大连市循环流化床脱硫粉煤灰应用技术指南
大连市循环流化床脱硫粉煤灰应用技术指南
2012-06-05 09:23:58      来源:大连市建委      点击量:6406

大建委发【201257

关于印发《大连市循环流化床脱硫粉煤灰

应用技术指南(暂行)》的通知

 

各有关单位:

由大连市建筑科学研究设计院股份有限公司会同有关单位编制的《大连市循环流化床脱硫粉煤灰应用技术指南(暂行)》,现已通过专家审定,予以发布,自201231日起施行。

本应用指南,由大连市城乡建设委员会负责管理,大连市建筑科学研究设计院股份有限公司负责解释。

 

 

O一二年二月二十日

 

 

大连市循环流化床脱硫粉煤灰应用技术指南

(暂行)

 

 

2012 大连


   

为贯彻落实国家节能减排的方针和《大连市粉煤灰综合利用条例》,有效地解决我市循环流化床脱硫粉煤灰的应用难题,由大连市建筑节能管理处提出,大连市建筑科学研究设计院股份有限公司等单位负责编制本指南。

本指南是以科研项目《循环流化床脱硫粉煤灰综合利用技术研究》的研究成果为基础,参考国家粉煤灰相关标准,结合我市粉煤灰利用的实际情况,经广泛调研和征求意见编写的。

本指南的主要内容是:1. 简介;2. CFB脱硫粉煤灰的特点;3. CFB脱硫粉煤灰的处理方法及性能检验;4. CFB脱硫粉煤灰的应用。

本指南由大连市建筑科学研究设计院股份有限公司负责具体技术内容的解释。应用过程中如有意见或建议,请寄送大连市建筑科学研究设计院股份有限公司(地址:大连市沙河口区黄河路760号,邮政编码:116021)。

位:大连市建筑科学研究设计院股份有限公司

位:大连理工大学

大连交通大学

主要起草人: 吴长龙  辛德胜  丛英仕  厉明进  王跃松  王岳华

    赵洪岩  荀武举      胡海峰  杨学彦

厉世宝  杨成武  武湛     范家有

评 审 专 家:赵    丁一宁  刘彦军       


   

1.    简介

2.    CFB脱硫粉煤灰的特点

2. 1 工艺特点

2. 2 形貌特征

2. 3 化学指标

2. 4 物理性能

2. 5 CFB脱硫原状灰的应用范围

3.    CFB脱硫粉煤灰的处理方法及性能检验

3.1  原状灰性能检验

3.2  处理方法

3.3  技术要求

3.4  试验方法

3.5  检验规则

4.    CFB脱硫粉煤灰的应用

4.1  混凝土或砂浆

4.2  砌块或

4.3  水泥

附录  本技术指南用词说明


 


1.    简介

循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展起来的一项高效、低污染的清洁燃烧新枝术。循环流化床锅炉的控制温度为800~900,燃煤在流化床上循环燃烧,具有燃烧效率高、可使用低品质燃煤和炉内脱硫效率高等诸多优点。

采用循环流化床锅炉技术通过炉内干法石灰石脱硫处理后收集的粉煤灰即为循环流化床脱硫粉煤灰(简称CFB脱硫粉煤灰)。

2007年国家发改委联合环保总局出台了《现有燃煤电厂二氧化硫治理“十一五”规划》的新政,以加强对十一五期间电厂二氧化硫排放整治工作。随着全国电厂二氧化硫排放治理工作的全面开展,电厂产生了大量脱硫粉煤灰,在粉煤灰的排放中占有很大的比例。

CFB脱硫粉煤灰不同于常规的煤粉炉粉煤灰,其综合利用途径目前尚缺乏基础研究和应用经验。主要原因在于CFB工艺炉内温度较低(约800-900),产生的脱硫粉煤灰颗粒疏松团聚、需水量大、钙硫含量高,直接应用可能会造成制品体积安定性不稳定、假凝、开裂等一系列问题。

