一种快速预测循环流化床锅炉脱硫灰渣膨胀量的方法

摘要

本发明涉及一种循环流化床锅炉脱硫灰渣在应用过程中快速预测极限膨胀量的方法，属于建材、公路、电力和固体废物资源化利用领域。本发明以CFB锅炉脱硫灰渣中的总SO3、活性CaO、活性Al2O3质量百分比作为判据，结合钙矾石在水灰比0.2‑0.5体系中的膨胀规律，以实验数据为基础，通过回归膨胀数据，得出一种快速预测养护温度20‑60℃范围内CFB锅炉脱硫灰渣极限膨胀量的方法。本发明解决目前现有技术中CFB锅炉脱硫灰渣在应用过程中存在延迟形成钙矾石的风险，无法快速准确地评价其膨胀风险的现状。

说明书

技术领域

本发明涉及一种循环流化床锅炉脱硫灰渣在应用过程中快速预测膨胀量的方法，属于建材、公路、电力和固体废物资源化利用领域。

背景技术

在我国，循环流化床(CFB)锅炉脱硫灰渣约占全国粉煤灰总量的40％，但是由于其含有较高的SO

通常学术界普遍认为钙矾石在超过60℃后就开始分解，故而无法通过升温来促进反应速率；而且钙矾石膨胀的破坏发生在样品硬化以后，所以对于CFB锅炉脱硫灰渣在应用过程中的膨胀，目前主要采用实验方法进行测量，即根据配比混合好物料，然后在一定条件下养护不同龄期，利用比长仪进行测量，由此来判断膨胀结果。但是这些方法，一方面结论滞后，无法及时指导生产应用，另一方面，由于 CFB锅炉脱硫灰渣中的部分硬石膏在常温下需要若干年才可以溶解，从而导致实验检验的可行性较低。

钙矾石的形成过程中，SO

本发明针对CFB锅炉脱硫灰渣在应用过程中存在延迟形成钙矾石的风险，却无法快速准确地评价其膨胀风险的现状，发明了一种可以快速预测CFB锅炉脱硫灰渣膨胀量的方法。

发明内容

本发明提供了一种快速预测循环流化床锅炉脱硫灰渣膨胀量的方法，用于解决目前现有技术中CFB锅炉脱硫灰渣在应用过程中存在延迟形成钙矾石的风险，无法快速准确地评价其膨胀风险的现状。

本发明以CFB锅炉脱硫灰渣中的总SO

本发明适用于依据T/CBMF90-2020所测定有害氧化钙不超过 2％，氧化镁含量不超过4.0％的CFB锅炉脱硫灰渣的膨胀量预测。依据T/CBMF90-2020所测定有害氧化钙超过2％，氧化镁含量超过4.0％的CFB锅炉脱硫灰渣所引起的膨胀，包含了有害氧化钙和氧化镁的膨胀，不适合本发明。

本发明提供了一种快速预测循环流化床锅炉脱硫灰渣膨胀量的方法，适用于CFB锅炉脱硫灰和/或渣，具体方法包括以下步骤：

分别测试CFB锅炉脱硫灰和/或渣的总SO

CFB锅炉脱硫灰和/或渣的体积膨胀百分比(％)计算：

比较0.0125*总SO

1)如果0.0125*总SO

E＝A*总SO

2)如果0.0179*活性CaO最小，则体积膨胀百分比E(％)为：

E＝B*活性CaO/(100*ρ)，其中B＝8.95-11.82(B为膨胀回归值)，ρ为样品最大理论密度，单位为g/cm

3)如果0.0033*活性Al

E＝C*活性Al

所述样品最大理论密度为CFB锅炉脱硫灰和/或渣质量除以扣除 CFB锅炉脱硫灰和/或渣的开口及其闭口孔隙后的体积。

根据本发明所述的快速预测循环流化床锅炉脱硫灰渣膨胀量的方法，其进一步技术方案为：

CFB锅炉脱硫渣在测试总SO

总SO

活性CaO质量百分比的测定：任何可以测定含活性CaO组分的标准方法。

活性Al

优选的，CFB锅炉脱硫灰和/或渣的体积膨胀百分比(％)计算：

比较0.0125*总SO

1)如果0.0125*总SO

E＝16.28*总SO

2)如果0.0179*活性CaO最小，则体积膨胀百分比(％)为：

E＝10.68*活性CaO/(100*ρ)，ρ为样品最大理论密度；

3)如果0.0033*活性Al

E＝5.91*活性Al

优选的，实际应用时，如果测量样品最大理论密度不方便，可以用击实最大干密度的1.67倍代替样品最大理论密度。击实最大干密度按标准JTG 3430-2020中重型击实试验法进行测试。

本方法预测的膨胀量为样品最大的体积极限膨胀量；

优选的，所述磨细渣或灰总SO

优选的，所述磨细渣或灰活性CaO测定方法为：用于水泥中的循环流化床锅炉灰渣T/CBMF90-2020。

本发明具有以下优点：

1)本发明提出了快速预测CFB锅炉脱硫灰渣的最大膨胀量，为 CFB锅炉脱硫灰渣的大规模安全利用提供了评价依据。

2)本发明的方法实验周期短，适合工程预测与评估。

3)本发明的实验方法，操作简单，易于实施。

具体实施方式

实施例中CFB锅炉脱硫灰或渣中总SO

实施例中CFB锅炉脱硫灰或CFB锅炉脱硫渣的活性Al

本发明以CFB锅炉脱硫灰渣中的总SO

实施例1

CFB锅炉脱硫灰中有害氧化钙0.46％，氧化镁含量0.27％，活性 CaO质量百分比6.22％，总SO

实施例2

CFB锅炉脱硫渣中有害氧化钙0.46％，氧化镁含量1.20％，活性CaO质量百分比8.01％，总SO

实施例3

CFB锅炉脱硫渣中有害氧化钙0.07％，氧化镁含量2.17％，活性 CaO质量百分比4.12％，总SO

实施例4

CFB锅炉脱硫灰中有害氧化钙0.07％，氧化镁含量0.17％，活性 CaO质量百分比7.59％，总SO

实施例5

本案例为工程案例

工程于2018年实施，采用北方某热电厂的CFB锅炉脱硫灰，作为北方二级公路路堤填筑材料。按照T/CBMF90-2020的教导测定灰中的总SO

2019年钻芯取样，测得干密度1.166g/cm

实施例6

按照T/CBMF90-2020的教导测定CFB脱硫灰中的总SO

按照本发明，通过对比，0.0125*总SO

然而用该CFB锅炉脱硫灰100％制备成样品，浸水养护90天，用比长仪测得膨胀百分比为1.485％。这是因为CFB脱硫灰中3.39％的有害氧化钙，在水化早期不参与体系的水化反应，而在后期才开始反应，由CaO水化成Ca(OH)

实施例7

按照T/CBMF90-2020的教导测定CFB脱硫灰中的总SO

按照本发明，通过对比，0.0125*总SO

然而用该CFB锅炉脱硫灰100％制备成样品，浸水养护28天，用比长仪测得膨胀百分比为0.595％。这是因为较低的活性CaO导致体系中钙矾石生成量很少，其膨胀贡献相应较小，故而其膨胀量预测无法应用本发明方法。然而5.52％的氧化镁也可以在反应体系中，由 MgO水化成Mg(OH)

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。