粉煤灰分選設備性能及其在電廠的應用分析

許 震

(國電諫壁發電廠，江蘇 鎮江 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、石英和莫來石等7種顆粒，粉煤灰中所有元素及形態顆粒混雜在一起，利用價值較低。隨著我國電力工業的迅速發展，高參數、大容量機組越來越多，且因最新燃煤電廠大氣污染物排放標準對電廠煙塵排放濃度要求嚴格，新、擴、改建機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，對干粉煤灰進行加工處理，使其變為寶貴資源，可提高電廠粉煤灰的商品率和經濟價值。

1 干粉煤灰的加工方法及特點

1.1 磨細粉煤灰

采用球磨機磨細干粉煤灰的方法。此方法操作簡單、產品率高，但電耗量大、成本較高，且設備投資大、施工周期長、功耗大，還破壞顆粒的球狀形態，造成粉煤灰品質下降。

1.2 采用電除塵器收集

采用電除塵器干除灰系統收集二、三電場的細灰。此方法比較簡單，但收集量較小(僅占總灰量的10 %—15 %)，且細度有時不符合國家技術規范對Ⅰ級灰的規定。

1.3 采用分選設備處理

采用分選設備將原狀態灰分選成細灰和粗灰并將其分離出來。此方法不僅能提高粉煤灰的利用價值，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，粉煤灰分選設備應用得較為廣泛。

2 粉煤灰分選設備的結構及原理

2.1 粉煤灰分選機的結構

粉煤灰分選設備如圖l所示，是一種渦殼式離心分級機。

圖1 渦殼式離心分級機

2.2 工作原理

粉煤灰分選機的工作原理與旋風分離器相似，利用離心力使粗細粒子分離。內部導流板(主導葉、次導葉)對粗粒子起阻尼作用，使粗粒子與細粒子更好地分離；最粗的粒子落入分離器底部，通過檔板后排出，其他大于切割粒徑的粒子也很快進入粗粒子排出口；氣流攜帶細粒子通過蝸殼通道，從設備兩側的出口排出，兩股氣流合并后進入旋風分離器，將細粒子分離回收。

2.3 粉煤灰分選設備的特點

(1) 設備結構簡單，沒有轉動部件，可實現粗、細灰分離。

(2) 分離效率高。

(3) 分選灰的品質高，對欲分選的原狀灰品質適應性強。

(4) 能耗低。

(5) 設備運行穩定可靠，維護工作量很小。

(6) 耐磨損，使用壽命長。

3 粉煤灰干灰分選系統的流程

干灰分選系統為閉路循環分選形式，分選系統從原灰庫下灰管直接取灰，經插板門和調速鎖氣電動給料機，將原狀灰均勻穩定地送入系統主風管下灰口。進入系統主風管的原狀灰在系統負壓作用下達到灰氣混合并進入分級機。進入分級機的原狀灰在離心力作用下進行粗、細灰分離。分離后的粗灰穿過分級機下部的二次風幕，經鎖氣卸料閥進入粗灰庫；分離后的細灰及從二次風吹回的細灰，因離心力無法克服渦流的負壓而被吸入分級機兩側的蝸殼，隨氣流進入高效旋風分離器。由旋風分離器收集的細灰經鎖氣卸料閥進入細灰庫。含有極少量超細顆粒的氣體自旋風分離器上部經高壓離心風機排出，其中約95 %的含塵氣體經系統回風管返回主風管下灰口前，形成閉路循環系統；另有約5 %的含塵氣流經放風調節蝶閥進入細灰庫，經庫頂布袋除塵器收集超細灰后排入大氣。粗灰庫及細灰庫進口處設取樣口， 以便取樣檢測。

4 粉煤灰分選系統特點

(1) 系統采用負壓設計，閉路循環，無泄漏現象。系統放風進入細灰庫，利用庫頂袋式除塵器收塵可避免環境的污染，確保排放濃度滿足小于50 mg/m3的標準。同時，在閉路循環輸送管道中的熱灰不受氣象條件影響，吸濕量小，不結露，可大大減少空氣濕度對分選效率的影響。

(2) 二次風取自系統回風管，使閉路循環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) 系統設小布袋除塵器占地面積小，布置緊湊，工藝流暢，節省投資。但因閉路循環不設除塵器，循環風含有的粉塵對風機葉輪有一定磨損，所以在風機選型上采用中等轉速的耐磨風機。

(4) 為保證分選系統密封、無泄漏，除管道及設備連接處要密封外，分級機旋風分離器卸料處鎖氣也非常重要，鎖氣不好將嚴重影響其效率。為此，系統選用了特制的鎖氣卸料裝置，既可有效隔離分選系統負壓與庫內微正壓之間的氣流互串，又可保證分選系統不受灰庫內氣壓的影響，使灰能順利排入灰庫。

(5) 系統所選用的調速鎖氣電動給料機能有效隔離原灰庫庫底氣化風對系統的影響，并能均勻地給料，保證了系統的穩定運行。

(6) 在原狀灰細度發生較大變化的情況下，可通過高壓風機進口調風門調節系統的風量、調節分級機的二次風風量、調節分級機導流板位置及調換分級機渦流孔板來滿足分離效果的要求。上述調節方法實際操作起來靈活、方便、有效，只需通過上述1—2種調節手段，即可確保成品灰細度達到任意粒級要求。