我市同样也面临大量脱硫粉煤灰和脱硫灰渣的综合利用问题。鉴于粉煤灰的使用单位技术力量有限,不能对CFB脱硫粉煤灰与普通低钙灰有很好辨别,有部分电厂甚至将此类灰以低廉的价格销售给水泥厂、混凝土公司等作为低钙灰应用,给产品性能和建筑工程质量造成了很大隐患。

目前,我市热电集团下属香海、东海、北海热电厂,大连泰山热电有限公司等电厂,每年都有大量脱硫粉煤灰有待解决,并且随着电厂CFB脱硫工艺的广泛应用,脱硫高钙粉煤灰的产量势必会持续大幅度增长, 这些CFB脱硫粉煤灰已成为粉煤灰综合利用工作的新难题、新任务。20086月,市人大在视察《大连市粉煤灰综合利用条例》实施情况时对脱硫粉煤灰利用问题也给予了高度重视。

为了有效地解决CFB脱硫粉煤灰的排放困难,促进电厂二氧化硫治理和我市粉煤灰综合利用工作的顺利进行,及节能减排和可持续发展目标的实现,大连市建筑节能管理处委托大连市建筑科学研究设计院股份有限公司,开展了《循环流化床脱硫粉煤灰综合利用技术研究》课题的研究,对CFB脱硫粉煤灰的形貌特征、化学成份、物理性能、改性处理及在建材制品中的应用进行了全面系统的分析,在认真总结研究成果的基础上撰写了本应用指南,以期对我市CFB脱硫粉煤灰的应用起到一定的指导作用。

2.    CFB脱硫粉煤灰的特点

2. 1             工艺特点

CFB脱硫粉煤灰的性能与锅炉的燃烧形式、燃煤品种以及粉煤灰收集工艺三方面密切相关。

在循环流化床800~900的温度下,粉煤灰仅能发生少量熔融,不能形成良好的球状结构。传统煤粉炉或旋风炉的燃烧温度为1300以上,大量熔融的粉煤灰可以形成良好的球状结构因此CFB脱硫粉煤灰在微观上与普通粉煤灰有着明显区别。

循环流化床锅炉使用的低品质燃煤的钙、硫含量高,因此CFB脱硫粉煤灰在化学成分上也明显区别于普通粉煤灰。

2. 2             形貌特征

CFB脱硫粉煤灰进行1000~10000倍的扫描电子显微镜微观测试,其微观形貌特征如图1所示。图2为典型煤粉炉烟气脱硫低钙粉煤灰的微观形貌。

 

1  CFB脱硫粉煤的电子显微镜扫描图像(1000倍)

2  煤粉炉烟气脱硫低钙灰的电子显微镜扫描图像(1000倍)

由图1和图2可以看出,两者的最大区别在于CFB脱硫粉煤灰的颗粒呈疏松团聚状,表面粗糙,而煤粉炉粉煤灰的颗粒呈球状,表面光滑、致密。

2. 3             化学指标

采用X射线荧光光谱仪或按照《水泥化学分析方法》(GB/T 176-2008)试验方法进行CFB脱硫粉煤化学成份分析,结果见表1。表2为普通粉煤灰的化学成份表。

1  CFB脱硫粉煤灰的化学成份

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O

K2O

SO3

igloss

f-CaO

51.08

15.85

9.68

14.68

1.54

0.38

1.45

2.39

1.02

6.25

注:大连地区典型的CFB脱硫粉煤灰的化学成分

2  普通粉煤灰的化学成份

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O

K2O

SO3

igloss

f-CaO

51.89

30.14

5.16

4.19

0.92

0.39

1.16

0.53

3.86

0.67

CFB脱硫粉煤灰的CaOSO3f-CaO的含量均远高于普通粉煤灰,其中CaO含量是普通灰的3~4倍,SO3含量是普通灰的4-5倍,f-CaO含量大于4%,约是普通粉煤灰的10倍。因此,在化学成份上,CFB脱硫粉煤灰具有明显的高钙、高硫和高游离氧化钙特点。

