許 震

(國(guó)電諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006)

0 引言

粉煤灰是各種固體顆粒的集合體，包括微珠、漂珠、鐵粉、炭粉、玻璃體、石英和莫來(lái)石等7種顆粒，粉煤灰中所有元素及形態(tài)顆粒混雜在一起，利用價(jià)值較低。隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅速發(fā)展，高參數(shù)、大容量機(jī)組越來(lái)越多，且因最新燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電廠煙塵排放濃度要求嚴(yán)格，新、擴(kuò)、改建機(jī)組幾乎都采用高壓靜電除塵器，電廠干排灰比例增大。由于干灰的性能比濕灰好，用途較廣，對(duì)干粉煤灰進(jìn)行加工處理，使其變?yōu)閷氋F資源，可提高電廠粉煤灰的商品率和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 干粉煤灰的加工方法及特點(diǎn)

1.1 磨細(xì)粉煤灰

采用球磨機(jī)磨細(xì)干粉煤灰的方法。此方法操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)品率高，但電耗量大、成本較高，且設(shè)備投資大、施工周期長(zhǎng)、功耗大，還破壞顆粒的球狀形態(tài)，造成粉煤灰品質(zhì)下降。

1.2 采用電除塵器收集

采用電除塵器干除灰系統(tǒng)收集二、三電場(chǎng)的細(xì)灰。此方法比較簡(jiǎn)單，但收集量較小(僅占總灰量的10 %—15 %)，且細(xì)度有時(shí)不符合國(guó)家技術(shù)規(guī)范對(duì)Ⅰ級(jí)灰的規(guī)定。

1.3 采用分選設(shè)備處理

采用分選設(shè)備將原狀態(tài)灰分選成細(xì)灰和粗灰并將其分離出來(lái)。此方法不僅能提高粉煤灰的利用價(jià)值，變廢為寶，還能集中灰中球形體顆粒，改善粉煤灰的性能，拓寬粉煤灰的利用范圍。因此，粉煤灰分選設(shè)備應(yīng)用得較為廣泛。

2 粉煤灰分選設(shè)備的結(jié)構(gòu)及原理

2.1 粉煤灰分選機(jī)的結(jié)構(gòu)

粉煤灰分選設(shè)備如圖l所示，是一種渦殼式離心分級(jí)機(jī)。

圖1 渦殼式離心分級(jí)機(jī)

2.2 工作原理

粉煤灰分選機(jī)的工作原理與旋風(fēng)分離器相似，利用離心力使粗細(xì)粒子分離。內(nèi)部導(dǎo)流板(主導(dǎo)葉、次導(dǎo)葉)對(duì)粗粒子起阻尼作用，使粗粒子與細(xì)粒子更好地分離；最粗的粒子落入分離器底部，通過(guò)檔板后排出，其他大于切割粒徑的粒子也很快進(jìn)入粗粒子排出口；氣流攜帶細(xì)粒子通過(guò)蝸殼通道，從設(shè)備兩側(cè)的出口排出，兩股氣流合并后進(jìn)入旋風(fēng)分離器，將細(xì)粒子分離回收。

2.3 粉煤灰分選設(shè)備的特點(diǎn)

(1) 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，可實(shí)現(xiàn)粗、細(xì)灰分離。

(2) 分離效率高。

(3) 分選灰的品質(zhì)高，對(duì)欲分選的原狀灰品質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。

