粉煤灰分选设备性能及其在电厂的应用分析

许 震

(国电谏壁发电厂，江苏 镇江 212006)

0 引言

粉煤灰是各种固体颗粒的集合体，包括微珠、漂珠、铁粉、炭粉、玻璃体、石英和莫来石等7种颗粒，粉煤灰中所有元素及形态颗粒混杂在一起，利用价值较低。随着我国电力工业的迅速发展，高参数、大容量机组越来越多，且因最新燃煤电厂大气污染物排放标准对电厂烟尘排放浓度要求严格，新、扩、改建机组几乎都采用高压静电除尘器，电厂干排灰比例增大。由于干灰的性能比湿灰好，用途较广，对干粉煤灰进行加工处理，使其变为宝贵资源，可提高电厂粉煤灰的商品率和经济价值。

1 干粉煤灰的加工方法及特点

1.1 磨细粉煤灰

采用球磨机磨细干粉煤灰的方法。此方法操作简单、产品率高，但电耗量大、成本较高，且设备投资大、施工周期长、功耗大，还破坏颗粒的球状形态，造成粉煤灰品质下降。

1.2 采用电除尘器收集

采用电除尘器干除灰系统收集二、三电场的细灰。此方法比较简单，但收集量较小(仅占总灰量的10 %—15 %)，且细度有时不符合国家技术规范对Ⅰ级灰的规定。

1.3 采用分选设备处理

采用分选设备将原状态灰分选成细灰和粗灰并将其分离出来。此方法不仅能提高粉煤灰的利用价值，变废为宝，还能集中灰中球形体颗粒，改善粉煤灰的性能，拓宽粉煤灰的利用范围。因此，粉煤灰分选设备应用得较为广泛。

2 粉煤灰分选设备的结构及原理

2.1 粉煤灰分选机的结构

粉煤灰分选设备如图l所示，是一种涡壳式离心分级机。

图1 涡壳式离心分级机

2.2 工作原理

粉煤灰分选机的工作原理与旋风分离器相似，利用离心力使粗细粒子分离。内部导流板(主导叶、次导叶)对粗粒子起阻尼作用，使粗粒子与细粒子更好地分离；最粗的粒子落入分离器底部，通过档板后排出，其他大于切割粒径的粒子也很快进入粗粒子排出口；气流携带细粒子通过蜗壳通道，从设备两侧的出口排出，两股气流合并后进入旋风分离器，将细粒子分离回收。

2.3 粉煤灰分选设备的特点

(1) 设备结构简单，没有转动部件，可实现粗、细灰分离。

(2) 分离效率高。

(3) 分选灰的品质高，对欲分选的原状灰品质适应性强。

(4) 能耗低。

(5) 设备运行稳定可靠，维护工作量很小。

(6) 耐磨损，使用寿命长。

3 粉煤灰干灰分选系统的流程

干灰分选系统为闭路循环分选形式，分选系统从原灰库下灰管直接取灰，经插板门和调速锁气电动给料机，将原状灰均匀稳定地送入系统主风管下灰口。进入系统主风管的原状灰在系统负压作用下达到灰气混合并进入分级机。进入分级机的原状灰在离心力作用下进行粗、细灰分离。分离后的粗灰穿过分级机下部的二次风幕，经锁气卸料阀进入粗灰库；分离后的细灰及从二次风吹回的细灰，因离心力无法克服涡流的负压而被吸入分级机两侧的蜗壳，随气流进入高效旋风分离器。由旋风分离器收集的细灰经锁气卸料阀进入细灰库。含有极少量超细颗粒的气体自旋风分离器上部经高压离心风机排出，其中约95 %的含尘气体经系统回风管返回主风管下灰口前，形成闭路循环系统；另有约5 %的含尘气流经放风调节蝶阀进入细灰库，经库顶布袋除尘器收集超细灰后排入大气。粗灰库及细灰库进口处设取样口， 以便取样检测。

4 粉煤灰分选系统特点

(1) 系统采用负压设计，闭路循环，无泄漏现象。系统放风进入细灰库，利用库顶袋式除尘器收尘可避免环境的污染，确保排放浓度满足小于50 mg/m3的标准。同时，在闭路循环输送管道中的热灰不受气象条件影响，吸湿量小，不结露，可大大减少空气湿度对分选效率的影响。

(2) 二次风取自系统回风管，使闭路循环输送管道中的气体含湿量极小，有利于气力输送及提高分选效率。

(3) 系统设小布袋除尘器占地面积小，布置紧凑，工艺流畅，节省投资。但因闭路循环不设除尘器，循环风含有的粉尘对风机叶轮有一定磨损，所以在风机选型上采用中等转速的耐磨风机。

(4) 为保证分选系统密封、无泄漏，除管道及设备连接处要密封外，分级机旋风分离器卸料处锁气也非常重要，锁气不好将严重影响其效率。为此，系统选用了特制的锁气卸料装置，既可有效隔离分选系统负压与库内微正压之间的气流互串，又可保证分选系统不受灰库内气压的影响，使灰能顺利排入灰库。

(5) 系统所选用的调速锁气电动给料机能有效隔离原灰库库底气化风对系统的影响，并能均匀地给料，保证了系统的稳定运行。

(6) 在原状灰细度发生较大变化的情况下，可通过高压风机进口调风门调节系统的风量、调节分级机的二次风风量、调节分级机导流板位置及调换分级机涡流孔板来满足分离效果的要求。上述调节方法实际操作起来灵活、方便、有效，只需通过上述1—2种调节手段，即可确保成品灰细度达到任意粒级要求。

