循环流化床锅炉炉内脱硫灰渣的水化特性研究.pdf

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1、第33卷第3期煤炭转化Vo1．33NO．32010年7月C0ALC0NVERS10NJu1．2010循环流化床锅炉炉内脱硫灰渣的水化特性研究何宏舟”过伟丽摘要比较循环流化床(CFB)锅炉炉内脱硫灰渣与粉煤灰的性质的差异；分析炉内脱硫灰渣的水化胶凝特性，指出活性的A10。和活性的Si0等无定形物质是CFB锅炉灰渣的活性来源，脱硫灰渣中大量存在的ca0和Ⅱ一CaSO成分对火山灰活性起到了激发作用，使其具有更加明显的胶凝性质；认为CaO和Ⅱ一CaSO是参与脱硫灰渣水化反应的主要物质，水化过程形成的钙矾石是引起水化产物膨胀的主要原因，

2、水化后SO一的浓度对钙矾石的长期稳定性有着关键影响，而灰渣中的CaO对水化过程的体积膨胀则起到间接作用．关键词CFB锅炉，脱硫灰渣，水化特性，膨胀机理中图分类号TK229．6其在建筑领域的应用．因此，在选择脱硫灰渣作胶凝0引言材料使用时，首先要解决其体积安定性问题，研究脱硫灰渣的水化特性，对于解决炉内脱硫灰渣的安定炉内脱硫是CFB锅炉的技术优势之一。这种脱性及其在建筑领域的高附加值利用具有非常重要的硫工艺具有操作方便、投资运行费用低及脱硫效果意义．好等特点．炉内脱硫会改变灰渣的性质．CFB锅炉炉内脱硫前后的灰渣成分与性质有较大

3、的变化：一1CFB锅炉炉内脱硫灰渣与粉煤灰的方面，由于目前各类炉内脱硫技术大多使用石灰石水化反应特性差异作脱硫剂，通过其煅烧产物Ca0与SO的反应生成硫酸钙或亚硫酸钙(即Ⅱ一CaSO)使燃烧产生的硫由于生成的温度不同，CFB锅炉炉内脱硫灰渣氧化物得以固化而随灰渣排出，因此脱硫灰渣中的与粉煤灰的性质存在较大差异．CFB锅炉炉内脱硫Ⅱ一CaSO含量比未脱硫时要高很多；另一方面，为灰渣和粉煤灰相比，无论烧黏土矿物质组成还是化获得较高的脱硫效率，一般钙硫比也取得较高，因此学成分方面均存在较大差异，因此二者的水化特性脱硫灰渣中往往含有一

4、定量未参加脱硫反应的也存在较大差异．一方面，煤粉炉的燃烧温度一般在CaO(即f-CaO)．脱硫灰渣自身具有较好的火山灰1400℃以上，粉煤灰颗粒是在高温条件下突然冷活性和自硬性，可作为胶凝物质用做建筑材料(比如却生成，其玻璃液相在表面张力的作用下收缩为球做水泥混合材)，这是其资源化利用的重要方向．但形，使得粉煤灰颗粒的表面比较致密；而CFB锅炉由于脱硫后灰渣成分发生变化而带来其作为胶凝材的燃烧温度一般在850℃～l000℃之间，在此温料时的膨胀特性变化问题：由于脱硫后灰渣中的度下灰渣难以形成液相，因此，CFB锅炉炉内脱硫CaO

5、颗粒大多被致密的CaSO外壳包裹着，CaO灰渣的颗粒表面相对于粉煤灰而言较为疏松．而灰水化所需的时间很长，加上水化后生成的Ca(OH)渣颗粒的表面特性对其水化速率有着一定的影响：体积大为增加，因此水化过程中会不断膨胀，导致水灰渣的水化反应的总速率包括化学反应速率和物料泥性能不稳定甚至强度被破坏．这一问题在脱硫灰通过产物层的扩散速率[】]，水化反应初期，由于反应渣作为胶凝材料生产的制品后期表现得尤其严重，生成物层比较薄，因此水化反应主要受到扩散速率脱硫灰渣的这种水化膨胀特性在很大程度上制约着的影响较大．CFB锅炉炉内脱硫灰渣的表

6、面结构比*福建省科技计划重点项目(2006H0088)．1)集美大学，福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心，361021福建厦门；2)宇星科技发展(深圳)有限公司，518057广东深圳收稿日期：2010—02—01；修回日期：2010—05—24第3期何宏舟等循环流化床锅炉炉内脱硫灰渣的水化特性研究73较疏松，活性AlzO。和活性Si0能够较快的溶出；即为中温活性区，此时燃煤灰渣的活性主要来源于粉煤灰的表面结构比较致密，因此活性Al：O。和活黏土矿物质分解成的无定形物质；而当燃烧温度高性SiOz溶出速率较慢，因此，与粉

7、煤灰相比，CFB于1200℃时，即为高温活性区，此时灰渣的活性则锅炉炉内脱硫灰渣应该有较快的水化反应速率；另主要来源于非结晶相的玻璃体．一方面，粉煤灰中一般不含有CaO或极少含有CFB锅炉的燃烧温度一般在800℃～1000℃CaO，其自身的水化反应能力很低，因此在作为水泥之间，在该温度区主要是高岭石转化为偏高岭石的掺合料时，粉煤灰水化反应过程中所需的氧化钙主活性区，即为中温活性区．煤在CFB锅炉中燃烧时，要来自于水泥熟料中C。S水化后产生的Ca(0H)，煤中的高岭石等黏土矿物质在煅烧中历经层间脱其硬化浆体中Ca(oH)。的含量

8、主要与胶凝材料的水、晶格问脱水及结构破坏等过程而形成具有高能组成、水化反应程度和粉煤灰的反应程度直接相关．态的无定形物质，即活性的Al：o。和活性的SiO，而CFB锅炉炉内脱硫灰渣中含有较高的CaO和Ⅱ一这些无定形物质成为CFB锅炉灰渣的活性来源．而CaSO，脱硫灰渣自身就可