CFBC固硫灰需水量性能研究和改善

宋美丽，赵淑琴，石龙龙，赵文龙（.山西平朔煤矸石发电有限责任公司，山西 朔州 036800；.中北大学（太原），太原 03005）

CFBC固硫灰需水量性能研究和改善

宋美丽1，赵淑琴1，石龙龙1，赵文龙2
（1.山西平朔煤矸石发电有限责任公司，山西 朔州 036800；2.中北大学（太原），太原 030051）

以CFBC固硫灰为原材料，选取CFBC固硫灰细度、减水剂种类、减水剂掺量等为变量，系统研究了CFBC固硫灰的需水性能。自制聚羧酸减水剂，改善CFBC固硫灰需水量性能。结果表明，各细度的CFBC固硫灰标稠需水量都在200mL以上，最高达297mL。不同现有减水剂对固硫灰需水量的改善效果不明显，自制聚羧酸减水剂减水效果显著，掺量1.5‰（固含量）减水率达到25％。

CFBC固硫灰；需水量；减水剂

循环流化床燃烧（CFBC）技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。CFBC固硫灰是煤在循环流化床锅炉里燃烧后的副产物，其生成温度在700℃～900℃，比普通粉煤灰生成温度（1 200℃～1 400℃）低得多，所以其化学组成、矿物组成、颗粒形貌和物化性能都有很大的不同［1，2］。

CFBC由于其固有的多孔、多棱角的颗粒形貌，其需水量很大，大掺量时影响工作性、强度和耐久性等性能，制约了CFBC固硫灰的大量综合利用。所以研究和解决需水量这一瓶颈，对于CFBC固硫灰的利用至关重要。

本文以CFBC固硫灰为研究对象，系统研究了CFBC固硫灰的需水量性能，自制聚羧酸减水剂，改善其需水量性能，为CFBC固硫灰的应用提供了有效的数据理论基础，为其进一步的研究提供了思路。

1　实验部分

1.1原材料

原材料是山西平朔煤矸石电厂CFBC固硫灰原灰，分选粗、细灰，萘系减水剂（FDN，固含量40％），巨光建材。聚羧酸减水剂（自制PC1/PC2/PC3，40％固含量）；普通C30水泥，巨光建材。

表1　 CFBC固硫灰化学组成Tab.1 Chemical composition of CFBC solid sulfur ash

（注：CFBC固硫灰的CaO含量为10.19％，主要来源于脱硫过程中SO2被氢氧化钙吸收得到的硫酸钙，与高钙粉煤灰有本质区别）。

鉴于试样CFBC固硫灰标稠和需水比太大，该电厂固硫灰烧成温度在750℃～850℃，很多性能与普通粉煤灰有很大不同，实验中，通过SEM，对普通标准2级粉煤灰和试样CFBC固硫灰作了对比分析：

固硫灰试样颗粒基本没有成球，整体为多孔片状物。2级粉煤灰颗粒大多为大小不等的球体，对比两者可知固硫灰试样需水量大的根本原因是其成型为多孔片状物。

激光粒度分析仪得到CFBC固硫灰原灰粒径分布。CFBC固硫灰粒度分布较广（中位径原灰45.5μm、粗灰21μm、细灰8.4μm），比表也相差较大（原灰189.2m2/kg、粗灰308.1 m2/kg、细灰422.0 m2/kg）。

1.2实验结果和分析

1.2.1粒度对CFBC固硫灰标稠需水量影响

参照水泥国家标准GB/T 1346-2001《水泥标准稠度用水量凝结时间、安定性检验方法》，分别对原灰（FA0）、粗灰（FA1）、细灰（FA2）和C30水泥（C30）进行标稠需水量实验。CFBC固硫灰的需水量比普通水泥大很多，且随粒度的增大而增大，与需水量和粒径成反比的一般规律不同，其原因归结于CFBC固硫灰的多孔不规则结构。

1.2.2不同减水剂对CFBC固硫灰需水量的影响

取CFBC固硫灰细灰，萘系减水剂（FDN，固含量40％），巨光建材，聚羧酸减水剂（自制PC1/PC2/PC3，40％固含量）作为CFBC固硫灰外加剂，做净浆流动度实验，控制固定流动度（180cm），在加入不同外加剂后测定其需水量.萘系和聚羧酸减水剂 PC1/PC2对CFBC固硫灰需水量的影响不明显，但相比PC1/PC2，萘系有较好的减水效果。自制聚羧酸减水剂PC3的减水效果显著，且随掺量的增加，需水量显著降低，降低幅度由平缓变急剧再变平缓，其原因是当掺量很小时，其大部分减水剂吸附于固硫灰孔隙，参与减水的有效量很少。当掺量达到一定的时候，减水剂在孔隙吸附趋于饱和，大部分减水剂参与减水，其趋势变急剧。当减水剂量进一步增大，CFBC固硫灰表面减水剂吸附趋于饱和，即有效减水剂量趋于饱和，其减水趋势再变平缓。

2　实验结论和讨论

CFBC固硫灰的需水量很大，甚至高达普通水泥的2倍多，且随粒度增大，其需水量对应增大。

一般现有的混凝土减水剂，如萘系和聚羧酸对CFBC固硫灰的需水量改善不明显，相比之下，萘系的减水效果略佳。

［1］ 王福元，吴正严.粉煤灰利用手册（第二版）［M］.北京：中国电力出版社，1997：62-64，122-124.

［2］［美］梅塔（M.P.K），［美］蒙特罗（Monteiro，P.J.M）.混凝土——微观结构、性能和材料［M］.覃维祖，王栋民，丁建彤，译.北京：中国电力出版社，2008：18-19，138-139.

Research and Improvement of Water Requirement for CFBC Performance

SONG Mei-li1，ZHAOShu-qin1，SHI Long-long1，ZHAOWen-long2，
（1.Shanxi PingshuoGangue Power Generation Co.，Ltd.，Shuozhou 036800，China；2.North UniversityofChina（Taiyuan），Taiyuan 030051，China）

With CFBC as the rawmaterial，the sulfur cement fineness，the type of water reducer，and the amount of water reducer were selected as variables，and the water requirement of CFBC was systematically studied.Self made poly carboxylic acid water reducing agent，improving the CFBC sulfur cement water demand performance.The results showthat the CFBC of all the fineness of sulfur cement is more than 200mL，and the maximum is 297mL.Different existing water reducing agent on the solid sulfur ash，need to improve the effect of water is not obvious，self-made polycarboxylic acid Jianshuiji decrease water effect is remarkable，dosage of1.5 per 1000（solid content）water reducingrate can reach 25％.

CFBC；Water requirement；Water reducer

X701.3

A

1674-8646（2015）08-0020-01

2015-05-18