The number of CFBC (Circulating Fluidized Bed Combustion) type coal-fired power plants are increasing as such plants produce lower NOx, and SOx emissions compared to conventional PC (Pulverized Coal) type coal-fired power plants. CFBC ash contains large amounts of CaO due to the desulfurization process that involves the injection of limestone during combustion. Although the use of coal ash with large amounts of CaO as a construction material results in expansion and decreased durability, CFBC ash was used in this study instead of slag to reduce shrinkage in alkali-activated slag mortar.
Alkali-activated CFBC ash/slag mortar has not been studied from a cement chemistry perspective. This study describes the following: 1) an investigation of the chemical characteristics and CO2 sequestration characteristics of CFBC ash, 2) the identification of the shrinkage mechanism of alkali-activated CFBC ash/slag mortar, and 3) comparison analysis between CFBC ash and conventional alkali-activated slag mortar in terms of characteristics according to exposed to high temperatures as well as carbonation performance characteristics (due to the lack of basic durability research on similar materials. In addition, CO2 emissions were estimated for environmental impact assessment. According to the results, CFBC ash-incorporated cement exhibited less shrinkage and improved durability compared to cement that used conventional alkali-activated slag.
석탄화력 발전의 문제점으로 지적되는 대기오염을 줄이기 위해 최근에 기존 미분탄보일러보다 NOx와 SOx배출이 적은 순환유동층보일러 타입의 석탄 화력발전소가 증가하고 있다. 순환유동층보일러 애시는 탈황 공정시 투입되는 석회석 때문에 다량의 CaO가 포함되어 있어, 이를 직접 건설 재료로 활용할 시 팽창을 야기시켜 내구성이 저하된다. 하지만 본 연구에서는 이러한 특성을 알칼리 활성 슬래그의 수축 저감에 활용하고자 순환 유동층 보일러 애시를 슬래그에 치환하여 사용하였다.
알칼리 활성 순환유동층 보일러 애시/슬래그 모르타르는 시멘트 화학 측면에서 연구가 많이 진행되지 않은 실정이며, 본 연구에서는 순환유동층 보일러 애시를 건설재료 개발에 활용하기 위해 기본적으로 1)순환 유동층 보일러 애시의 화학적 특성 및 이산화탄소 저장 특성 확인, 2) 알칼리 활성 순환유동층 보일러 애시/슬래그 모르타르의 수축 메커니즘을 규명하였으며, 기초적인 내구성능 연구가 부족한 동 재료에 대해 3)온도 변화에 다른 특성, 탄산화 성능에 대한 특성을 기존 알칼리 활성 슬래그 모르타르와 비교 분석하였다. 또한 환경영향 평가를 위해 이산화탄소 배출량을 산정하였다. 그 결과 기존 알칼리 활성 슬래그 모르타르보다는 수축이 적고 내구성능이 나은 결과를 얻었다.