(4) 能耗低。

(5) 設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)工作量很小。

(6) 耐磨損，使用壽命長(zhǎng)。

3 粉煤灰干灰分選系統(tǒng)的流程

干灰分選系統(tǒng)為閉路循環(huán)分選形式，分選系統(tǒng)從原灰?guī)煜禄夜苤苯尤』?，?jīng)插板門(mén)和調(diào)速鎖氣電動(dòng)給料機(jī)，將原狀灰均勻穩(wěn)定地送入系統(tǒng)主風(fēng)管下灰口。進(jìn)入系統(tǒng)主風(fēng)管的原狀灰在系統(tǒng)負(fù)壓作用下達(dá)到灰氣混合并進(jìn)入分級(jí)機(jī)。進(jìn)入分級(jí)機(jī)的原狀灰在離心力作用下進(jìn)行粗、細(xì)灰分離。分離后的粗灰穿過(guò)分級(jí)機(jī)下部的二次風(fēng)幕，經(jīng)鎖氣卸料閥進(jìn)入粗灰?guī)?；分離后的細(xì)灰及從二次風(fēng)吹回的細(xì)灰，因離心力無(wú)法克服渦流的負(fù)壓而被吸入分級(jí)機(jī)兩側(cè)的蝸殼，隨氣流進(jìn)入高效旋風(fēng)分離器。由旋風(fēng)分離器收集的細(xì)灰經(jīng)鎖氣卸料閥進(jìn)入細(xì)灰?guī)臁：袠O少量超細(xì)顆粒的氣體自旋風(fēng)分離器上部經(jīng)高壓離心風(fēng)機(jī)排出，其中約95 %的含塵氣體經(jīng)系統(tǒng)回風(fēng)管返回主風(fēng)管下灰口前，形成閉路循環(huán)系統(tǒng)；另有約5 %的含塵氣流經(jīng)放風(fēng)調(diào)節(jié)蝶閥進(jìn)入細(xì)灰?guī)?，?jīng)庫(kù)頂布袋除塵器收集超細(xì)灰后排入大氣。粗灰?guī)旒凹?xì)灰?guī)爝M(jìn)口處設(shè)取樣口， 以便取樣檢測(cè)。

4 粉煤灰分選系統(tǒng)特點(diǎn)

(1) 系統(tǒng)采用負(fù)壓設(shè)計(jì)，閉路循環(huán)，無(wú)泄漏現(xiàn)象。系統(tǒng)放風(fēng)進(jìn)入細(xì)灰?guī)?，利用?kù)頂袋式除塵器收塵可避免環(huán)境的污染，確保排放濃度滿(mǎn)足小于50 mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在閉路循環(huán)輸送管道中的熱灰不受氣象條件影響，吸濕量小，不結(jié)露，可大大減少空氣濕度對(duì)分選效率的影響。

(2) 二次風(fēng)取自系統(tǒng)回風(fēng)管，使閉路循環(huán)輸送管道中的氣體含濕量極小，有利于氣力輸送及提高分選效率。

(3) 系統(tǒng)設(shè)小布袋除塵器占地面積小，布置緊湊，工藝流暢，節(jié)省投資。但因閉路循環(huán)不設(shè)除塵器，循環(huán)風(fēng)含有的粉塵對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪有一定磨損，所以在風(fēng)機(jī)選型上采用中等轉(zhuǎn)速的耐磨風(fēng)機(jī)。

(4) 為保證分選系統(tǒng)密封、無(wú)泄漏，除管道及設(shè)備連接處要密封外，分級(jí)機(jī)旋風(fēng)分離器卸料處鎖氣也非常重要，鎖氣不好將嚴(yán)重影響其效率。為此，系統(tǒng)選用了特制的鎖氣卸料裝置，既可有效隔離分選系統(tǒng)負(fù)壓與庫(kù)內(nèi)微正壓之間的氣流互串，又可保證分選系統(tǒng)不受灰?guī)靸?nèi)氣壓的影響，使灰能順利排入灰?guī)臁?/p>

(5) 系統(tǒng)所選用的調(diào)速鎖氣電動(dòng)給料機(jī)能有效隔離原灰?guī)鞄?kù)底氣化風(fēng)對(duì)系統(tǒng)的影響，并能均勻地給料，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

(6) 在原狀灰細(xì)度發(fā)生較大變化的情況下，可通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風(fēng)量、調(diào)節(jié)分級(jí)機(jī)的二次風(fēng)風(fēng)量、調(diào)節(jié)分級(jí)機(jī)導(dǎo)流板位置及調(diào)換分級(jí)機(jī)渦流孔板來(lái)滿(mǎn)足分離效果的要求。上述調(diào)節(jié)方法實(shí)際操作起來(lái)靈活、方便、有效，只需通過(guò)上述1—2種調(diào)節(jié)手段，即可確保成品灰細(xì)度達(dá)到任意粒級(jí)要求。

