流體化床鍋爐燃煤飛灰與混燒飛灰卜作嵐特性比較之研究-以紡織汙泥為例

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：91

、訪客IP：3.12.123.2

姓名

楊士鋒(Shih-Feng Yang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

流體化床鍋爐燃煤飛灰與混燒飛灰卜作嵐特性比較之研究-以紡織汙泥為例

相關論文

★ 電弧爐氧化碴特性及取代混凝土粗骨材之成效研究	★ 路基土壤回彈模數試驗系統量測不確定度與永久變形行為探討
★ 工業廢棄物再利用於營建工程粒料策略之研究	★ 以鹼活化技術資源化電弧爐煉鋼還原碴之研究
★ 低放處置場工程障壁之溶出失鈣及劣化敏感度分析	★ 以知識本體技術與探勘方法探討台北都會區道路工程與管理系統之研究
★ 電弧爐煉鋼爐碴特性及取代混凝土粗骨材之研究	★ 三維有限元素應用於柔性鋪面之非線性分析
★ 放射性廢料處置場緩衝材料之力學性質	★ 放射性廢料深層處置場填封用薄漿之流變性與耐久性研究
★ 路基土壤受反覆載重作用之累積永久變形研究	★ 還原碴取代部份水泥之研究
★ 路基土壤反覆載重下之回彈與塑性行為及模式建構	★ 重載交通荷重對路面損壞分析模式之建立
★ 鹼活化電弧爐還原碴之水化反應特性	★ 電弧爐氧化碴為混凝土骨材之可行性研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本研究針對國內某設有循環式流體化床鍋爐之紡織廠，以使用生質事業廢棄物部分取代燃煤作為燃料，將燃煤與紡織汙泥混合燃燒發電，而所衍生之灰渣需掌握其材料特性，以利發展資源化再利用方法。本研究選定流體化床鍋爐灰渣燃燒前之燃料種類包括：(1)煙煤純燒、(2)煙煤與紡織汙泥混燒；為探討混燒飛灰之穩定性，混燒飛灰另取兩批次；共三批次進行試驗，並根據相關規範進行試驗，將研究材料與電廠粉煤鍋爐之飛灰比較。上述材料皆針對混凝土材料相關之物理性質及化學性質試驗，探討其材料特性並建立混燒灰渣之基線資料。
研究結果顯示材料流體化床鍋爐飛灰之特色為細度甚大，並且鍋爐燃燒參數與傳統鍋爐有異，造成飛灰材料性質上的差異；鍋爐燃燒溫度低使飛灰並未出現高溫燒結之礦物，導致流體化床鍋爐飛灰中鋁成分的活性較高；且鍋爐燃燒使用石灰石作為脫硫劑導致飛灰內含有石膏之成分。上述特性使飛灰與水泥摻配之早期強度提高，但也帶來耐久性的隱憂。而鍋爐燃燒參數上的差異與輔助燃料的添加對飛灰性質也有一定的影響。
再利用試驗結果顯示：通過用水量調整可使CLSM與飛灰混凝土的工作性質達到規定，流體化床鍋爐灰渣可大量用於CLSM達到消耗的目的，但將飛灰用於混凝土卻仍有耐久性的問題，因此建議使用在非結構性的混凝土製品方面。

摘要(英)

A domestic textile mill generates electricity through co-combustion of coal and textile sludge in order to replace coal with biomass industrial waste as fuel. This study, based on the ash produced by the circulating fluidized bed boiler(CFB) in this mill, aims to investigate the material properties of ashes produced by co-firing coal and textile sludge. Two types of fuel materials are selected, they are bituminous coal and a mixture of bituminous coal and textile sludge. To study the stability of fly ash generated from co-combustion, three batches are tested following the current specification. The research material will be compared with the fly ash produced by a boiler in a coal-fired power station. To explore the material properties and construct the baseline data of ash from co-combustion, all research materials undergo tests of both physical and chemical properties.
Since CFB adopts different burning parameters and lower burning temperature, and uses limestone as sulfur-scrubbing admixture, research results show that the fly ash produced by CFB is characterized by a high fineness, with the presence of anhydrite and active aluminum. These properties result in a higher pozolanic activity when blended with cement at an early age, but engender an issue of durability.
In the experiments on utilization of fly ash as construction materials, results show that adjusting the amount of water will make workability of CLSM and fly ash concrete in accordance with current specification. To consume the fly ash, it could be used in a large amount on CLSM. Since the concrete manufactured using CFB fly ash exhibits poor resistance to sulfur, it is recommended that the use of CFB fly ash be limited to making concrete products.

