引言

　　隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，燃煤火力發(fā)電對大氣環(huán)境的污染引起了人們的高度重視。鑒于循環(huán)流化床(CFB)鍋爐具有低成本、高效脫硫和低NO 排放等優(yōu)點(diǎn)，它已成為當(dāng)前煤炭潔凈燃燒的首選爐型。CFB 鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，可以以此為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用：① 使一些低級資源能源化。目前已開發(fā)出燃燒石油焦、污泥、生物質(zhì)、垃圾廢棄物等類型的CFB鍋爐并取得成功；② 與其他能源或原材料加工系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)能源高效利用。目前，以CFB鍋爐技術(shù)為基礎(chǔ)的IGCC系統(tǒng)、PCFBC系統(tǒng)、PGCFB—CC系統(tǒng)均已開發(fā)成功并產(chǎn)業(yè)化，今后將繼續(xù)朝著大型化和優(yōu)化運(yùn)行方向發(fā)展。因此，CFB鍋爐技術(shù)得以迅猛發(fā)展。1 CFB鍋爐飛灰和底渣特性及其應(yīng)用影響CFB鍋爐灰渣特性的因素較多：

　　(1)燃料種類。無煙煤的飛灰含量普遍較高，有的高于20％ ，平均粒徑達(dá)到53 m；生物質(zhì)燃料灰渣的熔點(diǎn)較低，易結(jié)渣，灰分主要以鐵、鈣、鋁、鉀和鈉為主，與煤飛灰的化學(xué)組成明顯不同；城市垃圾灰中大多含有一定量重金屬離子，如鉛、汞等 。

　　(2) 煤種特性。劉彥鵬，王勤輝等人在一臺(tái)0．5 MW 的CFB燃燒試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了4種不同煤種的燃燒試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為：① 揮發(fā)分高、灰分含量低的煤種在燃燒過程中產(chǎn)生更多的細(xì)灰渣顆粒，其底渣中細(xì)顆粒的份額也比較高，底渣的平均粒徑與給煤顆粒的平均粒徑差別較大。而且，灰渣大部分以飛灰形式排出。②煤種對所產(chǎn)生的飛灰顆粒粒徑分布影響不大，但飛灰含碳量卻隨著煤中碳分的增加而增加；對于同一燃燒裝置，底渣含碳量隨燃煤灰分的增加而增加 。

　　(3)處理T藝、鍋爐運(yùn)行環(huán)境、季節(jié)變化、負(fù)荷變化以及操作人員的差異等，都會(huì)使CFB鍋爐灰渣的特性產(chǎn)生較大的變化，但規(guī)律性不明顯。例如，為了提高脫硫效率，CFB鍋爐運(yùn)行中采用了爐內(nèi)添加石灰石脫硫技術(shù)，其灰渣與普通煤粉的灰渣在形態(tài)、粒度、化學(xué)性質(zhì)等方面有很多不同之處，以致于很難用常規(guī)的灰渣利用方式對其進(jìn)行處理。本文僅分析一種典型的CFB鍋爐灰渣與煤粉爐灰渣特性的差異及其應(yīng)用。

　　1．1 CFB鍋爐和煤粉爐灰渣特性分析

　　與煤粉爐相比，典型的CFB鍋爐具有燃料中摻加石灰石粉實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫、燃燒溫度低、蓄熱量大、底渣在爐膛中停留時(shí)間較長、排灰量較大等特點(diǎn)，因此，兩者產(chǎn)生的灰渣在物理和化學(xué)特性等方面具有明顯的不同。CFB鍋爐灰渣又分為F類低鈣灰和c類高鈣灰，本文僅對燃燒褐煤或亞褐煤所形成的高鈣灰 (SiO2+AI2O3+Fe2O3≥50％)進(jìn)行分析，具體分析結(jié)果見表1。