5 粉煤灰分選系統運行分析

對一般300 MW機組三電場電除塵的鍋爐而言， 一電場排灰只能達到Ⅲ級灰，二電場排灰能達到Ⅱ級灰，三電場排灰能達到I級灰。分選系統粉煤灰細度有時在 20 % 左右 (8 %—15 % 為 I級灰 )，且都達不到I級灰標準，細度調節成為阻礙生產的重要因素。為了提高I級粉煤灰的產量，通過對分選系統設備及運行工況的分析，找出影響負壓分選系統分選細度的因素及細度調節方法。

實踐證明，粉煤灰的細度對其活性、密實度、標準稠度需水量有很大的影響。粉煤灰顆粒越細，活性就越高，密實度就越大，標準稠度需水量就越小，其應用價值就越大。

6 影響分選系統分選細度的因素

6.1 飛灰顆粒平均尺寸

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

6.2 進入分選系統的飛灰濃度

在分選系統風速一定的情況下，進入系統飛灰濃度越高，分選灰越粗。飛灰濃度決定于進入分選系統灰量的大小，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°時不會吸收空氣中的水分，顆粒分散性好，不易凝結成團，極利于分選；分級機入口灰溫低于50°時，分選效率明顯下降。

6.4 進入分級機的風速

系統風速是影響細度的重要因素之一，風速越大，離心力越大，渦流強度越高，分選出的細灰細度相對變粗。

6.5 系統分選區漏風

系統分選區出現漏點時，由于該區域為負壓，外界的空氣將會進入分選系統內，導致系統風量增加，風速相應增大，細度將會變粗。另外，粗、細灰鎖氣器處漏風對系統細度也會造成影響。

7 分選系統分選細度調節

7.1 改變系統風速

從影響風速的因素可知，風機出力越大，風速越大；一、二次風門及高壓風機進風門開度越大，風速也越大。反之，則越小。

7.2 控制風量與電機電流

高壓風機運行時，風量與電機電流成正比，直接反映系統風量的大小，間接反映管道中灰氣比的大小。系統運行穩定及產品質量的好壞，灰氣比起著決定性作用。

7.3 調整分級機轉速

通過調節分級機轉速來調整細度。在實際運行中，分選灰細度受煤的品質、煤粉細度、鍋爐容量、運行負荷以及收塵設備等因素影響較大，因此必須經常測量分選灰細度，并根據測量結果進行調節，以得到合格的粉煤灰。

7.4 消除負壓分選區漏風點

運行中，要經常檢查主風管及分選機有無漏風點，若發現系統漏風要及時聯系檢修人員進行處理， 消除該影響因素。運行中分選系統只要分選機、鎖氣器不漏風和原灰細度符合要求的情況下， 調整風機主風門，一、 二次風門，分級機頻率，給料機頻率，并維持系統負壓，可有效降低粉煤灰分選機分選細度。

在原灰分選系統中，某電廠采用氣流式分級機與旋風分離器相結合的方式來調節細度，分級機設二次風手動調節閥。

8 粉煤灰的效益分析

某電廠1期的1—3號磨煤機的磨細系統工藝無分選工藝，磨煤機采用開流；2期的4—5號磨煤機的磨細工藝有分選工藝，磨煤機采用圈流。在相同條件下，后者的產量比前者約高20 %—30 %。為提高粉磨系統的效率及降低產品的能耗，現在普遍采用圈流粉磨系統。

該電廠原灰輸送至江邊灰庫，經過分選、磨機磨細等工藝后，將原灰進行Ⅰ，Ⅱ級篩選處理后按質出售(按客戶要求進行生產產品)，原煤渣經過磨機磨細、分選等工藝后出售，2015年全年完成固體廢棄物銷售140.2萬t，實現銷售收入8 525萬元，綜合利用率100 %，減少了庫存量，進一步減輕了環境污染。

9 結束語

隨著科技的發展，粉煤灰綜合利用的途徑越來越廣泛，尤其是對經過分選設備分選出來的Ⅰ、Ⅱ級灰的需求量大幅度升高。電廠分選Ⅰ、Ⅱ級灰的利用量也不斷擴大，如果分選系統運行調整不當，則會導致故障頻發，達不到設計要求，影響效益的發揮。

因此，通過對粉煤灰分選系統的分析，找出運行中調整的方法用于指導運行，提高粉煤灰的綜合回收利用價值，充分挖掘粉煤灰資源潛力，具有現實經濟價值。

1 宋 溫．發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．采用旋風除塵器回收粉煤灰 中炭的研究[J]．煤炭科學技術，2004，32(12)：21-24.

3 中國標準化委員會．JB/T 11649—2013粉煤灰分選系統 [S]．北京：中國質檢出版社，2014．

4 魯曉勇，朱小燕．粉煤灰綜合利用的現狀與前景展望[J]. 遼寧工程技術大學學報．2005，24(2)：295-299．

5 黃 謙．國內外粉煤灰綜合利用現狀及發展前景分析[J]. 中國井礦鹽．2011，42(4)：41-43．