1、（作者-出版年制 格式范本，红色是提醒注意之处） 流化床燃煤固硫渣特性及其建材资源化研究 重庆大学博士（硕士）学位论文 学生姓名：XXX 指导教师：XXX 专 业：XXX 学科门类：XX 学 重庆大学材料科学与工程学院 二 OO 七年十月 二号黑体 行距：固定值 30 磅 小二号黑体 行距：固定值 30 磅 小二号黑体 行距：固定值 30 磅 三号黑体，行距：固定值 40 磅 三号黑体 Study on Properties and Utilization in Building Materials of bottom ashes from Circulating Fluidized Bed
2、Combustion A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Doctor (Master) of Engineering by 学生姓名 Supervisor: Prof. （导师姓名） Major: (专业) College of Material Science and Engineering of Chongqing University , Chongqing, China. April,2007 Times New R
3、oman 二号加 粗 行距：固定值 20 磅 Times New Roman 小二号加粗 Times New Roman 小二号加粗 学科门类名称 Times New Roman 三号加粗 Times New Roman 三号加粗 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 I 空一行 摘 要 空一行 友情提示，目前重庆大学所有硕士论文都需要过知网学术不端检测系统，要 求是查重率达到 15%以下，有且仅有两次机会！而且的而且，第一次查的结 果如果超出了，是会记录到答辩系统中的，所有答辩老师都能看到，直接影响答 辩能否通过。因此，在正式提交学校之前建议自行用知网检测一次，确保万一。 本人提供正规知网检测，报
4、告皆为高校内部检测名额，与学校结果一致，支持知 网官方网站验证真伪，如有需要，请加 Q 2861423674 其它论文检测重复率工具： 直连官网 权威可靠 流化床燃煤固硫技术是先进的燃烧技术，但这一技术的推广应用因流化床燃 煤固硫渣没有成熟和经济的综合利用途径受到严重限制。由于人们对流化床燃煤 副产物的认识程度还很有限，基础资料十分缺乏，在一定程度上影响了流化床燃 煤固硫渣的资源化利用。本论文较为系统地分析了流化床燃煤固硫渣的特性，并 根据现行规范，提出一套新的活性评定方法。在此基础上，对燃煤固硫渣活性的 影响因素、激发方法、体积膨胀性能进行了较为系统的试验研究，并利用 XRD、 SEM 等微
5、观手段研究了燃煤固硫渣的自硬性、活性激发及膨胀机理。最后 对燃煤固硫渣建材资源化利用进行了比较深入的研究。 流 化 床 燃 煤 固 硫 渣 的 特 性 研 究 结 果 表 明 ： （ 1） 因 为 燃烧温度、燃烧环境、 燃烧程度、脱硫剂、脱硫效率等的影响，与 普 通 煤 粉 锅 炉 的 灰 渣 相 比 ， 流 化 床 燃 煤 固 硫 渣 有 其 特 殊 的 火 山 灰 活 性 ， 同 时 因 为 含 有 SO3、 f-CaO 而 具 有 自 硬 性 和 膨 胀 性 ， 是 一 种 特 殊 的 火 山 灰 材 料 。 （ 2） 流 化 床 燃 煤 固硫渣中的 SO3 和 f-CaO 因为特殊的生
6、成条件而具有特殊的性质。SO 3 是在 850900的温度下形成的， 是以-CaSO 4 形态存在，且具有与天然硬石膏和 400煅烧石膏不一样的溶解特 性。首次从 f-CaO 的形成过程、颗粒微观结构、晶型和光学参数以及水化历程等 方面证明了 f-CaO 颗粒被固硫产物无水硫酸钙包裹的颗粒特征，f-CaO 颗粒被- CaSO4 包裹使其水化速度减慢和活性较低；SO 3 以 -CaSO 4 形态存在和 f-CaO 颗 粒被-CaSO 4 包裹均对流化床燃煤固硫渣的活性和体积稳定性产生不利影响。 （ 3） 现 行 活 性 评 定 方 法 因 流 化 床 燃 煤 固 硫 渣 性 质 的 特 殊 而
7、存 在 较 大 的 局 限 性 ， 不 能 直 接 套 用 现 行 的 方 法 进 行 活 性 评 定 。 根 据 现 行 活 性 评 定 方 法 的 原 理 ， 结 合 其 特 性 ， 首 次 系 统 提 出 了 “熟 料 胶 砂 28 天 抗 压 强 度 比 测 定 ”、 “自 硬 性 评 价 ”、 “自 硬 强 度 测 定 ”的 综 合 评 定 方 法 ， 该 方 法 与 现 行 方 法 有 较 好 的 相 容 性 ， 且 能 真 实 、 直 观 地 反 映 流 化 床 燃 煤 固 硫 渣 的 活 性 及 其 对 强 度 的 贡 献 。 （ 4） 流 化 床 燃 煤 固 硫 渣 的活性主
8、要来源于无定形的 SiO2 和 Al2O3 物质，除成分中活性 SiO2 和 Al2O3 的 含量对其火山灰活性有影响外，成 分 中 SO3、 f-CaO 含 量 和 细 度 在 一 定 范 围 内 对 黑体三号；行距固定值 20 磅 宋体五号 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 II 其 活 性 发 挥 有 一 最 佳 值 。 （ 5） 常规的化学激发方法能激发流化床燃煤固硫渣的 活性，但仅从强度的角度看，其激发的效果并不理想；蒸汽养护和蒸压养护的结 果表明湿热养护对燃煤固硫渣活性激发程度较高，特别是蒸压养护，激发效果更 为明显。 （ 6） 流 化 床 燃 煤 固 硫 渣 水 化 时 存 在 严