　　1．2 CFB鍋爐飛灰與常規(guī)粉煤灰的區(qū)別

　　1．2．1 CaO含量高

　　為了達(dá)到國家規(guī)定的脫硫效率，滿足環(huán)保要求，CFB鍋爐設(shè)計(jì)的Ca／S一般都大于2，因此，CFB鍋爐飛灰中含有大量未反應(yīng)的CaO(超過10％ )。國外把CaO含量超過10％ 的粉煤灰稱為C類灰，低于10％ 的稱為F類灰。C類灰本身具有一定的水硬性，這是由于游離的CaO激發(fā)灰渣中的活性SiO2 和活性A12O 3生成具有一定水硬性的凝膠類物質(zhì)，同時(shí)CaO水化硬化以及由CaSO4 參與的水化反應(yīng)生成了強(qiáng)度較高的Ca(OH)2和一些水泥水化礦物如鈣礬石，因此c類灰可作水泥混合材。F類灰常做混凝土摻和料，它的水化熱比C類灰低。但是，CaO的水化硬化反應(yīng)時(shí)問比水泥中其他物質(zhì)長，且CaO水化成Ca(OH)2體積增大很多，所以CaO含量高會(huì)帶來較大的體積膨脹，嚴(yán)重影響體積安定性，是建筑制品致命的隱患 。

　　1．2．2 Fe2O3+SiO2+A12O 3含量低

　　粉煤灰中Fe2O3、SiO2 、A12 O3 的含量直接關(guān)系到它作為建材原料的優(yōu)劣。這是因?yàn)榉勖夯业幕钚灾饕獊碜曰钚許iO2，和活性A12O3在一定堿性條件下的水化作用。CFB鍋爐飛灰中含有 A12O 3、SiO2等活性成分，是一種活性骨料，可與膠凝材料發(fā)生界面反應(yīng)而提高界面強(qiáng)度，對混凝土抗彎強(qiáng)度的提高有利。但美國粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)ASTM(618)中規(guī)定，用于水泥的C類灰中，F(xiàn)e2O3+SiO2+A12 O3 的含量必須占總量的50％ 以上。而CFB鍋爐飛灰中三者的總量不足50％ ，對其應(yīng)用是不利的。而且，CFB鍋爐飛灰中含有過量的Fe2 O 3，SiO2 和A12 O3 偏少，對飛灰的活性更為不利。

　　1．2．3 S03 含量高

　　在粉煤灰中，一部分硫以可溶性石膏(CaSO4)的形式存在，它對粉煤灰早期強(qiáng)度的發(fā)揮有一定作用，因此，硫?qū)Ψ勖夯一钚允怯欣摹５S著脫硫效率的提高，CFB鍋爐飛灰中硫酸鹽的含量相應(yīng)提高，從而產(chǎn)生了體積膨脹，導(dǎo)致建材制品穩(wěn)定性差，同時(shí)對結(jié)構(gòu)混凝土中的鋼筋具有腐蝕作用。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，作為建材使用的粉煤灰，其中SO3 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得高于3％ E 6 。SO3 含量高是CFB鍋爐飛灰在建筑_『二程應(yīng)用方面的不利因素。

　　1．2．4 燒失量較高

　　由于CFB鍋爐爐溫較低，大量的惰性碳未充分燃燒，導(dǎo)致飛灰的燒失量較高。飛灰中的未燃碳粒疏松多孔，與其他物質(zhì)結(jié)合能力較差，對一些外加劑的使用效果產(chǎn)生不利影響，在做水泥、混凝土的摻合料時(shí)，具有較大的技術(shù)障礙。但由于飛灰中有一定的碳含量，國內(nèi)外大多采用飛灰回燃技術(shù)，提高飛灰燃盡度。

　　1．2．5 細(xì)度大

　　CFB鍋爐飛灰細(xì)度大。粉煤灰的細(xì)度影響早期水化反應(yīng)，是工程應(yīng)用的重要指標(biāo)，細(xì)度越大，說明活性物質(zhì)越多，用于建材制作更有利。

　　1．2．6 堆積密度小

　　粉煤灰的堆積密度反映其顆粒排列的松緊程度。堆積密度愈大愈密實(shí)，孔隙率愈低，反之就愈松散。它是工程設(shè)計(jì)和施工中的重要指標(biāo)。CFB鍋爐飛灰的松堆積密度和壓實(shí)堆積密度均低于常規(guī)粉煤灰的最高限值，表明該種粉煤灰的可密實(shí)性不如常規(guī)粉煤灰，在工程中的應(yīng)用受到限制。