Fly ash from a circulating fluidized bed combustion boiler (CFBC fly ash) is very different in mineralogical composition, chemical composition, and morphology from coal ash from traditional pulverized fuel firing because of many differences in their combustion processes. The main minerals of CFBC fly ash are lime and anhydrous gypsum; however, due to the fuel type, the strength development of CFBC fly ash is affected by minor components of active $SiO_2$ and $Al_2O_3$. The initial hydration product of the circulating fluidized bed combustion fly ash (B CFBC ash) using petro coke as a fuel is Portlandite which becomes gypsum after 7 days. Due to the structural features of the portlandite and gypsum, the self-cementitious strength of B CFBC ash was low. While the hydration products of the circulating fluidized bed combustion fly ash (A CFBC ash) using bituminous coal as a fuel were initially portlandite and ettringite, after 7 days the hydration products were gypsum and C-S-H. Due to the structural features of ettringite and C-S-H, A CFBC ash showed a certain degree of self-cementitious strength.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.21
no.2
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pp.141-148
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2021
In this study, the characteristics of the cement mortar replaced with fly ash and ground granulated blast furnace slag generated during circulating fluidized bed combustion method and pulverized coal combustion process were investigated. As a result of the study, when mixed with circulating fluidized bed combustor fly ash and pulverized coal combustion fly ash, it is advantageous not only in terms of strength development but also in terms of durability. The circulating fluidized bed combustor fly ash contributes to the improvement of initial reactivity, and the pulverized coal combustion fly ash is involved in long-term strength development through pozzolanic reaction. Therefore, it can be seen that the mixed use of circulating fluidized bed combustor fly ash and pulverized coal combustion fly ash acts as a complementary factor for cement mortar substituted with ground granulated blast furnace slag.
In this study, unstable CaO was converted into a stable Ca compound by using carbonation in a circulating fluidized bed boiler of fly ash to confirm material usability as cement admixture; also undertaken was carbonation test and mortar to examine chemical and physical change by measuring absorption rate and compressive strength. To investigate the chemical properties of circulating fluidized bed boiler fly ash, XRD and TG-DTA were used to determine how the properties of the reaction product change quantitatively during carbonation. In order to stabilize CaO, carbonation of CaO is considered to be the most desirable process. This is because $CaCO_3$, which is a Ca compound, was produced by carbonate reaction of unstable CaO, and decrease of the absorption rate and improvement of the compressive strength were observed when the carbonated fly ash was replaced with cement.
In this study, fly ash of a fluidized bed boiler produced in a power plant was stabilized by hydration and carbonation reaction. Then, each raw material was pulverized by two kinds of grinding equipment (Planetary mills and pot mills); the degree of grinding and the agglomeration behavior were observed. It was found that there were changes of specific surface area and particle size distribution according to grinding time. The surface of the raw material was observed using an optical microscope. As a result, agglomerates of about 75 ㎛ or more due to electrostatic phenomenon were formed as the grinding time became longer; it was confirmed that the crushing efficiency slightly increased with use of antistatic agent.
Kang, Yong Hak;Lim, Gwi Hwan;Kim, Sang Jun;Choi, Young Cheol
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.22
no.5
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pp.119-126
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2018
Recently, the production of circulating fluidized bed combustion ash has been increased in thermal power plants. The addition of limestone for the desulfurizing effect of circulating fluidized bed boiler ash increases the content of CaO and $SO_3$ contained in ash, which is higher than the free fly ash in general fly ash. Unlike conventional fly ash, the circulating fluidized bed combustion ash has a high reactivity when it comes into contact with water due to its hydraulic properties and high free-CaO content. The aim of this study is to investigate the possibility of non-sintered binder by using self-cementing properties of circulating fluidized bed combustion ash. The mechanical and hydration characteristics were investigated according to the content of CFBC ash. In addition, the effects of gymsum type and content on the compressive strength and micro-structure of non-sintered binder pastes.
Marks, Maria;Jozwiak-Niedzwiedzka, Daria;Glinicki, Michal A.
Computers and Concrete
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v.9
no.5
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pp.375-387
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2012
The objective of this investigation was to develop rules for automatic categorization of concrete quality using selected artificial intelligence methods based on machine learning. The range of tested materials included concrete containing a new waste material - solid residue from coal combustion in fluidized bed boilers (CFBC fly ash) used as additive. The rapid chloride permeability test - Nordtest Method BUILD 492 method was used for determining chloride ions penetration in concrete. Performed experimental tests on obtained chloride migration provided data for learning and testing of rules discovered by machine learning techniques. It has been found that machine learning is a tool which can be applied to determine concrete durability. The rules generated by computer programs AQ21 and WEKA using J48 algorithm provided means for adequate categorization of plain concrete and concrete modified with CFBC fly ash as materials of good and acceptable resistance to chloride penetration.
