电厂粉煤灰利用中的问题浅析

电厂粉煤灰利用中的问题浅析

宋凤霞 刘辉 蒋东伟

山东华聚能源股份有限公司 山东邹城 273500

摘要：众所周知，粉煤灰是电厂锅炉除尘过程中收集的粉末，是现代高性能混凝土的重要掺和料之一。粉煤灰掺入混凝土不仅可降低成本，减少环境污染，改善混凝土的拌合物性能，而且能使混凝土获得干缩性小、抗渗性好等一系列优良性能。鉴于粉煤灰的多种优点，粉煤灰被大量地、广泛地应用于混凝土生产中。由于粉煤灰货源分布不均匀，供需矛盾日渐加剧，现行行业标准的不足，导致市场上出现了许多劣质粉煤灰，随着锅炉脱硫、脱硝生产工艺的改变，粉煤灰的种类趋于多样化，现有研究却相对薄弱，导致粉煤灰应用于混凝土时出现了一定的未知性严重威胁混凝土的质量和使用寿命。本文主要对劣质粉煤灰或具有未知性能的粉煤灰提出辨别分析方法，提出下一步建议。

关键词：粉煤灰；劣质；固硫；脱硝

1.我国粉煤灰使用现状

我国粉煤灰年产生量约5.8亿吨，年产生量比印度、美国、德国、俄罗斯、南非等世界几大粉煤灰产生国的总和还要多，可以说产生量相当巨大。目前，我国粉煤灰综合利用率超过70%，在几大粉煤灰产生国中仅低于日本和欧洲，高于印度（61.37%）、美国（54.24%）、澳大利亚（47.9%）。我国电力需求仍处上升期，燃煤电厂发电占比在中长期内仍为主导，我国粉煤灰产生量短期内仍将呈现上升趋势。在2025年前后燃煤电厂发电量达到峰值，之后燃煤电厂发电份额逐步降低。国内外粉煤灰综合利用集中建筑建材、道路和回填复垦等领域，主要包括生产水泥、混凝土、砂浆、砌块等建材产品，用于道路路堤及基层，矿井回填和塌陷区复垦等。其中，各国的粉煤灰在建材领域的应用量均已超过总利用量的50%，我国粉煤灰在建材领域应用的比例达到88%，粉煤灰生产建材产品相关技术装备处于国际领先水平。

2.粉煤灰使用过程中存在问题及对策

2.1掺假粉煤灰

优质的粉煤灰掺入混凝土可明显地改善混凝土的和易性，当粉煤灰掺量大于胶材总量的5%～10%时，效果极为明显。现今在混凝土实际生产中，粉煤灰掺量往往达到20%，有的甚至高达30%，但混凝土的指标却不能满足要求。进厂检验检测样品结果合格，现场抽取的现粉煤灰的检测结果经常不满足标准要求或者与验收时的结果相差甚远。出现这种情况的原因就是粉煤灰供货厂家为谋求利益而以次充好，甚至掺假。粉煤灰进场验收时，检测的样品是供货厂家提前准备好的合格样品或是在易取样部位装入合格粉煤灰，实际送的是不合格的粉煤灰，结果不仅没有起到应有的作用，反而给混凝土的质量埋下了隐患。

由于现行行业标准的局限性以及综合利用单位常规试验的局限性，很难判断粉煤灰的优劣。某些劣质粉煤灰或假粉煤灰的检验指标往往能满足检验标准，但其性能却低于优质粉煤灰应有的性能，甚至不具备优质粉煤灰应有的性能。如何快速有效地判别粉煤灰的优劣成为目前混凝土行业面临的一道难题。

2.2 含油粉煤灰

粉煤灰使用单位大多数使用的粉煤灰颜色与水泥相近，多呈灰色；也有部分粉煤灰颜色较深呈灰黑色，这种粉煤灰一般细度较细或含碳量较高。但是其颜色较深且试验过程中黑色粉末状颗粒明显，该粉煤灰进行筛余分析时，筛余中会有一些黑色粉末。需水量比试验过程中，在跳桌完成跳动后，胶砂表层浮有一层黑色物质。而且，这样的粉煤灰用于混凝土生产后，混凝土浆体表面也会呈现灰黑色，振捣后更为明显。分析出现此现象的原因一是燃料燃烧不完全导致飞灰含碳量过高；二是电厂出于提高燃煤效率或辅助劣质煤燃烧等原因，在燃煤过程中添加重油等油性物质以助燃。如果添加量过大或燃烧不充分，粉煤灰内便会吸附一部分油分，因此便出现上述情况的粉煤灰。混凝土中混入油性物质会影响混凝土中的胶骨粘结，界面作用力减弱，最终影响混凝土的强度及耐久性。

