粉煤灰(浮选)脱碳项目优化设计运行研究

柳建湘

（中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司 湖南长沙 410007）

1 工程概况和检测分析资料

1.1 工程概况

某火电厂老灰场粉煤灰(浮选)脱碳项目，2011年7月开展可行性研究，2014年8月8日完成系统168h满负荷运行，正式进入项目商业化运营。

2015年1月1日到2015年7月8日止，脱碳项目生产煤粉(高碳灰)21483t，生产尾灰(低碳灰)57905 t，分别作为原煤掺烧和水泥厂生料掺合料，二项销售收入约724万元。最近一周高碳灰产量1158t，低碳灰产量2862 t，预计2015年全年处理粉煤灰约22×104t，分别产出高碳灰约 5×104t，低碳灰约 14×104t，粗渣约3×104t，预计2015年销售收入可达约1700万元。

1.2 检测分析资料

目前测定粉煤灰及其产品含碳量的手段，可借助烧失量指标来衡量。各电厂粉煤灰中的烧失量差异较大，可在1%～30%中波动不等，这主要与煤种、煤粉粒径及锅炉燃烧工况三大因素密切相关。

碳粒粒径为 30μm～250μm；密度为 1.6 g/cm3～1.8g/cm3；堆积密度约0.6 g/cm3～0.7 g/cm3，具有质轻、挥发分低、硫含量低、表面积大，有一定的吸附能力等特点。

2 工艺设计选型及主要性能参数简介

脱碳（浮选）项目厂区分为两个片区，取灰和制浆区位于电厂一灰场，脱碳（浮选）区依山而建，从大门进入沿山公路而上，依次是低碳灰棚(尾灰棚)、高碳灰棚(煤粉棚)、脱水车间和过滤车间。

采用铲运车将坝内的粉煤灰，送入集料斗，通过给料机、电子皮带秤、上料皮带机把粉煤灰送入振动筛，滚动筛（后改为直线振动筛），排除粗渣后均衡地输送至制浆混合筒，在制浆混合筒中加水制成35%灰浆液，经泵送入药剂混合筒（加药搅拌槽）加入浮选药剂和水制成浓度为30%（水灰比=2.33）的灰浆。从药剂混合筒（加药搅拌槽）自流进入浮选机，选出的高碳灰浆进入高碳灰高位料槽后，送入高碳灰橡胶带式真空过滤机滤水，形成含水率20～30%的煤粉；浮选后的低碳灰浆进入到浓缩机内浓缩，经浓缩机浓缩后的灰经渣浆泵输至低碳灰橡胶带式真空过滤机滤水，形成含水率为20%的尾灰；再由高、低碳灰皮带输送机分别送入煤粉、尾灰棚。

2.1 设备选型及完善简介

2.1.1 制浆系统

（1）原主要设备选型参数

一级振动筛：处理能力70 t/h～100t/h，筛面倾角15°，筛板面积3.7m2，筛缝尺寸 30mm×8mm，双振幅5mm～8mm,振动频率16.1Hz，入料粒度≤200mm，电机功率2×2.4kW。

原设有滚动筛：直径φ650mm，原筛缝为3mm，试运时全部更换成筛缝为1mm，并增加了直线振动筛。

直线振动筛：ZK1845型，处理能力50 t/h～90t/h，筛面倾角0°，筛板面积8.1m2，筛缝尺寸1mm（现筛缝改为0.5mm），双振幅6mm～11mm,振动频率16.17Hz，入料粒度≤30mm，电机功率2×11kW。

搅拌桶：直径为φ4m，底部进料，中间出料。

（2）存在的问题

a)一级振动筛效率低：由于集料斗下的承重箱式给料机下料速度与原灰皮带的运输速度不同步，一级振动筛的进料极不均匀。当振动出力稍大时、喷淋水与原灰得不到充分混合。造成灰、渣分离不干净，振动筛出口有大量的原灰排出，严重影响振动筛的出力。b)滚动筛：由于设计缺陷、滚筒拖轮密封无法达到运行要求。运行周期短、停机检修量大。经系统加装直线振动筛后，滚动筛属于重复设备，最近已拆除。c)搅拌桶：由于该搅拌桶叶轮设计达不到运行工况要求，搅拌效率低，直径过大。当系统增大产能时搅拌桶叶片变形、反折、减速机损坏。

（3）完善措施

a)在原灰皮带进料槽前加装刮灰限料挡板，尽量将皮带上的料堆耙平使振动筛的进料均匀。b)联系厂家改变筛板冲孔角度减少振动筛运行中渣粒堵孔并将振动筛筛体加长一块筛板，以延长灰渣筛选时间，筛缝尺寸改为20×8mm。同时应对积料斗及出渣槽进行适当的尺寸调整。c)在振动筛出口适当位置加装槽型喷淋装置及橡胶挡板。d)将滚动筛整体拆除，将直线振动筛整体移至原滚动筛位置。将3#、4#渣浆泵出料管一并移至直线振动筛进料槽适当位置以作备用。

