有关系的粉煤灰内在综合性能指标，在相关影响因素中，电厂对粉煤灰微观形貌缺少有效控制手段，可以通过控制烧失量来改善需水比，检测证明这是一种有效的方式；控制烧失量与电厂节能降耗的管理目标一致，电厂有许多好的经验和措施，目前已有相当部分电厂把烧失量控制在相当低的水平，相信其他电厂通过技术改造、加强管理、挖掘潜力也能做到。从检测情况来看，凡是烧失量能控制在2%以下的粉煤灰，其需水比就低，鲜有例外。因此电厂今后应该把控制烧失量作为控制粉煤灰质量的重点。

参考文献

[1]柯国军，徐小华，杨晓峰，等.耒阳电厂粉煤灰综合利用探讨[J].粉煤灰综合利用，2004，（02）：55-56.

[2]王鹏飞.粉煤灰综合利用研究进展[J].电力环境保护，2006（02）：42-44.

[3]江学荣，林介东，莫乾凯.粉煤灰综合利用现状及发展方向[J].电力环境保护，2002（03）： 55-57.

作者简介：李勇（1955，12-），男，汉，本科，福州人，工程师，主要从事燃煤电厂固体废弃物综合利用工作。