在日常工作中，检测烧失量比较费时，用于车检不太现实。如果发现颜色较深的粉煤灰，我们可以采用一个简便方法进行判别：取一定量粉煤灰样品置于烧杯中，然后加入水搅拌，含油粉煤灰在搅拌后表面会出现一层黑色油状物，颜色分层明显。

2.3 脱硝粉煤灰

生产的混凝土出现刺鼻的氨味，而且在验收粉煤灰时进行需水量比试验也常伴有刺鼻的氨味。出现氨味的混凝土有时候还伴有凝结时间延长或涨模等现象，有的甚至因含气量过高而造成混凝土强度大幅度下降，从而导致严重的工程质量事故。

上述现象出现的原因主要是混凝土中掺入的脱硝粉煤灰。脱硝作为节能减排的一项重要指标，许多燃煤电厂都增加了脱硝装置，所以近年来脱硝粉煤灰量有所增加。正常情况下的脱硝粉煤灰与传统粉煤灰没有明显的区别，应用于混凝土中也不会对混凝土性能产生较大的不利影响。但当脱硝过程出现问题，粉煤灰中含有的脱硝副产物NH4HSO4和(NH4)₂SO₄含量较高时，生产的混凝土就会出现凝结时间延长、产生刺激性气体、强度下降等问题。如果使用了掺入非正常脱硝粉煤灰的混凝土，结果混凝土出现了和易性差、凝结时间长、强度降低等问题，导致拆模后混凝土结构出现严重缺陷。采取以下措施来辨别和使用脱硝粉煤灰：

（1）脱硝粉煤灰加入热水中或与水泥掺和搅拌后往往会出现刺激性的氨气味，这可作为一项简单的判别依据。

（2）验收和使用过程中积累经验和数据。对于脱硝粉煤灰检测数据及试验过程中出现的现象进行记录，结合混凝土生产状况时常进行对比，以便及时发现问题。

2.4 CFB固硫灰

CFB固硫灰是指含硫煤与脱硫剂按一定比例混合后在流化床锅炉850℃～900℃温度燃烧固硫后排出的飞灰。CFB固硫灰不同于传统的煤粉炉粉煤灰，由于燃煤工艺的不同，两者在矿物组成、物理性质等方面都有较大的差异。在流化床锅炉工艺中，黏土中的高岭石以偏高岭石的形式存在。而且，CFB固硫灰中由于固硫剂的掺入会含有脱硫产物CaSO4、CaSO3及固硫剂残留产生的其它等物质。上述物质的存在使得CFB固硫灰不论是物理特性还是火山灰活性，都与传统粉煤灰有较大差别，应用于混凝土中会出现与外加剂适应性差、需水量大、和易性及体积稳定性都比较差等问题。对于CFB固硫灰的判别，目前没有简单易行的方法。颜色一般发红的CFB固硫灰，比较容易辨别。但因含碳量的不同或煤种的不同，也可能与传统粉煤灰颜色相近，需要以经验弥补检测手段的不足。

3. 结束语

粉煤灰作为现代混凝土胶结材料中不可缺少的材料之一，市场需求日益增长，导致大量以次充好的粉煤灰流入市场。随着生产工艺的改变，粉煤灰的种类日益增多，且掺和料本身性质也发生了一定的变化，对混凝土性能产生一定的影响。对于粉煤灰种类的增加和性质的变化，有关的基础研究却相对薄弱，缺乏指导性研究成果。针对粉煤灰生产工艺的改变及其性质的变化，应加快研究的步伐，推出具有指导性意义的研究成果。对现有粉煤灰种类的多样性，积极寻求新的检测方法，制定新的技术规范及应用标准。

参考文献

[1]林介东, 莫乾凯, 江潮全. 电厂粉煤灰综合利用技术的现状及发展方向[J]. 中国能源(4):36-39. [2]刘素萍. 浅谈电厂粉煤灰的再利用[J]. 内蒙古石油化工(23):99-100.

作者简介 宋凤霞：（1975-），女，高级工程师，主要从事电厂环保管理工作