5 粉煤灰分選系統(tǒng)運(yùn)行分析

對(duì)一般300 MW機(jī)組三電場(chǎng)電除塵的鍋爐而言， 一電場(chǎng)排灰只能達(dá)到Ⅲ級(jí)灰，二電場(chǎng)排灰能達(dá)到Ⅱ級(jí)灰，三電場(chǎng)排灰能達(dá)到I級(jí)灰。分選系統(tǒng)粉煤灰細(xì)度有時(shí)在 20 % 左右 (8 %—15 % 為 I級(jí)灰 )，且都達(dá)不到I級(jí)灰標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)度調(diào)節(jié)成為阻礙生產(chǎn)的重要因素。為了提高I級(jí)粉煤灰的產(chǎn)量，通過(guò)對(duì)分選系統(tǒng)設(shè)備及運(yùn)行工況的分析，找出影響負(fù)壓分選系統(tǒng)分選細(xì)度的因素及細(xì)度調(diào)節(jié)方法。

實(shí)踐證明，粉煤灰的細(xì)度對(duì)其活性、密實(shí)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量有很大的影響。粉煤灰顆粒越細(xì)，活性就越高，密實(shí)度就越大，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量就越小，其應(yīng)用價(jià)值就越大。

6 影響分選系統(tǒng)分選細(xì)度的因素

6.1 飛灰顆粒平均尺寸

在分選系統(tǒng)其他條件不變的情況下，進(jìn)入分選系統(tǒng)飛灰顆粒平均尺寸越大，分選出的細(xì)灰越粗；反之則越細(xì)。從分選原理可知，由于飛灰顆粒平均尺寸增加，經(jīng)粗灰分級(jí)機(jī)分離后進(jìn)入細(xì)灰分離器的細(xì)灰顆粒平均尺寸也相應(yīng)增加。而飛灰顆粒平均尺寸與進(jìn)入鍋爐燃燒的煤粉細(xì)度密切相關(guān)，煤粉細(xì)度變大，則燃燒后產(chǎn)生的灰塵顆粒就越粗；反之則越細(xì)。一般煤粉細(xì)度在10 %左右,原狀粉煤灰細(xì)度在30 %—50 %能滿(mǎn)足分選機(jī)分選的要求，超過(guò)此值分選機(jī)分選成品灰的細(xì)度必然變大。

6.2 進(jìn)入分選系統(tǒng)的飛灰濃度

在分選系統(tǒng)風(fēng)速一定的情況下，進(jìn)入系統(tǒng)飛灰濃度越高，分選灰越粗。飛灰濃度決定于進(jìn)入分選系統(tǒng)灰量的大小，灰量越大，飛灰濃度越高，灰氣越不易混合均勻。

6.3 原灰的溫度對(duì)分選效率

粉煤灰是一種極易吸水受潮的分粒體，通常原灰溫度高于80°時(shí)不會(huì)吸收空氣中的水分，顆粒分散性好，不易凝結(jié)成團(tuán)，極利于分選；分級(jí)機(jī)入口灰溫低于50°時(shí)，分選效率明顯下降。

6.4 進(jìn)入分級(jí)機(jī)的風(fēng)速

系統(tǒng)風(fēng)速是影響細(xì)度的重要因素之一，風(fēng)速越大，離心力越大，渦流強(qiáng)度越高，分選出的細(xì)灰細(xì)度相對(duì)變粗。

6.5 系統(tǒng)分選區(qū)漏風(fēng)

系統(tǒng)分選區(qū)出現(xiàn)漏點(diǎn)時(shí)，由于該區(qū)域?yàn)樨?fù)壓，外界的空氣將會(huì)進(jìn)入分選系統(tǒng)內(nèi)，導(dǎo)致系統(tǒng)風(fēng)量增加，風(fēng)速相應(yīng)增大，細(xì)度將會(huì)變粗。另外，粗、細(xì)灰鎖氣器處漏風(fēng)對(duì)系統(tǒng)細(xì)度也會(huì)造成影響。

7 分選系統(tǒng)分選細(xì)度調(diào)節(jié)

7.1 改變系統(tǒng)風(fēng)速

從影響風(fēng)速的因素可知，風(fēng)機(jī)出力越大，風(fēng)速越大；一、二次風(fēng)門(mén)及高壓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)門(mén)開(kāi)度越大，風(fēng)速也越大。反之，則越小。

7.2 控制風(fēng)量與電機(jī)電流

高壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)量與電機(jī)電流成正比，直接反映系統(tǒng)風(fēng)量的大小，間接反映管道中灰氣比的大小。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定及產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，灰氣比起著決定性作用。