9、 重 的 体 积 膨 胀 问 题 ， 其 膨 胀 主 要 是 由 于 水 化 反 应 过 程 中 钙 矾 石 的 生 成 和 富 余 的 硬 石 膏 后 期 溶 解 结 晶 生 成 二 水 石 膏 的 体 积 膨 胀 所 产 生 。 首 次 确 认 了 富 余 的 硬 石 膏 后 期 溶 解 结 晶 生 成 二 水 石 膏 对 固 硫 渣 体 积 膨 胀 的 作 用 。 （ 7） 细 度 提 高 对 流 化 床 燃 煤 固 硫 渣 膨 胀 稳 定 时 间 的 提 前 有 利 ， 掺 加 粉 煤 灰 和 熟 料 有 利 于 膨 胀 率 的 减 小 及 膨 胀 稳 定 期 的 提 前 ， 流 化
10、床 燃 煤 固 硫 渣 水 化 反 应 的 液 相 碱 度 越 大 ， 膨 胀 越 严 重 。 流 化 床 燃 煤 固 硫 渣 的 特 性 研 究 表 明 其 利 用 有 较 大 的 难 度 ， 但 针 对 其 特 性 在 建 材 中 利 用 是 可 能 的 。 作 为 混 凝 土 细 骨 料 ， 由 于 其 活 性 可 以 改 善 骨 料 与 水 泥 浆 体 的 界 面 结 构 ， 故 可 以 提 高 混 凝 土 的 抗 弯 强 度 ； 作 为 混 凝 土 掺 合 材 可 以 充 分 发 挥 流 化 床 燃 煤 固 硫 渣 的 活 性 ， 可 以 部 分 补 偿 混 凝 土 的 收 缩 ，
11、从 新 拌 混 凝 土 的 性 能 和 混 凝 土 耐 久 性 的 考 虑 最 好 与 粉 煤 灰 复 合 使 用 ； 无 论 是 作 为 水 泥 混 凝 土 的 掺 合 材 ， 还 是 细 骨 料 ， 流 化 床 燃 煤 固 硫 渣 均 影 响 新 拌 混 凝 土 的 性 能 。 利 用 燃 煤 固 硫 渣 的 活 性 和 膨 胀 性 能 ， 可 以 配 制 低 收 缩 率 的 燃 煤 固 硫 渣 粉 煤 灰 内 墙 用 抹 面 砂 浆 ， 也 可 以 配 制 燃 煤 固 硫 渣 粉 煤 灰 熟 料 外 墙 用 抹 面 砂 浆 。 流化床燃煤固 硫渣与石灰、粉煤灰或水泥混合，必要时掺加激发剂
12、，从强度上看完全可以满足 公路工程对路基混合料的要求。 关键词：流化床，燃煤固硫渣，活性，膨胀，资源化（不多于 5 个） 黑体加粗小四号 正文宋体小四号 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 III ABSTRACT Due to lack of effective ways to utilize the bottom ashes of circulating fluidized bed combustion (CFB ashes), it is difficult to use widely the advanced technology of circulating fluidized bed
13、combustion and defulfurization. In this paper, the properties of the CFB ashes are systematically analyzed and then a series of methods are proposed to evaluate the reactivity of CFB ashes. Meanwhile, the factors influencing and the method activating the reactivity of CFB ashes, and the expansion pr
14、operties are investigated experimentally. The spontaneous setting, and the mechanism of activation of reactivity of CFB ashes and its expansion are investigated by XRD and SEM. Finally, the utilization in building materials of CFB ashes is studied. The results show that: (1) The CFB ashes is differe
15、nt from the ashes of common coal boiler for there are great difference in forming condictions such as the combustion temperature, combustion environment, the degree of combustion, desulfurizer and the efficiency of desulfurization. While CFB ashes have the properties of cement and expansion for its
16、containing SO3 and f-CaO, so it is a special pozzolanic material. (2) The SO3 and f-CaO have their properties for their typical forming condition. SO3 is fixed in ashes at 850900, and it exists in -CaSO 4 and has different solubility with the natural anhydrite and the plaster calcined at 400. It is