關鍵字(中)

★ 循環式流體化床鍋爐
★ 混燒
★ 飛灰
★ 底灰
★ 資源化再利用

關鍵字(英)

★ Circulating Fluidized bed boiler
★ Co-combustion
★ Fly ash
★ Bottom ash
★ Reuse and recycling

論文目次

摘要 i
ABSTRACT iii
致謝 v
目錄 vii
圖目錄 xi
表目錄 xvii
第一章緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
1.3研究範圍 2
1.4研究方法及內容 3
1.5名詞定義 3
第二章文獻回顧 5
2.1國內廢棄物生質燃料使用概況 5
2.1.1國類生質物種類 5
2.1.2汙泥類廢棄物 6
2.2鍋爐產業狀況 8
2.2.1鍋爐種類 8
2.2.2生質燃料種類 9
2.2.3生質燃料灰之性質 12
2.3流體化床鍋爐與其灰渣 15
2.3.1流體化床鍋爐燃燒情形 15
2.3.2流體化床鍋爐脫硫與脫硝技術 16
2.3.3石膏水化反應之機理特性 18
2.3.4鍋爐差異對飛灰性質之影響 20
2.4燃煤飛灰使用概況 27
2.4.1燃煤飛灰來源 27
2.4.2燃煤飛灰基本性質 28
2.5資源化再利用 30
2.5.1控制性低強度回填材料 30
2.5.2飛灰混凝土 37
第三章研究材料及方法 42
3.1研究材料 42
3.1.1使用材料及研究材料來源說明 42
3.1.2灰渣生產過程介紹與取樣 45
3.2研究流程 49
3.2.1研究規劃說明 49
3.2.2研究試驗階段說明 50
3.2.3再利用流程設計、配比 55
3.3試驗儀器與方法 60
第四章材料性質研究結果與分析 75
4.1流體化床鍋爐衍生飛灰性質 75
4.2研究材料之底灰 84
4.3不同飛灰之比較 93
4.3.1電廠與流體化床鍋爐燃煤飛灰 95
4.3.2流體化床鍋爐燃煤、混燒煤與紡織汙泥飛灰 102
4.3.3流體化床鍋爐混燒燃煤紡織汙泥不同批次飛灰 107
4.4微觀分析 112
4.4.1X光繞射分析(XRD) 112
4.4.2掃描式電子顯微鏡(SEM/EDS) 118
4.4.3BET氮氣吸附儀試驗 125
4.5材料性質綜合評估 126
4.5.1材料特性 126
4.5.2材料差異 127
第五章鍋爐灰渣再利用試驗 130
5.1再利用於控制性低強度回填材料(CLSM) 130
5.1.1CLSM新拌性質試驗 130
5.1.2CLSM硬固性質試驗 133
5.2再利用於飛灰混凝土 135
5.1.1飛灰混凝土新拌性質 135
5.1.2飛灰混凝土硬固性質 138
5.3再利用綜合評估 142
5.3.1材料用於CLSM評估 142
5.3.2材料用於飛灰混凝土評估 143
第六章結論與建議 144
6.1結論 144
6.2建議 146
參考文獻 147

