電廠粉煤灰質(zhì)量現(xiàn)狀分析及效益質(zhì)量控制建議

摘 要：根據(jù)商品混凝土市場對粉煤灰質(zhì)量方面的要求，組織對17家燃煤電廠粉煤灰進(jìn)行質(zhì)量跟蹤檢測。138份樣品質(zhì)量跟蹤檢測結(jié)果表明：合格率接近95%，主要為二、三級灰。通過分選加工、控制燒失度等措施，可以提高現(xiàn)有資源利用效益和控制產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；質(zhì)量；燒失度

粉煤灰是燃煤電廠發(fā)電的副產(chǎn)品，早期被當(dāng)作固體廢棄物處置，通過多年綜合開發(fā)利用，如今成為商品混凝土的重要原材料，有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使之具有了產(chǎn)品的特性。市場希望電廠的粉煤灰能夠像產(chǎn)品一樣保證質(zhì)量，但電廠生產(chǎn)系統(tǒng)原先設(shè)計沒有考慮控制粉煤灰質(zhì)量問題，且電廠也缺少這方面相關(guān)研究和手段。這就成為當(dāng)前粉煤灰綜合利用的突出矛盾，解決好這個問題關(guān)系到能否有效利用我國年產(chǎn)2億多噸粉煤灰，對保護(hù)環(huán)境也至關(guān)重要。電廠近年來為了降低鍋爐氮氧化物排放，普遍對燃煤鍋爐進(jìn)行低氮燃燒改造，爐溫有所降低，導(dǎo)致市場普遍反映粉煤灰變粗、流動性變差。另外，因燃煤市場變化，許多電廠燃用煤種復(fù)雜化，有時與設(shè)計煤種偏離很大，致使燃燒工況變差，粉煤灰質(zhì)量受影響。

1 電廠粉煤灰質(zhì)量現(xiàn)狀分析

為了了解粉煤灰質(zhì)量狀況，尋找控制產(chǎn)品質(zhì)量的途徑，組織對電廠粉煤灰質(zhì)量進(jìn)行跟蹤檢測，對象包括廣東省內(nèi)17家燃煤電廠46臺機(jī)組，共1523萬千瓦裝機(jī)容量，年產(chǎn)粉煤灰近500萬噸。在3個月質(zhì)量跟蹤期內(nèi)，按一定時間間隔，從電廠生產(chǎn)現(xiàn)場隨機(jī)抽取共138份樣品，對細(xì)度、燒失量、需水比等三項主要且容易發(fā)生質(zhì)量波動的指標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測。跟蹤檢測結(jié)果基本反映了廣東主要燃煤電廠出產(chǎn)的粉煤灰質(zhì)量狀況，通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的分析研究，找到了影響質(zhì)量的主要因素，就控制質(zhì)量和提高綜合利用效益提出意見和建議。

廣東省跟蹤檢測的138份樣品中，其合格率接近95%，質(zhì)量主要屬于二、三級灰級別。有5%的灰因為細(xì)度超標(biāo)達(dá)不到等級灰的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，主要集中在某個電廠的兩臺鍋爐。細(xì)度超標(biāo)的粉煤灰燒失量指標(biāo)不高，說明煤粉燃燒充分，煤粉細(xì)度符合要求。建議在鍋爐收灰環(huán)節(jié)采取措施將部分粗灰分開收集，尤其是將省煤器冷灰斗的灰分開收集，應(yīng)可以解決細(xì)度不合格問題。

2 分項指標(biāo)質(zhì)量分析

2.1 細(xì)度

從檢測的結(jié)果來看絕大部分電廠粉煤灰的細(xì)度都能達(dá)到二、三級灰的要求。市場反映近幾年粉煤灰的細(xì)度指標(biāo)有所下降。粉煤灰的細(xì)度和煤粉細(xì)度有關(guān)，還和煤灰在爐膛中冷卻速度有關(guān)。由于粉煤灰燒失量指標(biāo)普遍較低，說明各電廠煤粉細(xì)度都能達(dá)到基本燃盡的要求。那么粉煤灰變粗的原因應(yīng)該是與鍋爐低氮燃燒改造后，煤粉燃燒時間延長有一定的關(guān)系。煤粉如果快燒快冷，煤灰較細(xì)；如果燃燒和冷卻時間延長，煤灰之間粘在一起的機(jī)率增加，煤灰變粗。跟蹤檢驗發(fā)現(xiàn)某山區(qū)電廠兩臺鍋爐未進(jìn)行低氮燃燒改造，其粉煤灰細(xì)度明顯比其他電廠細(xì)，45？滋m方孔篩余量都在10～30.2%之間，有2次樣品三項指標(biāo)都達(dá)到一級灰標(biāo)準(zhǔn)。如此看來鍋爐低氮燃燒改造后，確實對粉煤灰細(xì)度產(chǎn)生一定影響，但基本沒有超出合格范圍，個別電廠超出標(biāo)準(zhǔn)也可以按分類收集予以解決。目前市場應(yīng)用粉煤灰有兩種方式：一種是直接應(yīng)用；另一種是通過細(xì)度分選或磨細(xì)加工后再應(yīng)用。其中分選加工成本較低，市場應(yīng)用很廣泛。粉煤灰細(xì)度問題，一般不影響最終綜合利用。