17、the first time to prove that the particles of f-CaO is coated with-CaSO 4 by investigating the process of forming f- CaO, the microstructure, spathic type and optic parameter and the hydrating process. Results also show that the microstructure can slow down the hydrating and deteriorate the reactivi
18、ty of CFB ashes. (3) The current method evaluating reactivity of pozzolanic materials has great limits to evaluate the CFB ashes. A series of new methods are developed which can evaluate the reactivity and its devotion to strength really and directly. (4) The reactivity of CFB ashes is attributed to
19、 the amorphous SiO2 and Al2O3, but the SO3 and f-CaO of CFB ashes can influence its reactivity and expansion, and there is an optimum content. The higher reactivity can be achieved if the fineness is bigger. (5) The common method can activate its reactivity, but the result of activation is not ideal
20、 in the point of strength. It shows that steam curing and high-pressure steam curing is best to activate CFB ashes, especially for high-pressure steam curing. (6) The expansion mechanism of CFB ashes is the expansion of the forming of ettringite and the Times New Roman 三号；段前段 后空一行；行距固定值 20 磅 重庆大学硕士学
21、位论文 英文摘要 IV solution and crystallization of -CaSO 4. (7) Fineness is beneficial to stabilize the expansion of CFB ash. FA and clinker are advantageous to reduce the expansion and stabilize expansion. The higher alkalinity in liquid phase is, the more expansion. The properties of CFB ashes show it is
22、 difficult to utilize CFB ashes in building materials, however reasonable using its properties is possible in building materials. As concrete fine aggregate, it can improve structure of interface between aggregates and cement paste for its reactivity, then can increase the concrete flexural strength
23、. As concrete additive can fully activate the reactivity, and can partly compensate the concrete shrinkage. Because of performance of the fresh concrete and durability, it is better to use it with FA. They both influence performance of the fresh concrete. It can produce CFB ashes-fly ash mortar used
24、 indoors and CFB ashes-fly ash-clinker mortar used outdoors with low shrinkage by using the cement and expansion of CFB ashes. CFB ashes mixed with lime, FA or cement, can be used for roadbed mixture in road engineering. Keywords： Circulating Fluidized Bed Combustion, CFB Ashes, Reactivity, Expansio
