某钢铁企业自备电厂粉煤灰分选系统的优化改造

牛东风，么颖林

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

发电行业产生的粉煤灰的高效利用是我国经济建设中的一项重大技术经济政策。国内大部分燃煤电厂为了进行粉煤灰高效再利用，采用粉煤灰细磨系统进行粗原灰的磨细。随着国内燃煤电厂燃烧的煤种品质不断下降，行业内前期设计的粉煤灰细磨系统无法将原灰最大化的细磨，造成粉煤灰资源的极大浪费，粉煤灰综合再利用率便低，对燃煤电厂粉煤灰的零排放和节能减排影响较大。随着前些年所上设备的磨损老化及细灰市场需求的增大，近年来由于火力发电厂持续亏损、资金紧张，需要在降低运行成本、提高效益方面进行变革。很多火力发电厂都面临着粉煤灰细磨系统升级改造的问题。

某钢铁企业自备电厂（2×300 MW）机组年产粉煤灰22万t左右，其工艺流程：2台机组产生的粉煤灰通过气力输送到3座原灰库，然后粉煤灰通过微正压输送模式进入到立磨的中间仓（磨头仓），再通过磨头仓下的给料机将原灰送到立磨进行磨细，立磨机设旋风分离器和布袋收尘器，磨细后的细灰通过微正压输送进入到缓冲仓，通过提升机进入2座5 000 m3的成品仓储存，装车外运时通过成品仓库底部的出料系统出库，经提升机进入散装仓外运。

1 粉煤灰细磨系统设备存在问题

现有系统目前存在的问题主要是某钢铁企业自备电厂2台锅炉是70%燃煤+30%煤气掺烧型锅炉，二期工程增设了燃气发电机组，产生的煤气分配到燃气机组燃烧发电，致使2台300 MW锅炉燃气掺烧量急剧下降，煤粉比例上升，产灰量急剧增大。粉煤灰细磨系统生产负荷过高，设备磨损严重，不满足生产需求。同时现有库区设备部分已损坏，无法有效利用现有2座5 000 m3钢板仓库容。冬季恶劣天气时，粉煤灰外运困难，现有3座砼灰库库容有限，极大影响了2台发电机组安全运行。同时由于大量粉煤灰未达到分级效果，附加值低，造成了资源浪费。要解决这一问题，就必须对粉煤灰进行深加工，使其成为符合国家标准的商品灰，提高其附加值和利用率。

鉴于以上原因，建议增加一套粉煤灰分选装置，同时将新增分选装置与立磨系统结合运行，带来直接的经济效益是降低了企业的生产运行成本。同时达到节能减排，构建成环境友好型企业，达到了企业整体经济效益的目的。分选后的粗细灰可存储在5 000 m3钢板仓内，增加了粉煤灰存储库容，可保障发电机组机组的运行安全，不因粉煤灰无法外运而造成机组降负荷或者停机。

2 粉煤灰细磨系统改造技术方案

2.1 新建分选系统

新建的分选系统计划每小时处理原灰50 t，直接从3座原灰库下取料，采用闭式负压循环系统，原灰通过电动锁气器（变频调速）、空气斜槽均匀进入负压输送管路，与管内负压气流均匀混合成气固两相流，由高压离心风机吸入粉灰粒度分选机进行粗细分选，粗灰经舌板锁气器排入粗灰库，细灰随气流进入旋风分离器进行高效分离。分离后的细灰经舌板锁气器后排入细灰库，含有微量粉尘的尾气通过耐磨高压离心风机一部分经回风管回到原状灰输送管道，形成闭式循环；另一部分经乏气通过细灰库顶的乏气收尘器净化排空。粉煤灰分选系统参数见表1。

