浙江石化粉煤灰分選及磨細(xì)項目的工程設(shè)計特點

李何棟，張 攀

(中煤科工集團杭州研究院有限公司，浙江 杭州 310000)

1 引言

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，粉煤灰主要組成的化學(xué)成分為SiO2、Fe2O3、Ai2O3、CaO、Na2O、MgO及未燃盡炭粒等[1～3]。粉煤灰中所有元素及形態(tài)顆粒混雜在一起，利用價值較低。我國一直以來非常重視粉煤灰的綜合利用情況，這對國家現(xiàn)實執(zhí)行的可持續(xù)發(fā)展策略有著深刻影響意義[4～7]。浙江石化廠內(nèi)增設(shè)1套分選出力100 t/h的粉煤灰分選系統(tǒng)，以及新建1套干灰磨細(xì)出力約60 t/h套的粉煤灰磨細(xì)系統(tǒng)及成套設(shè)備。 該工程的設(shè)計情況主要有如下的特點。

(1)粉煤灰分選系統(tǒng)出力均按100 t/h設(shè)計。粉煤灰分選系統(tǒng)按照分選國家一級細(xì)灰標(biāo)準(zhǔn)(45 μm方孔篩余量≤12%)設(shè)計。

(3)粗灰磨細(xì)系統(tǒng)按出力約60 t/h設(shè)計。粉煤灰磨細(xì)系統(tǒng)按照細(xì)灰粒徑滿足國家二級細(xì)灰標(biāo)準(zhǔn)(45 μm方孔篩余量<12～30%)設(shè)計。

(4)粉煤灰分選系統(tǒng)采用閉式循環(huán)。

(5)所有與灰氣流接觸的管道和設(shè)備均應(yīng)具有耐磨性。增加金屬材料耐磨性．現(xiàn)階段主要是內(nèi)襯防磨材料或噴涂防磨涂料[8]。干式磨機筒體由整體式鋼板焊接而成，為防止筒體磨損，筒體內(nèi)裝有護甲，筒體上鉆有襯板螺栓孔。

分選系統(tǒng)和磨細(xì)系統(tǒng)主要的設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 干灰分選系統(tǒng)設(shè)計基本參數(shù)及指標(biāo)

2 主要設(shè)計特點

2.1 粉煤灰分選系統(tǒng)采用閉式循環(huán)

原灰經(jīng)調(diào)速鎖氣給料機或加輸送槽送入主風(fēng)管，與管內(nèi)負(fù)壓氣流混合后進入分級機，分離下來的粗灰落入或送進粗灰?guī)欤?xì)灰在負(fù)壓氣流作用下進入兩臺并聯(lián)的旋風(fēng)分離器，收集下來的細(xì)灰落入或輸送進細(xì)灰?guī)臁：瑝m氣體經(jīng)耐磨分選風(fēng)機返回主風(fēng)管，形成閉式循環(huán)，少量乏氣經(jīng)放風(fēng)管接入細(xì)灰?guī)欤ㄟ^庫頂布袋除塵器過濾、凈化后排放至大氣。

選粉氣體與氣力泵氣體經(jīng)后續(xù)風(fēng)機進行內(nèi)部大循環(huán)，氣體循環(huán)消耗動力較大，管道連接布置復(fù)雜，氣路阻力大，管路需要耐磨工藝制作。分選系統(tǒng)灰氣比(μ=1.2/1)和管路氣流速度(V=22 m/s)。分選系統(tǒng)具有以下特點：①設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，沒有轉(zhuǎn)動部件，可實現(xiàn)粗、細(xì)灰分離。②分離效率高。③分選灰的品質(zhì)高，對預(yù)分選的原狀灰品質(zhì)適應(yīng)性強。④能耗低。⑤設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，維護工作量很小。⑥耐磨損，使用壽命長[9]。

管道彎頭的彎曲半徑宜≮2倍的管道內(nèi)徑，彎頭等應(yīng)采用內(nèi)襯耐磨陶瓷制造。分選系統(tǒng)的管道可采用螺旋鋼管，材質(zhì)為Q235B，主管母體壁厚≮10 mm。旋風(fēng)分離器內(nèi)易磨損部件必須內(nèi)襯高耐磨陶瓷，使用壽命≮20000 h。風(fēng)機葉輪應(yīng)采用Q345B(16 Mn)，表面熱噴涂高耐磨碳化鎢；機殼應(yīng)采用Q355B)，內(nèi)貼高耐磨陶瓷(易磨損部位)。葉輪和機殼的使用壽命≮20000 h。