25、n, Utilization in Building Materials. Times New Roman 加粗小四号 Times New Roman 小四号 重庆大学硕士学位论文 目 录 V 目 录 宋体四号加粗 中文摘要 . 英文摘要 . 1 绪论 .1 1.1 问题的提出及研究意 .1 1.1.1 问题的提出 .1 1.1.2 研究的意义 .2 1.2 国内外研究现状 .3 1.2.1 筏板基础和地基共同作用的研究现状 .3 1.2.2 上部结构、基础和地基共同作用的研究 6 1.3 本文研究的目的和研究内容 .10 1.3.1 本文研究的目的 10 1.3.2 本文研究的主要内容 11
26、 2 弹性地基上薄板的分析 12 2.1 引 言 12 2.2 弹性地基的计算模型 12 2.2.1 Winkler 模型 .12 2.2.2 弹性半空间地基模型 13 2.2.3 双参数地基模型 14 2.3 双参数地基上薄板的边界元法 15 2.3.1 控制微分方程 .15 2.3.2 基本解 16 2.3.3 边界积分方程 .21 2.3.4 边界元法 .27 2.4 双参数地基上带肋薄板的混合法 .40 2.4.1 肋梁的有限元分析 .40 2.4.2 耦合方程的建立 41 2.5 程序设计 .42 2.5.1 程序的特点 42 2.5.2 程序主框图 43 2.5.3 程序的简介 4
27、3 2.6 算例分析 .45 宋体五号 宋体五号加粗 重庆大学硕士学位论文 目 录 VI 2.6.1 算例 1 .45 2.6.2 算例 2 .45 2.7 本章小结 .50 3 弹性地基上带肋中厚板的分析 52 3.1 引言 .52 3.2 双参数弹性地基上中厚板的边界元法 .52 3.2.1 控制微分方程 .52 3.2.2 双参数弹性地基上中厚板弯曲问题的基本解 60 3.2.3 双参数弹性地基上中厚板弯曲问题的边界积分方程 .66 3.2.4 边界元法 .79 3.3 双参数弹性地基上带肋厚板的混合法 .87 3.4 程序设计 .87 3.4.1 程序的特点 87 3.4.2 程序主框
28、图 87 3.4.3 程序的简介 87 3.5 算例分析 .88 3.5.1 板内挠度的特性 88 3.5.2 板底基底反力的特性 92 3.6 本章小结 .92 7 结论与展望 151 7.1 主要结论 .152 7.2 后续研究工作的展望 154 致 谢 .156 参考文献 .157 附 录：A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 164 B.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目及得奖情况 .165 重庆大学硕士学位论文 5 筏板基础的非线性分析 52 页脚；Times New Roman，小五号 空一行 5 筏板基础的非线性分析 三号黑体居中 空一行 5.1 引言 小三号黑体 目前国内
29、外对上部结构、筏板基础和地基的共同作用的分析和研究中，对筏 板基础的非线性变形特性考虑得较少，绝大多数都将筏板基础视为线弹性结构进 行计算。Kuhlmamn 和 Paschmamn(1997)指出，在筏板基础的受力过程中，由于 钢筋混凝土材料在受弯的过程中弹性阶段很短，一旦混凝土受拉开裂就进入非线 性的阶段，因而筏板基础会处于非线性的工作状态。对于地基土体，则常常处于 非线性或弹塑性工作状态。 小 4 号宋体 空一行 5.2 混凝土的应力-应变关系 小三号黑体 5.2.1 双轴受力混凝土的强度准则 四号黑体 根据试验结果，Kuhlmamn 和 Paschmamn（1997）提出了混凝土在双轴受
30、力 条件下的强度准则。其强度包络线，如图 5.1。材料一旦超出包络线就发生破坏， 各段的破坏曲线方程为： 图 5.1 混凝土双轴强度包络图 Fig.5.1 Behavior of concrete under biaxial stresses 字体：Times New Roman 空一行 Times New Roman 五号 宋体五号，行距固定值 20 磅 空一行 重庆大学硕士学位论文 5 筏板基础的非线性分析 53 页脚；Times New Roman，小五号 二轴受压： (5.1)C2C2f16.3 (5.2)21 5.6 算例分析 小三号黑体 5.6.1 算例 1 四号黑体 对于双参数弹
31、性地基板的计算，以方板为例。取地基的弹性模量 = 4.010ES kN/m , 泊松比 = 0.4, 参数 =1.55, 压缩层厚度 =0.6m, 板的弹性模量42SH =2.010 kN/m , 泊松比 =0.167, 宽度 =1m, 厚度 =0.04, 作用在中心点的E72ah 集中荷载 =100kN, 均布荷载 =10 kN/m 。Pq2 按 Valzov 模型计算得出的结果比较 （吴中伟，廉慧珍， 1999）的精确解见表 5.1-5.2。表中第一行是本文的结果，第二行是吴中伟和廉慧珍（1999）的结果。 从中可以看出，计算精度非常好。 表 5.1 方板的挠度(单位：m) Table 5
32、.1 Deflection of square plate (m) x y 0.0 0.125 0.25 0.375 0.5 0.0 0.00270.0027 0.00200.0020 0.00110.0011 0.00040.0004 -0.0001-0.0001 0.125 0.00200.0020 0.00160.0016 0.00090.0009 0.00030.0004 -0.0001-0.0001 0.25 0.00110.0011 0.00090.0009 0.00050.0005 0.00020.0002 -0.0001-0.0001 0.375 0.00040.0004 0.