表1 粉煤灰分选系统参数

2.2 具体改造方案

将现有的原灰至磨头仓微正压输送系统拆除，新增一套分选系统，并结合立磨系统运行。

取灰位置在3座原灰库的运转平台，在原灰库下灰口灰斗上设旁通管，接管上设置1台DN200的手动插板阀和1台DN200气动闸阀，锁气器采用1台YJD-HG-26型给料机，可调整给料速度，给料机出口接空气斜槽，通过空气斜槽将原灰均匀地送入分选系统管道。管道均布置在库外，不占用库内的检修空间，空气斜槽可利用灰库原来输送管道的孔洞（扩孔）送至库外，不需在灰库上再开孔。管道落灰点后设1台DN250手动蝶阀作为吹堵装置。

系统动力源为1台高压耐磨离心风机，设在库区底部散装仓旁边，风机叶轮采取热喷涂耐磨处理。风机电机功率为250 kW，电压380 V。采用软启动控制方式。风机进出口各设1台压力变送器，用于在控制室内显示系统压力。

原灰库至旋风分离器系统输送管路采用Φ920mm×8 mm螺旋钢管，旋风出口至风机以及风机出口回风管路采用Φ820 mm×8 mm螺旋钢管；输送管路带灰段弯曲处采用耐磨弯头，采用内衬耐磨材料制作，并在弯头出口设800~1 000 mm的耐磨直段；系统回风管路弯曲处采用大曲率半径焊接弯头。

系统在风机出口至取料点之间的回风管路上设有乏气排出管，乏气管采用Φ219 mm×6螺旋钢管，设1台DN200手动蝶阀用于调节乏气排量。乏气排入细灰库（散装库）通过库顶收尘器净化排空。

为调节细度，分选器设有二次风，本系统的二次风取自乏气收尘器风机出口。二次风管采用Φ219mm×6螺旋钢管，进口处装有1台DN200手动蝶阀，可根据需要调节系统细度。

将分选机和分离器布置在散装库顶，分选机下设舌板锁气阀，锁气阀出口设三通，一侧通过空气斜槽直接将分选后的粗灰送入磨头仓，一侧设空气斜槽接入5 000 m3的粗灰钢板仓，当配套粗灰磨细系统时，分选后的粗灰可直接进入磨细系统进行磨细，粗灰磨细系统停运检修时，分选后的粗灰进入5 000 m3的粗灰钢板仓储存；分离器下设2台舌板锁气阀，舌板阀出口设空气斜槽将分离后的成品细灰输送至5 000 m3的细灰钢板仓进行储存。

2.3 改造效果

系统改造完成后，经调试运行稳定，达到了设计要求，原灰处理能力为50 t/h，分选效率≥80%，细灰筛余量率为8%~25%可调（45μm方孔筛），分离效率≥90%。同时整个分选系统呈负压运行，无粉尘漏泄外逸，满足现行的环保要求。

此次改造中，根据市场情况及用户需求对系统进行了调节，既能直接销售原灰，也可以生产Ⅰ、Ⅱ级细灰，极大丰富了产品种类，为进一步开拓市场打下了坚实的基础。从目前来看，II级粉煤灰的价格远远高于原灰价格，并且有持续上涨的趋势，待市场打开后，可极大提高粉煤灰销售收入，带来直接的经济效益。

同时分选系统投运后，粗细灰可通过分选系统进入2座5 000 m3成品库储存，可充分利用2座灰库的库容，为2台300 MW发电机组的安全生产提供了有利保障。

3 结论

某钢铁企业自备电厂（2×300 MW）机组灰库安装有一套粉煤灰细磨系统，能够将原有3座原灰库中的原灰磨细后送至细灰成品仓。2台锅炉是70%燃煤+30%煤气掺烧型锅炉，某钢铁企业二期工程增设燃气发电机组，产生的煤气分配到燃气机组燃烧发电，致使2台300 MW锅炉燃气掺烧量急剧下降，煤粉比例上升，产灰量增大。粉煤灰细磨系统生产负荷过高，设备磨损严重，不满足生产需求，于2020年对粉煤灰细磨系统进行升级改造。本文论述了原细磨系统存在的问题和原灰细磨系统的升级改造事项。