7.3 調(diào)整分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速

通過(guò)調(diào)節(jié)分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整細(xì)度。在實(shí)際運(yùn)行中，分選灰細(xì)度受煤的品質(zhì)、煤粉細(xì)度、鍋爐容量、運(yùn)行負(fù)荷以及收塵設(shè)備等因素影響較大，因此必須經(jīng)常測(cè)量分選灰細(xì)度，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)，以得到合格的粉煤灰。

7.4 消除負(fù)壓分選區(qū)漏風(fēng)點(diǎn)

運(yùn)行中，要經(jīng)常檢查主風(fēng)管及分選機(jī)有無(wú)漏風(fēng)點(diǎn)，若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏風(fēng)要及時(shí)聯(lián)系檢修人員進(jìn)行處理， 消除該影響因素。運(yùn)行中分選系統(tǒng)只要分選機(jī)、鎖氣器不漏風(fēng)和原灰細(xì)度符合要求的情況下， 調(diào)整風(fēng)機(jī)主風(fēng)門(mén)，一、 二次風(fēng)門(mén)，分級(jí)機(jī)頻率，給料機(jī)頻率，并維持系統(tǒng)負(fù)壓，可有效降低粉煤灰分選機(jī)分選細(xì)度。

在原灰分選系統(tǒng)中，某電廠采用氣流式分級(jí)機(jī)與旋風(fēng)分離器相結(jié)合的方式來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)度，分級(jí)機(jī)設(shè)二次風(fēng)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

8 粉煤灰的效益分析

某電廠1期的1—3號(hào)磨煤機(jī)的磨細(xì)系統(tǒng)工藝無(wú)分選工藝，磨煤機(jī)采用開(kāi)流；2期的4—5號(hào)磨煤機(jī)的磨細(xì)工藝有分選工藝，磨煤機(jī)采用圈流。在相同條件下，后者的產(chǎn)量比前者約高20 %—30 %。為提高粉磨系統(tǒng)的效率及降低產(chǎn)品的能耗，現(xiàn)在普遍采用圈流粉磨系統(tǒng)。

該電廠原灰輸送至江邊灰?guī)?，?jīng)過(guò)分選、磨機(jī)磨細(xì)等工藝后，將原灰進(jìn)行Ⅰ，Ⅱ級(jí)篩選處理后按質(zhì)出售(按客戶(hù)要求進(jìn)行生產(chǎn)產(chǎn)品)，原煤渣經(jīng)過(guò)磨機(jī)磨細(xì)、分選等工藝后出售，2015年全年完成固體廢棄物銷(xiāo)售140.2萬(wàn)t，實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入8 525萬(wàn)元，綜合利用率100 %，減少了庫(kù)存量，進(jìn)一步減輕了環(huán)境污染。

9 結(jié)束語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展，粉煤灰綜合利用的途徑越來(lái)越廣泛，尤其是對(duì)經(jīng)過(guò)分選設(shè)備分選出來(lái)的Ⅰ、Ⅱ級(jí)灰的需求量大幅度升高。電廠分選Ⅰ、Ⅱ級(jí)灰的利用量也不斷擴(kuò)大，如果分選系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致故障頻發(fā)，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，影響效益的發(fā)揮。

因此，通過(guò)對(duì)粉煤灰分選系統(tǒng)的分析，找出運(yùn)行中調(diào)整的方法用于指導(dǎo)運(yùn)行，提高粉煤灰的綜合回收利用價(jià)值，充分挖掘粉煤灰資源潛力，具有現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 宋 溫．發(fā)電廠粉煤灰綜合利用分選工藝研究[J]．有色 礦山，2001，30(3)：9-12.

2 邱躍琴，張 覃，陳 楠．采用旋風(fēng)除塵器回收粉煤灰 中炭的研究[J]．煤炭科學(xué)技術(shù)，2004，32(12)：21-24.

3 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)．JB/T 11649—2013粉煤灰分選系統(tǒng) [S]．北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2014．

4 魯曉勇，朱小燕．粉煤灰綜合利用的現(xiàn)狀與前景展望[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)．2005，24(2)：295-299．

5 黃 謙．國(guó)內(nèi)外粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析[J]. 中國(guó)井礦鹽．2011，42(4)：41-43．