5 粉煤灰分选系统运行分析

对一般300 MW机组三电场电除尘的锅炉而言， 一电场排灰只能达到Ⅲ级灰，二电场排灰能达到Ⅱ级灰，三电场排灰能达到I级灰。分选系统粉煤灰细度有时在 20 % 左右 (8 %—15 % 为 I级灰 )，且都达不到I级灰标准，细度调节成为阻碍生产的重要因素。为了提高I级粉煤灰的产量，通过对分选系统设备及运行工况的分析，找出影响负压分选系统分选细度的因素及细度调节方法。

实践证明，粉煤灰的细度对其活性、密实度、标准稠度需水量有很大的影响。粉煤灰颗粒越细，活性就越高，密实度就越大，标准稠度需水量就越小，其应用价值就越大。

6 影响分选系统分选细度的因素

6.1 飞灰颗粒平均尺寸

在分选系统其他条件不变的情况下，进入分选系统飞灰颗粒平均尺寸越大，分选出的细灰越粗；反之则越细。从分选原理可知，由于飞灰颗粒平均尺寸增加，经粗灰分级机分离后进入细灰分离器的细灰颗粒平均尺寸也相应增加。而飞灰颗粒平均尺寸与进入锅炉燃烧的煤粉细度密切相关，煤粉细度变大，则燃烧后产生的灰尘颗粒就越粗；反之则越细。一般煤粉细度在10 %左右,原状粉煤灰细度在30 %—50 %能满足分选机分选的要求，超过此值分选机分选成品灰的细度必然变大。

6.2 进入分选系统的飞灰浓度

在分选系统风速一定的情况下，进入系统飞灰浓度越高，分选灰越粗。飞灰浓度决定于进入分选系统灰量的大小，灰量越大，飞灰浓度越高，灰气越不易混合均匀。

6.3 原灰的温度对分选效率

粉煤灰是一种极易吸水受潮的分粒体，通常原灰温度高于80°时不会吸收空气中的水分，颗粒分散性好，不易凝结成团，极利于分选；分级机入口灰温低于50°时，分选效率明显下降。

6.4 进入分级机的风速

系统风速是影响细度的重要因素之一，风速越大，离心力越大，涡流强度越高，分选出的细灰细度相对变粗。

6.5 系统分选区漏风

系统分选区出现漏点时，由于该区域为负压，外界的空气将会进入分选系统内，导致系统风量增加，风速相应增大，细度将会变粗。另外，粗、细灰锁气器处漏风对系统细度也会造成影响。

7 分选系统分选细度调节

7.1 改变系统风速

从影响风速的因素可知，风机出力越大，风速越大；一、二次风门及高压风机进风门开度越大，风速也越大。反之，则越小。

7.2 控制风量与电机电流

高压风机运行时，风量与电机电流成正比，直接反映系统风量的大小，间接反映管道中灰气比的大小。系统运行稳定及产品质量的好坏，灰气比起着决定性作用。

7.3 调整分级机转速

通过调节分级机转速来调整细度。在实际运行中，分选灰细度受煤的品质、煤粉细度、锅炉容量、运行负荷以及收尘设备等因素影响较大，因此必须经常测量分选灰细度，并根据测量结果进行调节，以得到合格的粉煤灰。

7.4 消除负压分选区漏风点

运行中，要经常检查主风管及分选机有无漏风点，若发现系统漏风要及时联系检修人员进行处理， 消除该影响因素。运行中分选系统只要分选机、锁气器不漏风和原灰细度符合要求的情况下， 调整风机主风门，一、 二次风门，分级机频率，给料机频率，并维持系统负压，可有效降低粉煤灰分选机分选细度。

在原灰分选系统中，某电厂采用气流式分级机与旋风分离器相结合的方式来调节细度，分级机设二次风手动调节阀。

8 粉煤灰的效益分析

某电厂1期的1—3号磨煤机的磨细系统工艺无分选工艺，磨煤机采用开流；2期的4—5号磨煤机的磨细工艺有分选工艺，磨煤机采用圈流。在相同条件下，后者的产量比前者约高20 %—30 %。为提高粉磨系统的效率及降低产品的能耗，现在普遍采用圈流粉磨系统。

该电厂原灰输送至江边灰库，经过分选、磨机磨细等工艺后，将原灰进行Ⅰ，Ⅱ级筛选处理后按质出售(按客户要求进行生产产品)，原煤渣经过磨机磨细、分选等工艺后出售，2015年全年完成固体废弃物销售140.2万t，实现销售收入8 525万元，综合利用率100 %，减少了库存量，进一步减轻了环境污染。

9 结束语

随着科技的发展，粉煤灰综合利用的途径越来越广泛，尤其是对经过分选设备分选出来的Ⅰ、Ⅱ级灰的需求量大幅度升高。电厂分选Ⅰ、Ⅱ级灰的利用量也不断扩大，如果分选系统运行调整不当，则会导致故障频发，达不到设计要求，影响效益的发挥。

因此，通过对粉煤灰分选系统的分析，找出运行中调整的方法用于指导运行，提高粉煤灰的综合回收利用价值，充分挖掘粉煤灰资源潜力，具有现实经济价值。

1 宋 温．发电厂粉煤灰综合利用分选工艺研究[J]．有色 矿山，2001，30(3)：9-12.

2 邱跃琴，张 覃，陈 楠．采用旋风除尘器回收粉煤灰 中炭的研究[J]．煤炭科学技术，2004，32(12)：21-24.

3 中国标准化委员会．JB/T 11649—2013粉煤灰分选系统 [S]．北京：中国质检出版社，2014．

4 鲁晓勇，朱小燕．粉煤灰综合利用的现状与前景展望[J]. 辽宁工程技术大学学报．2005，24(2)：295-299．

5 黄 谦．国内外粉煤灰综合利用现状及发展前景分析[J]. 中国井矿盐．2011，42(4)：41-43．