33、00030.0004 0.00020.0002 -0.0001-0.0000 -0.0003-0.0002 0.5 -0.0001-0.0001 -0.0001-0.0001 -0.0001-0.0001 -0.0003-0.0002 -0.0006-0.0004 表 5.2 几种发电技术的环境影响 Table5.2 Environmental influence of several major generation technologies 空气污染 气候变化 占用土地 水质污染 辐射 煤电 严重。排放 SO2,NOx,有毒金属 及粉尘等污染物 严重。排放 CO2、CH 4等温室 气体 中
34、等 高 低 宋体五号，行距固定值 20 磅 Times New Roman 五号 注：表格必须为三线表 空一行 重庆大学硕士学位论文 5 筏板基础的非线性分析 54 页脚；Times New Roman，小五号 天然气电 视成分而定：非常 低到中等 非常低 低 低 无 续表 5.2： 空气污染 气候变化 占用土地 水质污染 辐射 水电 无 非常低：在热带 地区，生物质中 可能产生 CO2、CH 4等温室 气体 高 高 无 核电 无 无 低 高 高 风电 无 无 高：但可 同时耕种 或放牧 无 无 太阳光电 无 无 高 无 无 重庆大学硕士学位论文 1 行政犯立法及其法律规范 55 1 行政犯立
35、法及其法律规范 三号黑居中 空一行 1.1 行政犯的立法及其演变 小三号黑体 关于这点，可以从英国学者边沁（Bentham，2000）倡导的功利原理 1得 到明证。边沁（2000）的功利主义“认为求乐避苦原则是人性的根本。任何人都 难以逃脱求乐避苦的法则，所以快乐便成为人们一切行为的依据。 ” 根据这一原 理，一切法律所具有或通常应具有的一般目的，是增长社会幸福的总和，因而首 先要尽可能排除每一种趋于减损这幸福的东西，也即排除损害。同样地，政治之 优劣也应以此为判断标准，凡政治措施能为国民谋利乐的，即为善，否则即为恶。 小 4 号宋体 空一行 1.2 公正和效率兼顾的原则 小三号黑体 从对司法
36、实践中二审民事案件的结案周期的调查看，一般都是两个月 左右 2，在当今世界，如此高效率的二审恐怕也是少见。 小 4 号宋体 1按照边沁所下的定义，功利原理是指“这样的原理：它按照看来势必增大或减少利益有关者之幸福的倾向， 亦即促进或妨碍此种幸福的倾向，来赞成或非难任何一项行动。我说的是无论什么行动，因而不仅是私人的 每项行动，而且是政府的每项措施。 ”（参见1 Bentham.道德与立法原理导论.时殷弘译.商务印书馆， 2000 年版：58.） 2笔者原所在的中级法院，超过 50%的二审民事案件在 1 月内审结，在该院的目标考核中把此类案件定义为 高效结案，并给予鼓励。 重庆大学硕士学位论文
37、致 谢 56 致 谢 本文的研究工作是在我的导师的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业 和论文的研究工作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血。导师的严谨治学态度、 渊博的知识、无私的奉献精神使我深受的启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到 了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷 心的感谢和深深的敬意。 在多年的学习生活中，还得到了许多领导和老师的热情关心和帮助，如李 XX 教授等。 在日常学习和生活中，我的师兄弟王 XX 等给予了我很大帮助。 在此，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！ 衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授！
38、宋体小四号 王 X X 字体：华文行楷 二 OO 七年四月 于重庆 黑体三号居中 空一行 空一行 重庆大学硕士学位论文 参 考 文 献 57 参 考 文 献 贲克平. 可持续发展理论研究扫描N.人民日报, 1998, 2-21. 何龄修. 读顾城南明史J. 中国史研究, 1998, （3）:167173. 王兰. 汽车外观设计P. 中国， ZL, 1998.8.25:1. 王明亮. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展EB/01 1998-08-16/1998-10-04. 吴中伟, 廉慧珍著. 高性能混凝土M. 北京:中国铁道出版社, 1999. K.Kuhlmamn, H.Pasch
39、mamn. Beitrage zur Okologislhen von Zement und Beton. Zement-Kalk-Gips. Nr.1,1997. . (注：按中文、英文、西文、俄文等顺序，然后按作者姓氏字母（中文用拼音字母）顺序和出 版年排列)，第一字母相同时，用第 2 字排序） 黑体三号居中 空一行 空一行 宋体五号 Times New Roman 五号 重庆大学硕士学位论文 附 录 58 附 录 A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录： 1 作者*, 导师*. 石灰形态对粉煤灰活性激发效果影响及动力学分析.新型建筑材料 1999,10.pp23-25. 2 作者*, 导师*. 钱*,卢*.双免无熟料粉煤灰砖的研制.新型建筑材料.2000.2.pp13-14. 3 作者*, 导师*. 当前国外混凝土耐久性问题及其预防措施综述.混凝土.2000.1.pp52- 57. 4 作者*, 导师*. 水泥混凝土超时缓凝的初探.混凝土D.2000.12.pp59-65. B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录： 查重率：15% 黑体三号居中 空一行 空一行 宋体五号