2.1.2 脱水过滤系统

（1）设计选型

浮选后的高碳灰浆和经浓缩后的低碳灰浆，脱水过滤选用橡胶带式真空过滤机，工作原理为：浆料由加料器均布在向前移动的滤布上，滤布贴在橡胶过滤带上在真空盒上滑动，真空盒与胶带间构成运动密封的结构型式。充分利用料浆重力和真空负压吸力实现固液分离，滤液穿过滤布和橡胶过滤带吸引沟进入真空排液罐，再由真空排液罐下部的排液孔进入集液槽中回收到1#生产水池。被截留在滤布上的滤饼转入高碳灰或低碳灰皮带输送机，分别运入高碳灰（煤粉）棚或低碳灰（尾灰）棚。该系统具有过滤效率高、生产能力大、滤饼水分低、操作灵活等特点。采用深层入料、平流沉降技术，减少沉降高度、降低同相颗粒动能。配有絮凝剂添加装置，进料管及高效进料仓中设置五个加药点，使药剂与物料充分混合，絮凝沉降效果好。

（2）存在的问题

a)过滤机滤布冲洗槽积灰严重：由于高、低灰过滤机滤布回程带灰量大、滤布冲洗槽内的渣水浓度大而沉积满渣，卡死滤布滚刷。过滤机滤布清洗不干净，导致滤布透气性降低、脱水效率下降。b)排液水及滤布冲洗水回收、处理差：由于高、低碳灰经过滤机脱水后废水、滤布冲洗水、滑台密封水、卫生水、雨水等废水、没有全部集中回水利用。造成废水横流影响环境，市环保部门多次来厂检查意见较大并多次要求整改；由于低碳灰滤布冲洗水通过管道排入浓密机内、造成浓密机出力过大、浓缩效果下降使得2#生产水池的水含渣量超标。大量的排液水、滑台密封水、卫生水、高效搅拌筒、浮选机的事故放水等含渣废水全部通过地沟排入沉降池内。造成沉降池满渣严重且清渣工作量大，平均每月有1～2次、要动用挖机、铲车、翻斗车清渣。

（3）脱水过滤系统完善措施

a)将低碳灰过滤机不锈钢滤布冲洗槽底板取消，在其下面制作水泥斜槽与排液罐排水管连接。疏通滤布冲洗喷嘴，恢复滤布冲洗滚刷运行。b)将低碳灰过滤机下的滤水由原排入1#生产水池改到排入浓密机，即将低碳灰过滤机楼面下（排液罐排水管）二根排水管，在楼层下适当位置按一定斜度并联成一根管道（DN250)绕过一楼电动葫芦沿内墙按6/1000的斜度集中排放至浓密机内圈。c)在基建水池后端制作一个长20m、宽与基建水池等宽、深4m的兜型总废水澄清池。将厂区内所有含灰、渣的废水通过设置地沟（地沟在修建时应按3/1000的斜度设置，地沟形式最好为半圆形）集中排入该池内进行初级澄清分离。再通过原来设置的三级澄清池的液泵将澄清后废水反向逐级反复澄清回收至沉降池及1#生产水池内回收利用。d)要求能进铲车到池内进行清渣作业,以便减少清渣人员及车辆,达到节约费用目的。

3 结论及建议

3.1 从168h验收情况来看，脱碳项目工程设备安装质量优秀；实现了环保“三同时”验收；实现了即投产即盈利；通过竣工验收，工程整体评价为优良。

3.2 从投入商业运行近一年投产情况来看，生产运行取得了大量经验，全年实际平均煤粉出力为7t/h，尾灰出力为18.7t/h，生产成本不断降低，药剂、电、水的吨精煤消耗指标，从168h期间药剂、电、水费合计126.8元/t精煤降到最近的91.56元/t精煤,降幅达27.8%，在再次改造完善后，精煤平均出力预计能提高到7 t/h～10t/h，按目前原煤市场价，2015年销售收入可达约1700万元以上。预计明年生产成本进一步降低，产量、销售收入和利润还将大幅增加。

3.3 本项目投入商业运行以来，以环保治理为重点，严格执行全厂含灰、渣废水的零排放方针，改造完善了全厂含灰、渣的废水处理工艺流程，对周围环境无污染，环境和社会效益显著。

3.4 20世纪下半叶，全国有不少灰渣场存满停用封场，灰渣长期堆放，占用场地，可能会持续对大气环境、地下水环境造成不良影响。如粉煤灰中烧失量较高，采用浮选脱碳方式进行综合利用，无疑能够得到经济效益、环境效益和社会效益最大化，粉煤灰浮选脱碳项目具有广泛的推广价值和市场前景。

[1]GB/T176-96粉煤灰烧失量试验.

[2]王福元,吴正严.粉煤灰利用手册.北京:中国电力出版社,1997,467-468.

[3]总编张启溶,选矿设计手册.北京:冶金工业出版社1988(2011重印).