CFBC固硫灰需水量性能研究和改善

宋美麗，趙淑琴，石龍龍，趙文龍（.山西平朔煤矸石發電有限責任公司，山西 朔州 036800；.中北大學（太原），太原 03005）

CFBC固硫灰需水量性能研究和改善

宋美麗1，趙淑琴1，石龍龍1，趙文龍2
（1.山西平朔煤矸石發電有限責任公司，山西 朔州 036800；2.中北大學（太原），太原 030051）

以CFBC固硫灰為原材料，選取CFBC固硫灰細度、減水劑種類、減水劑摻量等為變量，系統研究了CFBC固硫灰的需水性能。自制聚羧酸減水劑，改善CFBC固硫灰需水量性能。結果表明，各細度的CFBC固硫灰標稠需水量都在200mL以上，最高達297mL。不同現有減水劑對固硫灰需水量的改善效果不明顯，自制聚羧酸減水劑減水效果顯著，摻量1.5‰（固含量）減水率達到25％。

CFBC固硫灰；需水量；減水劑

循環流化床燃燒（CFBC）技術是一項近二十年發展起來的清潔煤燃燒技術。它具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石爐內脫硫、負荷調節比大和負荷調節快等突出優點。CFBC固硫灰是煤在循環流化床鍋爐里燃燒后的副產物，其生成溫度在700℃～900℃，比普通粉煤灰生成溫度（1 200℃～1 400℃）低得多，所以其化學組成、礦物組成、顆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、多棱角的顆粒形貌，其需水量很大，大摻量時影響工作性、強度和耐久性等性能，制約了CFBC固硫灰的大量綜合利用。所以研究和解決需水量這一瓶頸，對于CFBC固硫灰的利用至關重要。

本文以CFBC固硫灰為研究對象，系統研究了CFBC固硫灰的需水量性能，自制聚羧酸減水劑，改善其需水量性能，為CFBC固硫灰的應用提供了有效的數據理論基礎，為其進一步的研究提供了思路。

1　實驗部分

1.1原材料

原材料是山西平朔煤矸石電廠CFBC固硫灰原灰，分選粗、細灰，萘系減水劑（FDN，固含量40％），巨光建材。聚羧酸減水劑（自制PC1/PC2/PC3，40％固含量）；普通C30水泥，巨光建材。

表1　 CFBC固硫灰化學組成Tab.1 Chemical composition of CFBC solid sulfur ash

（注：CFBC固硫灰的CaO含量為10.19％，主要來源于脫硫過程中SO2被氫氧化鈣吸收得到的硫酸鈣，與高鈣粉煤灰有本質區別）。

鑒于試樣CFBC固硫灰標稠和需水比太大，該電廠固硫灰燒成溫度在750℃～850℃，很多性能與普通粉煤灰有很大不同，實驗中，通過SEM，對普通標準2級粉煤灰和試樣CFBC固硫灰作了對比分析：

固硫灰試樣顆粒基本沒有成球，整體為多孔片狀物。2級粉煤灰顆粒大多為大小不等的球體，對比兩者可知固硫灰試樣需水量大的根本原因是其成型為多孔片狀物。

激光粒度分析儀得到CFBC固硫灰原灰粒徑分布。CFBC固硫灰粒度分布較廣（中位徑原灰45.5μm、粗灰21μm、細灰8.4μm），比表也相差較大（原灰189.2m2/kg、粗灰308.1 m2/kg、細灰422.0 m2/kg）。

1.2實驗結果和分析

1.2.1粒度對CFBC固硫灰標稠需水量影響

參照水泥國家標準GB/T 1346-2001《水泥標準稠度用水量凝結時間、安定性檢驗方法》，分別對原灰（FA0）、粗灰（FA1）、細灰（FA2）和C30水泥（C30）進行標稠需水量實驗。CFBC固硫灰的需水量比普通水泥大很多，且隨粒度的增大而增大，與需水量和粒徑成反比的一般規律不同，其原因歸結于CFBC固硫灰的多孔不規則結構。

1.2.2不同減水劑對CFBC固硫灰需水量的影響

取CFBC固硫灰細灰，萘系減水劑（FDN，固含量40％），巨光建材，聚羧酸減水劑（自制PC1/PC2/PC3，40％固含量）作為CFBC固硫灰外加劑，做凈漿流動度實驗，控制固定流動度（180cm），在加入不同外加劑后測定其需水量.萘系和聚羧酸減水劑 PC1/PC2對CFBC固硫灰需水量的影響不明顯，但相比PC1/PC2，萘系有較好的減水效果。自制聚羧酸減水劑PC3的減水效果顯著，且隨摻量的增加，需水量顯著降低，降低幅度由平緩變急劇再變平緩，其原因是當摻量很小時，其大部分減水劑吸附于固硫灰孔隙，參與減水的有效量很少。當摻量達到一定的時候，減水劑在孔隙吸附趨于飽和，大部分減水劑參與減水，其趨勢變急劇。當減水劑量進一步增大，CFBC固硫灰表面減水劑吸附趨于飽和，即有效減水劑量趨于飽和，其減水趨勢再變平緩。

2　實驗結論和討論

CFBC固硫灰的需水量很大，甚至高達普通水泥的2倍多，且隨粒度增大，其需水量對應增大。

一般現有的混凝土減水劑，如萘系和聚羧酸對CFBC固硫灰的需水量改善不明顯，相比之下，萘系的減水效果略佳。

［1］ 王福元，吳正嚴.粉煤灰利用手冊（第二版）［M］.北京：中國電力出版社，1997：62-64，122-124.

［2］［美］梅塔（M.P.K），［美］蒙特羅（Monteiro，P.J.M）.混凝土——微觀結構、性能和材料［M］.覃維祖，王棟民，丁建彤，譯.北京：中國電力出版社，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