參考文獻

王銘澤，「生質燃料鍋爐飛灰與底渣特性分析及再利用評估」，碩士論文，國立中央大學，桃園，2017。
蕭柏洋，「生質燃料灰渣汁再利用與在處理方法探討」，碩士論文，國立中央大學，桃園2018。
張慶源、李元陞、吳照雄、林法勤、謝哲隆、陳奕宏、張家驥，生質燃料應用評估與示範，行政院環境保護署環境檢驗所，2013。
經濟部，https://www.moea.gov.tw/Mns/populace/home/Home.aspx
行政院環保署事業廢棄物申報及管理資訊系統，https://waste.epa.gov.tw/prog/IndexFrame.asp。
萬皓鵬．李宏台，廢棄物衍生燃料的使用，2010。
黨輝，王洪昇，黃紅，楊愛麗，「循環流化床脫硫灰渣的特性及應用初探」，環保技術，中國，2004。
朱尚文，「循環流化床固硫灰特性及做水泥混合材應用的研究」，中國建築材料科學研究總院碩士論文，2011。
徐登文，「燃煤飛灰與底灰應用於CLSM之早強性質研究」，碩士論文，國立中興大學，台中，2002。
魏存弟、杨殿范、李益、三国彰，「煅烧温度对高岭石相转变过程及Si、Al活性的影响」，礦物學報，第三期，574-578，2005。
CNS3036飛灰混凝土用飛灰及天然或鍛燒卜作嵐攙和物。
黃兆龍，「卜作嵐混凝土使用手冊」，2007。
黃兆龍，「混凝土性質和行為」，詹式出版社，1999。
“水利工程構造物混凝土施工規範研究成果報告”，經濟部水利署，2012。
許俊傑，”套討高飛灰含量混凝土之物理性與耐久性”，正修科技大學營建工程研究所，碩士論文，高雄，2012。
蘇冠宇，”高飛輝摻量混凝土之工程性質研究”，中興大學土木研究所，碩士論文，台中，2011。
行政院公共工程委員會， ”公共工程飛灰混凝土使用手冊”，1999。
紀宗男，「淨水污泥餅資源化應用於管溝回填材料之研究」，碩士論文，淡江大學，台北，2003。
余岳峰，「下水污泥焚化灰渣燒成輕質粒料特性之研究」，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，桃園，2000。
台灣省鍋爐協會，特種機械設備安全，第33期，2014。
台灣電力股份有限公司，「高飛灰摻量混凝土產製技術與應用研究完成報告」，2011。
林耀聖，「產業污泥成型燃料化與灰渣卜作嵐特性研究」，碩士論文，桃園創新技術學院，桃園，2012
歐陽橋輝，許鎮龍，藍文忠，「都市汙水處理廠汙泥處理與資源化再利用之研究」，第八屆下水道技術研討會論文集，19-23，1998。
經濟部工業局，「研析鍋爐一般性飛灰及底渣混合物資源化可行技術」，2016。
錢覺時、鄭洪偉、王智、宋遠明、楊娟，「流化床燃煤固硫灰渣活性評定方法」，煤炭學報(Journal of China Coal Society)，第31卷，第四期，506-510，2006。
馬志斌、常可可、燕可洲、張培華、程芳琴，「不同負荷下循環流化床鍋爐粉煤灰的理化性質研究」，潔淨煤技術(Clean Coal Technology)，第22卷，第四期，20~25，2016。
行政院公共工程委員會，「高煤灰量控制性低強度回填材料」，施工綱要規範03377A章，2017。
Naik, T.R., Kraus, R.N., and Siddique, R., “CLSM containing mixture of coal ash and a new pozzolanic material.” ACI Mater J, Vol. 100, pp. 208-215., 2003.
Rajamma, R., Bell, R.J., Tarelho, L.A.C., Allen, G.C., Labrincha, J.A., and Ferreira, V.M., “Characterisation and use of biomass fly ash in cement-based materials.”Journal of Hazardous Materials, Vol.172, pp. 1049-1060., 2009.
Cuenca, J., Rodriguez, J., Martin-Morales, M., Sanchez-Roldan, Z., and Zemorano, M., “Effects of olive residue biomass fly ash as filler in self-compacting concrete.” Construction and Building Materials, Vol. 40, pp. 702-709., 2013.
Sujivorakul, C., Jaturapitakkul, C., ASCE, A.M., and Taotip, A., “Utilization of Fly Ash, Rice Husk Ash, and Palm Oil Fuel Ash in Glass Fiber–Reinforced Concrete.” Journal of Materials in Civil Engineering, Vol.23, pp. 1281-1288., 2011.
Johari, M.A.M., Zeyad, A.M., Bunnori, N.M., and Ariffin, K.S., “Engineering and transport properties of highstrength green concrete containing high volume of ultrafine palm oil fuel ash.” Construction and Building Materials, Vol. 30, pp. 281-288., 2012.
Lim, N.H.A.S., Ismail, M.A, Lee, H.S., Hussin, M.W., Sam, R.M., and Samadi, M., “The effects of high volume nano palm oil fuel ash on microstructure properties and hydration temperature of mortar.” Construction and Building Materials, Vol. 93, pp. 29-34., 2015.
Abdullahi, M., “Characteristics of Wood ASH/OPC Concrete.” Civil Engineering Department, Federal University of Technology, P.M.B. 65., 2006.
G.Yue, W.Li, Y.Wu, J.Lu, D.Che, “Structure and performance of a 600 MW supercritical CFB boiler with water cooled panels”., Proceedings of the 20th international conference on fluidized bed combustion., 2010.
M.Y.Tsai, K.T.Wu, C.C.Huang, H.T.Lee, “Co-firing of paper mill sludge and coal in an industrial circulating fluidized bed boiler”., 2002.
Yann-Hwang Wu, Ran Huang, Chia-Jung Tsai, Wei-Ting Lin, “Utilizing residues of CFB co-combustion of coal, sludge and TDF as an alkali activator in eco-binder”., 2015.
Sheng G, Zhai J, Li Q, Li F. Utilization of fly ash coming from a CFBC boiler co-firing coal and petroleum coke in Portland cement. Fuel; 86: 2625-31., 2007.