2. 4             物理性能

按照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596-2005)试验方法对CFB脱硫粉煤灰需水量等物理性能进行测试,结果见表3。表4为普通粉煤灰的物理性能指标。

3  CFB脱硫粉煤灰物理性能

需水量比,%

45μm筛余,%

比表面积,m2/kg

活性指数,%

雷氏值,mm

120-150

11.6-15.8

500-700

67-75

0-0.5

4  普通粉煤灰物理性能

需水量比,%

45μm筛余,%

比表面积,m2/kg

活性指数,%

雷氏值,mm

100-105

20.9-24.3

220-300

63-71

0.5-1.8

CFB脱硫粉煤灰的需水量比明显高于普通粉煤灰,而其细度却明显小于普通粉煤灰。CFB脱硫粉煤灰的比表面积一般大于500 m2/kg,而普通粉煤灰的比表面积一般在300 m2/kg左右。CFB脱硫粉煤灰微观的疏松团聚状形貌使得其比表面积显著增大,需水量比也随之显著增大。

CFB脱硫粉煤灰沸煮法(雷氏)试验体积安定性合格,表明CFB脱硫粉煤灰虽然含有大量的游离氧化钙,但不存在明显的体积安定性不良现象,原因主要在于CFB粉煤灰的煅烧温度在800~900,此温度恰好达到碳酸钙的分解温度,不存在过烧现象。因此,粉煤灰中的游离氧化钙对体积安定性基本无影响。

2. 5             CFB脱硫原状灰的应用范围

未经处理的CFB脱硫粉煤灰称为原状灰,原状灰在不同应用范围的注意事项:

2.5.1         混凝土或砂浆

原状灰微观呈疏松团聚状,需水量大,可导致其塑性收缩大、泌水、易产生塑性裂缝以及耐久性差。并且其硫含量高,可能存在体积安定性等问题。因此,原状灰不宜直接用于混凝土和砂浆的生产。用于混凝土和砂浆生产时应进行体积安定性检验,并应进行抗裂性能试验。

2.5.2         水泥熟料

资料表明粉煤灰的化学成份与粘土相近,很多粘土烧制制品均可以采用粉煤灰部分或全部取代制得,普通低钙灰在水泥熟料烧结中替代粘土应用已经被多数水泥厂采用。研究表明,CFB脱硫原状灰可以用于水泥熟料烧制中替代粘土。

CFB脱硫粉煤灰用于水泥熟料烧制时存在SO3含量不稳定问题,上下波动较大,不利于水泥硫含量控制,CFB脱硫粉煤灰硫含量的大小一方面与煤质量有关,另一方面与电厂脱硫的程度存在很大关系,这就要求电厂在脱硫过程中应建立起健全的脱硫管理机制,从煤源稳定性、脱硫剂添加量、CFB脱硫粉煤灰成份监测等多方面控制粉煤灰成份的稳定性,以利于其在水泥及其它建材制品中的应用。

2.5.3         粉煤灰砌块、砖等制品

CFB脱硫粉煤灰可直接应用于砌块和砖生产。对于蒸压制品,原状灰应进行压蒸法体积安定性检验,合格后方可使用。

CFB脱硫粉煤灰在国内很多地区已在砌块和砖中得到应用,尤以南京、四川等地区最广,我市部分厂家也在蒸压砖和空心砌块等方面进行了应用。前期部分CFB脱硫粉煤灰蒸压砖中出现了砖体爆裂的现象,经过调查研究发现,砖体爆裂是由于生产中添加的石灰中含有过烧石灰所致,与CFB粉煤灰无关,后将生石灰改为电石渣后不再出现上述爆裂现象。

 

