昆明发电厂粉煤灰分选系统

昆明发电厂粉煤灰分选系统

摘　要：介绍昆明发电厂粉煤灰分选系统分选机原理、 分选系统工艺、 控制、 效率、 性能特点及粉煤灰的质量检测等。关键词：负压分选系统　正压分选系统　效率分类号：TK227.3　文献标识码：B文章编号：(2000)▲

昆明发电厂装机容量2100MW，年产粉煤灰约20万吨，其中50～65%经负压集中、正压输送系统输送至600m处干灰库中储存和利用。经调查研究，电厂决定建设粉煤灰分选厂，并确定选用南京电力环境保护科学研究所研制的WS型分选机及其配套设备。该分选系统于1998年11月进入调试运行，实际生产能力为每小时25吨原灰。

1　WS型分选原理

WS型分选机，工作原理示于图1。

1顶部入口　2急弯管　3导流板　4物料帘　5排出口6导流板　7外壳　8边缘板　9分级室　10下料口　11二次风入口图1　分选机剖面图

物料和空气由顶部入口①经急弯管②进入分选机，急弯管②可使物料在离心力作用下从气流中分离，从而使流经导流板③上的气流达到很干净的程度，然后气流穿过物料帘④，此时由二次风进口11进入的二次风产生强烈洗涤作用，尾料中的细颗粒分离，团粒打破，使所有颗粒受到相同的牵引力，取得很好的分选效果。　　一般情况下，较重颗粒直接落入分选机底部10，中等颗粒及细颗粒随气流环绕排出口⑤作螺旋运动，按下述方式分离：导流板③和⑥，分选机外壳⑦及边缘板⑧形成一扁圆柱形分级室，气流通过该分级室时以二向流方式向内作螺旋运动，起到分选作用。　　进入分选机每一颗粒受离心力Fc和气流产生的牵引力Fd作用，见图2。重力相对于离心力Fc和气流牵引力Fd忽略不计。

(1)

(2)

式中：ρs-颗粒密度；d-颗粒直径；Vt-颗粒切向速度；r-半径；k-系数；μ-粘性系数；Vr-颗粒径向速度。　　空气从圆筒壁均匀地向中心流动，则颗粒径向速度Vr可用下式表示：

(3)

式中：Q-气体流量；Vi-进气口气流速度；B-分级室进口长度；H-分级室进口宽度；h-颗粒所在瞬间位置径向通道宽度。　　同时，根据空气涡流性质可表示成下式：

(4)

式中：R-分级室半径；α-系数；n-指数。　　如果离心力Fc与牵引力Fd相等，并代入(3)式和(4)式，进行整理可求出分级粒径dc的关系式(5)：

(5)

由式(5)可知，只有在室内能满足(6)式的条件，则在分级室内各点的分级粒径才是一定的，也即作用在分级粒径dc颗粒上的力在分级室内的各点上均达到平衡时，才能取得理想的分选效果。

(6)

当颗粒粒径大于分级粒径dc时，颗粒主要受离心力作用向外移动，直到与分选机内壁产生碰撞，速度降低落入分选机底部。　　当颗粒粒径小于分级粒径dc时，主要受气流牵引力作用，随气流向中心旋转移动，最后经排出口⑤排出由旋风除尘器收集。

图2　分选机工作原理

2　负压分选系统

2.1　负压分选系统工艺　　设计分选系统时，采用半封闭循环负压运行方式。半封闭循环负压运行系统，是使85%以上的引风机排出气重新回到分选系统中运行，小于15%的气体排放到空气中。负压分选系统运行的前提条件是小于15%的气体排放含尘浓度必须满足国际气体排放含尘标准。　　负压分选工艺系统流程见图3。

1给料机，2受料器，3WS型分选机，4卸料机，5调湿搅拌机，6高效旋风除尘器，7卸料机，8汽车散装机，9打包机，10静电除尘器，11调风门，12引风机图3　粉煤灰负压分选系统工艺流程图

分选系统在引风机作用下，处于负压状态。原灰库卸下的干灰与一次风混合，形成气-固两相流进入　WS型分选机进行分选，粗灰进入粗灰库，由调湿搅拌机将灰调湿外运，补充的二次风与一次风载着细灰(Ⅰ级或Ⅱ级灰)进入高效旋风除尘器进行颗粒旋风分离，收集的细灰(Ⅰ级或Ⅱ级灰)进入细灰库，由粉煤灰罐车散装或袋装打包外运。旋风除尘器的含尘排气经静电除尘器净化后经引风机至分选系统一次风口形成半封闭式循环，85%以上气体再循环，小于15%的气体排入大气。静电除尘器收集的超细灰袋装。2.2　负压分选系统运行统计2.2.1名词解释　　原灰品位α为试验前粉煤灰45μm方孔筛下率(%)；细灰品位β为分选后旋风除尘器收集的细灰，45μm方孔筛筛下率(%)；产率γ为分选后旋风除尘器及静电除尘器收集的细灰占试验前粉煤灰总量的质量百分比(%)；回收率ε为分选后旋风除尘器及静电除尘器收集到的细灰中粒径小于分级粒径45μm的灰，占试验前原灰中粒径小于分级粒径45μm的细灰质量百分比，即

