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

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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

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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

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指導教授

黃偉慶(Wei-Hsing Huang)

審核日期

2019-1-17

推文