采用雙套管密相輸送，灰氣比高，對于單管系統(tǒng)，輸送濃度高30%，節(jié)省輸灰氣量；輸送能耗低，相對于單管系統(tǒng)，能量消耗小約30%[10]。

2.2 粉煤灰細(xì)度調(diào)節(jié)手段

為使粉煤灰分選系統(tǒng)的成品灰細(xì)度達到國標(biāo)Ⅰ級灰的粒徑要求，采用下列調(diào)節(jié)手段：①風(fēng)量調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)風(fēng)機入口風(fēng)門；②調(diào)節(jié)分級機的二次風(fēng)量；③調(diào)節(jié)分級機導(dǎo)流板位置；④調(diào)換分級機渦流孔板；⑤調(diào)節(jié)原灰給料機的運行頻率。

由PLC實現(xiàn)對粉煤灰分選系統(tǒng)所有電動或電控工藝設(shè)備的自動調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖控制、數(shù)據(jù)監(jiān)視。相關(guān)人員在上位機對被控對象進行監(jiān)控，包括設(shè)備啟、停控制，閥門打開關(guān)閉操作、設(shè)備啟停狀態(tài)、閥門開關(guān)狀態(tài)和主要工藝參數(shù)的監(jiān)視，并完成設(shè)備的聯(lián)鎖保護。

2.3 細(xì)灰球磨機構(gòu)造設(shè)計

本項目干灰磨細(xì)系統(tǒng)選用1臺套粗灰磨細(xì)能力約60 t/h的粉煤灰專用超細(xì)磨機，將入磨的粗灰在磨內(nèi)經(jīng)過研磨后，排出的粉料直接達到國標(biāo)Ⅱ級灰(細(xì)度45 m，方孔篩余量12%～30%)的商品灰要求，并不再進行篩分或分選，直接送進細(xì)灰?guī)鞎捍妗Ｔ摷?xì)灰球磨機設(shè)計出力較大、細(xì)度要求高，對細(xì)灰球磨機的安全性、可靠性提出了更高的要求，細(xì)灰球磨機的構(gòu)造設(shè)計考慮如下。

干灰細(xì)磨機本體由進、出料斗、轉(zhuǎn)動部、主軸承和傳動部等主要部分以及聯(lián)軸器、減速機、電動機等輔助部分組成。筒體由整體式鋼板焊接而成，為防止筒體磨損，筒體內(nèi)裝有護甲，筒體上鉆有襯板螺栓孔。筒體襯板采用自固式襯板，并提供法蘭緊固螺栓和其它緊固件。

襯板材質(zhì)采用材質(zhì)采用TBMCr8(化學(xué)成分：C：2.1～3.6，Si：1.5～2.2，Cr：7.0～10.0，Mn≤2.0，Mo≤3.0，Ni≤1.0，Cu≤1.2)。襯板尺寸要求精確、外表面光潔，無氣孔、沙眼等制造缺陷。

襯板硬度：≥HRC56，緊固螺栓材質(zhì)為35CrMo。

筒體鋼板材質(zhì)Q235-B，厚度≮36 mm；地腳螺栓用Q235-B材質(zhì)。

3 合理進行總平布置

由于場地限制，設(shè)備布置盡量往空中發(fā)展。經(jīng)過多次優(yōu)化，將分選系統(tǒng)的旋風(fēng)分離器、分選機布置于細(xì)灰?guī)旌痛只規(guī)斓捻斏?(系統(tǒng)立面布置見圖1) ，這樣流程設(shè)計簡單，分選后的灰直接落入灰?guī)?，減少了中間運輸設(shè)備。 細(xì)灰球磨機單獨設(shè)置磨機房，布袋除塵器、細(xì)灰中間倉就近布置。

圖1 干灰分選系統(tǒng)立面布置

4 結(jié)論

在浙江石化廠粉煤灰分選及磨細(xì)項目中，通過從工藝、設(shè)備、運行等角度出發(fā)，較為全面地采取措施， 提高了設(shè)計的可靠性。由于系統(tǒng)的磨損較大，在設(shè)計時考慮了全面的耐磨措施，但是在提高設(shè)備運行可靠性的同時，無形中使得裝置的工程造價必然提高。