3.    CFB脱硫粉煤灰的处理方法及性能检验

3.1 原状灰性能检验

原状灰在加工处理前应进行性能检验,按性能不同选用不同的加工处理方法。

检验项目包括:需水量比、细度、SO3含量、游离氧化钙含量、比表面积。

检验方法:需水量比、细度、SO3含量、游离氧化钙含量参照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596-2005)进行;比表面积参照《水泥比表面积测定方法 勃氏法》(GBT 8074-2008)进行。

3.2 处理方法

(1)    CFB脱硫粉煤灰SO3含量不大于3%时,可采取粉磨方法降低需水量应用。经过粉磨处理的CFB脱硫粉煤灰简称为粉磨灰。粉磨时间的控制以粉磨灰的需水量比不大于105%且比表面积不大于1000 m2/kg为准。

粉磨处理可打散CFB脱硫粉煤灰的疏松团聚状颗粒,减少孔隙量,从而降低其需水量,有效改善其泌水、易开裂等问题。

(2)    SO3含量大于3%且不大于5%时,可掺入5-10%的铝氧熟料共同粉磨处理后应用。加入改性材料共同粉磨处理的CFB脱硫粉煤灰简称为改性灰。粉磨时间的控制同上。改性效果采用压蒸法体积安定性测试来检验,控制压蒸法试件的膨胀率不大于0.5%。铝氧熟料的掺量随SO3含量的增大而增加。

掺入铝盐可以与Ca(OH)2SO42-反应生成水化硫铝酸钙,达到降低SO3含量避免产生体积安定性不稳定的目的。在硫含量较高时,生成三硫型水化硫铝酸钙(又称钙矾石,AFt),产生膨胀,导致体积安定性不良。当添加足够的活性铝盐后,生成的是单硫型的水化硫铝酸钙,不会产生体积安定性不良的问题。

3.3 技术要求

CFB脱硫粉煤灰按处理方法不同分为:原状灰、粉磨灰和改性灰。用于混凝土或砂浆中CFB脱硫粉煤灰的技术要求见表5;用于砌块、砖或水泥熟料中的CFB脱硫原状灰技术要求见表6CFB脱硫粉煤灰的放射性应合格,碱含量应符合国家相关标准规定或由买卖双方协商确定。

5 用于混凝土或砂浆中CFB脱硫粉煤灰的技术要求

项目

技术要求

原状灰

粉磨灰

改性灰

细度(45μm筛余),不大于,%

25

25

25

需水量比,不大于,%

115

105

105

比表面积,m2/kg,不大于

---

1000

1000

烧失量,不大于,%

8.0

8.0

8.0

含水量,不大于,%

1.0

1.0

1.0

三氧化硫,不大于,%

3.0

3.0

5.0

游离氧化钙,不大于,%

8.0

8.0

8.0

安定性

雷氏夹沸煮后增加距离,不大于,mm

5.0

5.0

5.0

压蒸安定性

膨胀率,不大于,%

---

---

0.5

 

6 用于砌块、砖或水泥熟料中CFB脱硫原状灰的技术要求

项目

技术要求

细度(45μm筛余),不大于,%

25

安定性(雷氏夹沸煮后增加距离),不大于,mm

5.0

压蒸安定性(膨胀率),不大于,%

0.5

3.4 试验方法

细度、需水量比、烧失量、含水量、三氧化硫、游离氧化钙和碱含量按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596-2005)进行。

比表面积参照《水泥比表面积测定方法勃氏法》(GB/T 8074-2008)进行。

安定性参照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GBT 1346-2001)进行。

压蒸安定性参照《水泥压蒸安定性试验方法》(GB/T 750-1992)进行,试样制备时水泥与粉煤灰的比例为6:4

放射性按照《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566-2001)进行。

 

