目录 目 录
摘 要 ............................................................................................................................. I ABSTRACT ................................................................................................................. II 第1章 绪论.................................................................................................................. 1
1.1 燃煤固硫技术综述.......................................................................................... 1 1.2 循环流化床燃煤固硫技术.............................................................................. 2
1.2.1 循环流化床燃煤固硫过程.................................................................... 2 1.2.2 固硫灰渣概况........................................................................................ 3 1.3 国内外固硫灰渣研究和利用现状.................................................................. 4
1.3.1 国外固硫灰渣研究和利用现状 .................................................................... 4 1.3.2 国内固硫灰渣研究和利用现状 .................................................................... 6 1.4 固硫灰渣研究和利用中存在的问题.............................................................. 8 1.5本课题的提出................................................................................................... 8 1.6本课题主要研究内容....................................................................................... 9 第2章 原材料及试验方法........................................................................................ 11
2.1 原材料............................................................................................................ 11
2.1.1 循环流化床燃煤固硫灰 ................................................................................ 11 2.1.2 粉煤灰................................................................................................................ 13 2.1.3 熟料 .................................................................................................................... 13 2.1.4 基准水泥 ........................................................................................................... 14 2.1.5 二水石膏 ........................................................................................................... 14 2.1.6 天然硬石膏 ...................................................................................................... 14 2.1.7 减水剂................................................................................................................ 14 2.2 试验方法........................................................................................................ 14
2.2.1 宏观性能检测 .................................................................................................. 14 2.2.2 微观分析 ........................................................................................................... 16
第3章 循环流化床固硫灰特性的研究.................................................................... 17
3.1 颜色和密度.................................................................................................... 17
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中国建筑材料科学研究总院硕士学位论文 3.2 颗粒形貌........................................................................................................ 18 3.3 粒径分析........................................................................................................ 19 3.4 化学成分........................................................................................................ 20 3.5 矿物组成........................................................................................................ 22
3.5.1 固硫灰矿物组成 ............................................................................................. 22 3.5.2 固硫灰中SO3存在形式 ................................................................................ 23 3.6 放射性安全评价............................................................................................ 25 3.7 固硫灰与粉煤灰特点对比总结.................................................................... 26 3.8 本章小结........................................................................................................ 27 第4章 循环流化床固硫灰活性评定........................................................................ 29
4.1 固硫灰活性来源及评定................................................................................ 29
4.1.1固硫灰活性来源 .............................................................................................. 29 4.1.2 现行活性评定方法 ......................................................................................... 30 4.2试验方法的确定............................................................................................. 31 4.3结果与分析..................................................................................................... 33 4.4 固硫前后灰活性的变化................................................................................ 37 4.5本章小结......................................................................................................... 38 第5章 循环流化床固硫灰作水泥混合材应用的研究............................................ 39
5.1 固硫灰掺量对水泥强度影响........................................................................ 39
5.1.1 固硫灰单掺对水泥强度影响 ....................................................................... 39 5.1.2 固硫灰与粉煤灰复合可行性 ....................................................................... 42 5.2 固硫灰中SO3形态及含量对水泥凝结时间影响 ....................................... 45
5.2.1 SO3不同形态对凝结时间影响 .................................................................... 49 5.2.2 固硫灰中SO3含量对凝结时间影响 ......................................................... 51 5.3 固硫灰对水泥与减水剂相容性的影响........................................................ 54
5.3.1 不同SO3含量对水泥与减水剂相容性影响 ........................................... 59 5.3.2 固硫灰不同掺量对水泥与减水剂相容性影响 ....................................... 64 5.3.3 固硫灰与粉煤灰复合对水泥与减水剂相容性影响 .............................. 67 5.4 固硫灰对水泥膨胀性能影响........................................................................ 69
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目录 5.5 本章小结........................................................................................................ 71 第6章 结论与展望.................................................................................................... 73
6.1 结论................................................................................................................ 73 6.2 展望................................................................................................................ 74
6.2.1 后续研究工作展望 ......................................................................................... 74 6.2.2 固硫灰研究利用前景展望 ........................................................................... 74
本论文主要创新点...................................................................................................... 75 参考文献...................................................................................................................... 77 攻读硕士学位期间发表的学术论文.......................................................................... 81 致 谢............................................................................................................................ 83
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第1章 绪论 第1章 绪论
我国的能源消费以煤为主，而且这种格局近一段时间不会改变。煤炭在为工农业生产和人民生活提供丰富能源的同时，也成为我国环境污染的主要污染源。我国的环境形势非常严峻，SO2产生的酸雨等对大气环境造成了极大的危害，酸雨面积已超过国土面积的29%。燃煤电厂是煤炭的主要用户，成为SO2排放的主要行业，约占全国SO2总排放量的50％以上，我国SO2排放量高居世界第一[1,2]。
针对火电厂是排放SO2的重点行业的特点，我国相应制定了《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-1996)，其中对火电厂SO2的全电厂排放总量与各烟囱排放浓度实行双重控制，有力推动了火电厂固硫技术在我国的推广应用。随着国家对环保要求的提高，我国火电厂污染物排放标准将日益严格，国家环保部门要求燃煤电厂必须对燃煤进行固硫，所以固硫技术发展迅速。
1.1 燃煤固硫技术综述
燃煤固硫技术很多，按固硫方式大体可分为燃烧前固硫技术、燃烧中固硫技术和燃烧后固硫技术。
燃烧前固硫技术是指燃料进入燃烧器之前所进行的处理、加工，主要包括燃料的替换、洗选加工、形态转换等技术。燃烧中固硫技术是在燃烧过程中通过各种手段，将煤中的硫转移到固体废物中，从而减少SO2向大气的排放。燃烧后固硫技术是指对燃烧装置排出的烟气进行处理，脱除其中SO2的技术。燃烧前固硫存在很多问题，物理洗煤会产生二次污染，化学法脱硫生产成本昂贵，离工业化距离很远，其他如煤的气化和液化、微生物固硫等技术还有待完善。
近些年来，烟气固硫(FGD，flue gas desulphurization)技术发展迅速，属燃烧后固硫技术[3]。FGD技术有产生的脱硫石膏的资源化利用程度相对较高，基本可以作为产品出售，生产石膏板或者代替部分二水石膏调凝等，已取得较好的技术经济效益，而且脱硫石膏相关标准已经出台。但是，FGD技术必须在现有燃烧设备的基础上增加外部设备，脱硫过程会增加厂用电2%左右，而且设备维护费用较高。
燃烧中固硫技术应用最多的是循环流化床燃煤固硫技术，是近年来在国际上
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