振動逆流干法降灰脫粉技術與火電廠制粉系統的集成研究

鄧 鋒

（1.畢節學院化學與化學工程學院，貴州 畢節551700；2.貴州省煤基新材料工程中心，貴州 畢節551700；3.貴州省應用化學特色重點實驗室，貴州 畢節551700）

振動逆流干法降灰脫粉技術是由中國礦業大學自主研發的新型干法分選分級工藝和設備，目前已進行了大量有益的探索［1－2］。作者自2008年起至今，參與了該技術的研發和推廣。由于該技術的部分工藝環節在粉煤火電廠制粉系統中已完全具備，二者如能合理結合，可有效實現燃煤的爐前在線降灰脫粉、提高磨煤效率和燃燒效率。

1 集成的可行性

振動逆流干法降灰脫粉技術的核心設備是振動逆流流化床，見圖1。床面為具有一定開孔率的魚鱗狀突起氣孔，開孔朝向尾煤端。物料在適宜的斜上吹氣流，氣孔突起及床面激振力的作用下完成按密度分離，再配合相應的床面傾角、激振力、激振頻率和入料壓力參數，可使顆粒群按密度分層。高密度顆粒沿床面跳躍上行排出，低密度顆粒以輕重顆粒群界面為下滑面下行排出，從而完成流態化分選。流化床的頂部設有引風口，連接除塵器，通過對引風管道的調節，一方面保證流化床內一定的負壓條件，強化流態化分選，另一方面將部分低密度細粒物料排出，起到脫粉分級的作用，同時也避免了工作車間的揚塵。

圖1 振動逆流流化床降灰脫粉原理示意圖

目前，火電廠常見的制粉系統主要有中倉式、負壓直吹式和正壓直吹式，各自的主要工藝流程見圖2。結合振動逆流降灰脫粉技術的特點，其核心設備振動逆流流化床所需的氣流可由火電廠制粉系統的熱風供應機制提供，給料可由制粉系統的給煤機完成，二者具有集成一體的共性工藝條件。

圖2 常見火電廠制粉系統工藝流程

2 集成的技術路線

火電廠制粉系統的工藝流程可簡單概括為：原煤→干燥、磨粉→輸送→燃燒。集成振動逆流降灰脫粉技術之后的制粉系統工藝流程將為：原煤→振動逆流降灰脫粉、干燥→磨粉→輸送→燃燒，圖3為集成示意圖。

圖3 振動逆流降灰脫粉技術與火電廠制粉系統集成的工藝流程圖

從圖3的各集成工藝流程圖可以看出，振動逆流流化床的給料和鼓風環節均由制粉系統原有工藝完成。原煤進入振動逆流流化床之后，完成按密度分選和氣力脫粉。同時，由于制粉系統供應的是熱風，原煤在流化床內的流態化狀態能對其干燥起到良好的作用，集成后可省去原制粉系統的原煤干燥工藝環節。分選產品低灰精煤入磨后送燃燒器燃燒，分選產品高灰尾煤可拋棄，用于井下填充或綜合利用。通過分選作用，降低了燃煤灰分，提高了鍋爐發電效率。而脫粉產品由吸風管導入制粉系統的分級設備，細粉直接進鍋爐，粗粉返磨機入磨。通過脫粉處理，避免原煤中的微粉煤直接入磨，減少了磨機負荷，提高磨煤效率?？梢娬駝幽媪鹘祷颐摲奂夹g所需的重要工藝環節，均可由火電廠原有的制粉系統提供，流程走向與制粉系統配合緊密，二者的集成容易實現。如應用在坑口電站，在減少了原煤運輸成本和洗選廠建廠成本的基礎上，該集成技術的優勢更加明顯。

3 研究現狀

振動逆流干法降灰脫粉試驗系統主要由供風、分選、脫粉、控制等機制構成，工作流程簡單，設備組裝容易，實時調控性強。

圖4 試驗系統圖

由于新的發電廠多采用噴吹粉煤，要求供應的原煤為粒度小于13mm的末煤［3］，所以目前對振動逆流流化床的研究主要采用13～0mm煤樣，全粒級入選。如采用澳大利亞某火電廠灰分為49.62%的13～0mm原煤煤樣進行分選降灰試驗情況見圖5、表1和表2。

圖5為煤樣的可選性曲線圖，由圖中灰分特性λ曲線可以看出，該煤樣中有機質可燃物與矸石礦物的幾何較為細微致密，且隨著密度的增大，矸石在煤中的含量增加也較大，既較難從中選出低灰分精煤，也較難從中選出高灰分矸石，屬于難選煤。

表1 是在各操作參數單因素實驗的基礎上，應用美國State－Ease公司開發的Design－expert軟件，以流化床面傾角、激振力、激振頻率、鼓風量、給料量（以給料機電機頻率表征）為因素，以精煤產率γj、精煤灰分Aj和數量效率ηi為評價指標，設計并完成五因素三水平正交試驗后得到的綜合優化方案。表中參數均為優化值，各優化方案的可信度均在0.8以上。根據優化方案，可達到精煤產率為62%，精煤灰分為29%，數量效率高達99%的良好分選效果。

圖5 煤樣的可選性曲線圖

表1 綜合優化方案

表2 驗證試驗結果

表2 為優化方案的驗證試驗結果。根據優化方案1，結合試驗調節的方便，對操作參數的取值分別為：分選床面傾角23°，激振力3.9kN，激振頻率40.4Hz，鼓風量840m3·h－1，給料量37.5Hz。采用空氣干燥煤樣進行了3組平行試驗，可得到灰分為29%、產率為62%的精煤產品，同時數量效率均為94%。

3 小結

1）振動逆流干法降灰脫粉技術與火電廠制粉系統的集成，從技術路線角度來看是可行的，更適用于坑口電站。

2）振動逆流流化干法降灰脫粉技術與火電廠制粉系統集成后，可同時實現電廠燃煤原煤的在線干燥、降灰、脫粉，燃煤品質得到提高，磨煤效率也得到提高，集成后可省去原制粉系統的原煤干燥工藝環節。

3）應用振動逆流流化床對電廠用煤分選降灰的效果良好，可將灰分為49.62%的13～0mm電廠難選原煤煤樣降灰至29%，產率為62%，數量效率為94%。

［1］張軍華，章新喜，蔣善勇，等.振動逆流干法分選煤炭的探索［J］.中國煤炭，2005，32（12）：53－54.

［2］張廈，章新喜.振動逆流干法選煤機的試驗研究［J］.選煤技術，2011（1）：1－3.

［3］解京選，武建軍.煤炭加工利用概論［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2010：69.