3.5 检验规则

(1)    编号与取样

1)编号

以连续供应的200 t相同等级、相同种类的CFB脱硫粉煤灰为一编号,不足200 t按一个编号论,粉煤灰质量按干灰(含水量小于1%)的质量计算。

2)取样

每一编号为一取样单位,当散装粉煤灰运输工具的容量超过该厂规定出厂吨数时,允许该编号的数量超过取样规定吨数。

取样方法按GB 12573进行,取样应有代表性,可连续取,也可从10个以上不同部位取等量样品,总量至少3 kg

用于混凝土和砂浆的CFB脱硫粉煤灰,必要时,买方可根据相应的技术要求进行随机抽样检验。

(2)    出厂检验

拌制混凝土和砂浆用CFB脱硫粉煤灰,出厂检验项目为表5全部技术要求。

粉煤灰小型空心砌块、粉煤灰蒸压砖、水泥熟料用CFB脱硫粉煤灰,出厂检验项目为表6全部技术要求。

(3)    型式检验

拌制混凝土和砂浆用CFB脱硫粉煤灰的型式检验项目为放射性及表5技术要求。

粉煤灰小型空心砌块、粉煤灰蒸压砖、水泥熟料用CFB脱硫粉煤灰的型式检验项目为放射性及表6技术要求。

有下列情况之一应进行型式检验:

——原料、工艺有较大改变,可能影响产品性能时;

——正常生产时,每半年检验一次(放射性除外);

——产品长期停产后,恢复生产时;

——出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时。

(4)    判定规则

拌制混凝土和砂浆用CFB脱硫粉煤灰,试验结果符合放射性及表5技术要求时为合格品。若其中任何一项不符合要求,允许在同一编号中重新加倍取样进行全部项目的复检,以复检结果判定,复检不合格为不合格品。

粉煤灰小型空心砌块、粉煤灰蒸压砖、水泥熟料用CFB脱硫粉煤灰,试验结果符合放射性及表6技术要求时为合格品。若其中任何一项不符合要求,允许在同一编号中重新加倍取样进行全部项目的复检,以复检结果判定。

(5)    仲裁

当买卖双方对产品质量有争议时,买卖双方应将双方认可的样品签封,送市级或市级以上国家认可的质量监督检验机构进行仲裁检验。

4.    CFB脱硫粉煤灰的应用

4.1 混凝土或砂浆

用于混凝土或砂浆时不宜采用原状灰,可采用粉磨灰或改性灰。粉煤灰的性能指标应达到表5的技术要求。

原状灰不得用于C30及以上强度等级混凝土;粉磨灰或改性灰不得用于C40及以上强度等级混凝土。

CFB脱硫粉煤灰不宜用于冻融环境、海洋氯化物环境、除冰盐等其他氯化物环境以及化学腐蚀环境下的混凝土。

用于抹灰砂浆时,原状灰的掺量不宜大于50 kg/m3;粉磨灰或改性灰掺量不宜大于100 kg/m3

CFB脱硫粉煤灰用于混凝土和砂浆中的掺量应通过试验确定。

CFB脱硫粉煤灰使用前必须进行体积安定性试验,试验合格后方可使用。

4.2 砌块或砖

用于砌块或砖时可采用原状灰,原状灰的性能指标应达到表6的技术要求,也可采用粉磨灰或改性灰,粉煤灰的性能指标应达到表5的技术要求。

CFB脱硫粉煤灰用于蒸压制品必须经压蒸安定性检验合格后方可使用。压蒸法试件应按按制品的实际原料比例制备。

 

4.3 水泥

用于水泥熟料生产时可采用原状灰,原状灰的性能指标应达到表6的技术要求。用作水泥混合材时不宜采用原状灰,可采用粉磨灰或改性灰,粉煤灰的性能指标应达到表5的技术要求。

用于水泥熟料生产时应注意CFB脱硫粉煤灰中三氧化硫含量的稳定性。


附录  本技术指南用词说明

执行本技术指南条文时,对于要求严格程度的用词说明如下,以便在执行中区别对待。

(1)    表示很严格,非这样做不可的用词:

正面词采用“必须”;

反面词采用“严禁”。

(2)    表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:

正面词采用“应”;

反面词采用“不应”或“不得”。

(3)    表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:

正面词采用“宜”;

反面词采用“不宜”;

表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
  辽公网安备 21020202000162号