2.2 燒失量

粉煤灰燒失量在電廠通常稱：飛灰含碳量。主要影響粉煤灰活性和流動性，含碳量高的粉煤灰混凝土攪拌時面上會浮一層黑碳，影響混凝土質(zhì)量。目前電廠的粉煤灰該項指標(biāo)一般控制在2%以下，個別電廠在燃用不熟悉煤種或鍋爐工況不好時燒失量在2～5%，之間，但均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)一級灰的要求。十年前，電廠該項指標(biāo)通常在5%～15%的范圍內(nèi)，所以十年前制訂的《GB/T1596-2005》和電廠實際運行情況相吻合的。近十年來，電廠設(shè)備水平已有了質(zhì)的提高，現(xiàn)在基本上都是亞臨界以上的大機(jī)組，超臨界、超超臨界機(jī)組逐漸成為主力，同時電廠管理水平也不斷提高，相當(dāng)部分電廠燒失量指標(biāo)控制在2%以下。從質(zhì)量跟蹤中發(fā)現(xiàn)，這種低燒失量粉煤灰流動性好，潛在價值高。

2.3 需水比

粉煤灰被應(yīng)用于混凝土其主要特性之一是改善了新拌混凝土的流動性，流動性是粉煤灰重要質(zhì)量指標(biāo)。粉煤灰流動性與其化學(xué)成分、微觀形貌、細(xì)度、燒失量等有關(guān)，而需水比是粉煤灰流動性指標(biāo)。目前市場特別看重粉煤灰流動性，高流動性的粉煤灰可以用在高標(biāo)號商品混凝土；可以減少水泥用量，降低成本；可以滿足超高層建筑泵送混凝土的要求。近年來，市場反映粉煤灰流動性變差了，通過顯微鏡對樣品微觀形貌分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過低氮燃燒改造后鍋爐與沒有改造的鍋爐其粉煤灰中玻璃體含量有明顯差別，前者玻璃體確實減少了。根據(jù)專業(yè)資料介紹，玻璃體含量減少會使粉煤灰流動性變差。除了微觀形貌以外，粒度、燒失量對流動性也有直接的影響。粒度越細(xì)、燒失量越低流動性就越好。從質(zhì)量跟蹤的情況分析，絕大部分電廠的粉煤灰需水比指標(biāo)達(dá)到二級灰質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，少量電廠達(dá)到一級灰需水比要求。這情況說明，雖然粉煤灰的微觀形貌受鍋爐低氮燃燒的影響變差，造成流動性變差，但燒失量大幅降低從某種程度上抵消了這個影響。

3 提高電廠粉煤灰效益質(zhì)量的幾點建議

3.1 提高資源利用效益

質(zhì)量跟蹤發(fā)現(xiàn)相當(dāng)部分電廠粉煤灰可以通過簡單的分選加工提高資源利用效益。從質(zhì)量檢測中選取這21份樣品，其共同的特點是燒失量指標(biāo)很低，都在2%以下，相當(dāng)部分在1%以下。從質(zhì)量分析中可以看到其需水比指標(biāo)達(dá)到或接近一級灰標(biāo)準(zhǔn)要求。這些灰經(jīng)過簡單的分選以后，粒度可以達(dá)到一級灰標(biāo)準(zhǔn)。粒度細(xì)了以后，需水比也會進(jìn)一步降低達(dá)到一級灰標(biāo)準(zhǔn)要求。可見電廠現(xiàn)有大量一級粉煤灰的原料資源。一級粉煤灰是高標(biāo)號混凝土的摻用材料，市場價格是普通粉煤灰的一倍以上，資源也十分緊缺。如果對以上電廠優(yōu)質(zhì)粉煤灰資源進(jìn)行簡單的分選加工，就能大幅提高資源利用價值，創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 電廠可以通過控制燒失度控制粉煤灰質(zhì)量

在粉煤灰最主要的三個質(zhì)量指標(biāo)中：細(xì)度是比較容易控制的，細(xì)度如果不合格可以通過分類收集方式處理，分類處理中的粗灰可以通過再加工達(dá)到細(xì)度要求；需水比是與微觀形貌、粒度、燒失度都有關(guān)系的粉煤灰內(nèi)在綜合性能指標(biāo)，在相關(guān)影響因素中，電廠對粉煤灰微觀形貌缺少有效控制手段，可以通過控制燒失量來改善需水比，檢測證明這是一種有效的方式；控制燒失量與電廠節(jié)能降耗的管理目標(biāo)一致，電廠有許多好的經(jīng)驗和措施，目前已有相當(dāng)部分電廠把燒失量控制在相當(dāng)?shù)偷乃剑嘈牌渌姀S通過技術(shù)改造、加強(qiáng)管理、挖掘潛力也能做到。從檢測情況來看，凡是燒失量能控制在2%以下的粉煤灰，其需水比就低，鮮有例外。因此電廠今后應(yīng)該把控制燒失量作為控制粉煤灰質(zhì)量的重點。

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作者簡介：李勇（1955，12-），男，漢，本科，福州人，工程師，主要從事燃煤電廠固體廢棄物綜合利用工作。