R.E.Conn, K.Sellakumar, “Utilization of CFB Fly Ash for Construction Application, Proceedings of the 15th International conference on Fluidized Bed Combustion” , 1999.
Xu, G.R., Zou, J.L., G., B., “Ceramsite Made with Water and Wastewater Sludge And its Characteristics Affected by SiO2 and Al2O3” ,Environmental Science and Technology. 42:7417-7423., 2008.
Xu, G.R., Zou, J.L., G., B., “Effect of sintering temperature on the characteristics of sludge ceramsite” ,Journal of Hazardous Materials. 150:394-400., 2008.
Riley, C. M., “Association of chemical process to the bloating clay” ,Journal of American Ceramic Scission. 34(4):121-128., 1951.
Ducman, V., and Mirtic, B., “The applicability of different waste materials for the production of lightweight aggregates”, Waste Mannagement. 29:2361-2368., 2009.
Rajamma, R., Bell, R.J., Tarelho, L.A.C., Allen, G.C., Labrincha, J.A., and Ferreira, V.M., “Characterisation and use of biomass fly ash in cement-based materials.”Journal of Hazardous Materials, Vol.172, pp. 1049-1060., 2009.
Naik, T.R., Kraus, R.N., and Siddique, R., “CLSM containing mixture of coal ash and a new pozzolanic material.” ACI Mater J, Vol. 100, pp. 208-215., 2003.
Marcucci, M., Nosenzo, G., Capannelli, G., Ciabatti, I., Corrieri, D., Ciardelli, G., Treatment and reuse of textile effluents based on new ultrafiltration and other membrane technologies. Desalination 138, 75e82., 2001.
Pettersson A, Zevenhoven M, Steenari B-M, Amand L-E. Application of chemical fractionation methods for characterisation of biofuels, waste derived fuels and CFB co-combustion fly ashes. Fuel; 87:3183–93., 2008.
Vassilev, S. V., Baxter, D., Andersen, L. K. & Vassileva, C. G., An overview of the chemical composition of biomass. Fuel 89, 913–933., 2010.
F.S.A., Araujo., R.T.R., Monteiro., Microbial biomass and activity in a Brazilian soil amended with untreated and composted textile sludge, Chemosphere 64, 1043-1046, 2006.
J, Balasubramanian., C, PC Sabumon., U, J, Lazar., R, Ilangovan., Reuse of textile effluent treatment plant sludge in building materials, Waste Management, 26, 22-28, 2006.
Bhatty, J.I., and K.J. Reid,. “Compressive Strength of Municipal Sludge Ash mortars. ” ACI Materials J., Vol.86, pp.394-400, 1989.
Tay, J.H., and K.Y. Show., “Reuse of Wastewater Sludge in Manufacturingnon-Conventional Construction Materials – an Innovative Approach Toultimate Sludge Disposal.” Water Science and Technology, Vol.26, pp.1165-1174, 1992.
Tay, J.H., and W.K. Yip, “Sludge Ash as Lightweight Concrete Material,” J. Environmental Engineering, ASCE, Vol.115, pp.56-64 ,1989.
SCRIVENER K L. Advanced Concrete Technology: constituent materials [M]. Oxford: Elsevier, 2003.
Xu Linglin, Wang Peiming, Zhang Guofang and Geert De Schutter (UGent), “Mechanism of calcium sulfate variety on strength of portland cement-calcium aluminate cement blends”
JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY = GUISUANYAN XUEBAO. 41(11)., p.41-48, 2013.
Nazari A, Riahi Sh, Riahi Sh, Shamekhi SF, Khademno A. Influence of Al2O3 nanoparticles on the compressive strength and workability of blended concrete. J Am Sci; 6(5):6–9., 2010.
LIU Guanghua, ZHANG Jinsheng. Durability of calcium aluminate cement and Portland cement blends [C]// The 2nd conference on the production and application of Chinese dry-mix mortar used in building, Beijing: 83–88., 2006 (in Chinese).

S.N. Ghosh, ”CEMENT AND CONCRETE SCIENCE AND TECHNOLOGY, ” Thomas Telford, india, pp. 263-267, 1991.
S.U. Muzhen, WANG Yanmou, ZHANG Liang. “Calcium sulfoaluminate cement[M].” Beijing, Beijing University of Technology Press, 1999(in Chinese).

指導教授

黃偉慶(Wei-Hsing Huang)

審核日期

2019-1-17

推文