The spherical artificial aggregates (AAs) with a diameter of 8 mm, which contains fly ashes discharged from the fluidized bed combustion in a thermal power plant and clay were manufactured by direct sintering method at $1050{\sim}1250^{\circ}C$ for 10 minutes. The effect of fly ash contents on the bloating phenomenon in the AAs was analyzed. The AAs containing fly ash of the amount under 50 wt% showed the black-coring and bloating phenomena. The AAs containing fly ash of the amount over 5Owt%, however, the specific gravity was increased and the color of specimens fully changed to black. These color change phenomena were caused from the formation of FeO by the reduction reaction of almost $Fe_2O_3$ component by the excessive reducing atmosphere formed simultaneously with the rapid emission of the gases generated from the high contents of unburned carbon of with increasing the added fly ash amount. Specific gravity was decreased as fly ash contents increased in the case of sintering at the same temperature condition. Water absorption of all specimens except of the specimens containing 10 wt% fly ashes decreased with increasing sintering temperature. These were because a liquid phase was formed as the increasing the sintering temperature. In the case of the specimens manufactured in this study containing fly ashes discharged from the fluidized bed combustor in a the thermal power plant and 10~90 wt% of clay, the specific gravity was 0.9~1.8 and the water absorptivity was 8~60%, therefore it is considered that those results can be applied to the light or heavy aggregates.
This paper investigates the reaction rates of $CO_2$ that stores carbonation through comparing the carbonation behavior between $Ca(OH)_2$ and fly ash with circulating fluidized bed combustion (CFBC) containing a large amount of free CaO. Because fly ash with CFBC contains abundant free CaO, it cannot be used as a raw material for concrete admixtures; hence, its usage is limited. Thus, it has been buried until now. In order to consider its reuse, we conduct carbonation reactions and investigate its rates. X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric/differential thermal analysis (TG/DTA), and X-ray fluorescence (XRF) are conducted for the physical and chemical analyses of the raw materials. Furthermore, we use a PH meter and thermometer to verify the carbonization rates. We set the content of the fly ash of CFBC, $Ca(OH)_2$, $CO_2$ flow rate, and water to 100 ~ 400 g, 30 ~ 120 g, 700 cc/min, and 300 ~ 1200 g, respectively, based on the content of the free CaO determined through the TG/DTA analyses. As a result, the carbonization rate of the fly ash with CFBC is the same as that of $Ca(OH)_2$, and it tends to increase linearly. Based on these results, we investigate the carbonization behavior as a function of the free CaO content contained in the raw material.
This paper investigates the reaction rate of $CO_2$ storing carbonation hybrid reaction by comparing the behavior of carbonation between $Ca(OH)_2$ and fly ash with that of CFBC (Circulating Fluidized Bed Combustion) containing plenty of Free-CaO. Because fly ash with CFBC contains a lot of unreacted CaO, it cannot be used as a raw material for concrete admixtures and its usages are limited. To reuse such material, we stabilized unreacted CaO by carbonation and investigated the carbonation rate. We used a pH meter and a thermometer to check the rate of the carbonization. Also, we set the contents of fly ash with CFBC, $Ca(OH)_2$, flow and fluid of $CO_2$, respectively, to 100 g, 50 g, 100 ~ 1000 cc/min and 400 g based on the content of Free-CaO. We used carbonated water instead of water, and added an alkaline activator to promote the carbonation rate. As a result, the addition of the alkaline activator and carbonated water promoted the rate of carbonation via a hybrid reaction.
The advantage of CFBC(Circulating fluidized bed combustor) is that it can apply to various fuel sources including the lower rank fuel and remove SOx by means of direct supply of limestone to the combustor without additional desulfation facility. In this paper, we denote characteristics of fly and bed ash to reuse finer limestone usually abandoned(used spec[Coarse LS] 0.1mm under 25%, new spec[Fine LS] 0.1mm under 50%). According to the results, the chemical composition of fly ash was as follows; $SiO_2\;40.8%,\;Al_2O_3\;31.9%,\;CaO\;10.7%,\;K_2O\;4.46%$ in the case of coarse limestone and $SiO_2\;41.1%,\;Al_2O_3\;31.3%,\;CaO\;10.9%,\;K_2O\;4.66%$ in the case of fine limestone. The chemical composition of bed ash was as follows; $SiO_2\;54.2%,\;Al_2O_3\;33.1%,\;CaO\;1.56%,\;K_2O\;4.34%$ in the case of coarse limestone and $SiO_2\;53.8%,\;Al_2O_3\;32.6%,\;CaO\;2.21%,\;K_2O\;4.45%$ in the case of fine limestone. It showed that there was no significant change in chemical composition. And it is conformed that there was no significant change in particle size and shapes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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