2.2.2　测试结果　　测试结果显示，原灰品位在50～73%时，分选系统能稳定生产Ⅰ级灰，细灰品位90%以上。当原灰品位60%时，Ⅰ级灰品位90%，Ⅰ级灰产率(包括旋风除尘器及静电除尘器收集的细灰)55%，回收率达到82.5%。

3　正压分选系统

3.1　正压分选系统工艺　　负压分选系统工艺运行中难免有一些含尘气流外排，再考虑到云南雨季空气湿度大的特点，为了确保分选系统的清洁生产和雨季成品灰的含水率，对负压分选系统进行了改进：①负压分选系统进出口利用阀门+管道全封闭连接，进出口处不再排放气体；②引风机出口处加一阀门，此阀关闭，系统为正压运行，此阀全打开，正压分选系统即改为负压分选系统运行，　　经过改进，正压分选系统能稳定生产Ⅰ级及Ⅱ级粉煤灰。　　正压分选系统工艺流程见图4。静电除尘器净化后的气流经引风机至分选系统一次风进口形成全封闭式循环。

1给料机，2受料器，3WS型分选机，4卸料机，5调湿搅拌机，6阀门，7高效旋风除尘器，8卸料机，9汽车散装机，10打包机，11静电除尘器，12调风门，16引风机图4　粉煤灰正压分选系统工艺流程图

3.2　正压分选系统运行统计　　运行统计结果见表1。

表1　正压分选系统运行统计结果

序号

原灰品位α(%)

细灰品位β(%)

细灰产量(T/H)*

超细灰品位(%)

超细灰产量(T/H)

粗灰品位(%)

细灰产率(%)γ**

回收率(%)

1

42.8

90.4

10.0

100

0.85

33.0

43.4

91.7

2

62.0

91.0

13.2

100

1.13

36.0

57.3

84.1

3

72.0

91.6

13.7

100

1.15

36.4

59.4

75.6

4

54.0

90.3

12.2

100

1.04

33.0

53.0

88.6

5

70.4

92.7

13.0

100

1.13

35.6

56.6

74.6

6

58.0

90.8

12.8

100

1.11

33.2

55.6

87.1

7

57.2

90.8

12.9

100

1.11

35.6

56.0

88.9

8

38.4～73.0

Ⅰ级灰

1820

100

145

-

54.5

-

*：细灰产量为每小时高效旋风除尘器收集的Ⅰ级灰产量。　　**：细灰产率为每小时高效旋风除尘器及静电除尘器收集的Ⅰ级灰产量占原灰处理量的百分比。

实际运行统计，正压分选系统每小时处理能力25t，能稳定生产Ⅰ级灰，并可调生产Ⅱ级灰，细灰产率55%以上(原灰品位在38.4～73%)，细灰回收率在可达91.7%。

4　分选系统控制

该系统设计时，采用控制室集中控制，后改为控制柜分开布置，一人操作，无需专人监控。　　运行中粗、细灰库料满，料位计自动声光报警，同时，自动切断给料机电源，保证分选系统不漏灰、泄灰，对系统的稳定运行、工作人员安全和环境保护起重要作用。分选系统采用匀速给料，给料速度可无级调速。分选系统设取样器，便于随时采样分析和调整控制。

5　粉煤灰质量检测

为保证产品质量，制定了相应的检测制度，包括：①以国际GB为基准，定期测试粉煤灰五项指标；②分选系统运行中，定时测试细灰细度；③对出售细灰，每车测试细度；④用户购灰采用地磅称重；⑤用高档袋装机控制袋装细灰重量。

6　分选系统特点

分选系统具有多项特点：系统每小时处理原灰能力25吨；原灰品位在38.4～73%之间波动时，系统能稳定生产Ⅰ级灰，产品质量得到保证；旋风除尘器收尘效率在92%以上，是保证稳定生产的关键性设备之一；系统控制采用自动保护，无需专人值班；系统设有取样器，随时采样、分析，便于运行、调整及控制；采用均匀给料，给料速度可无级调速；系统可根据原灰条件，通过多种调节手段确保分选机优异的分选效率；整个分选机无运动部件，消除了内壁的不利磨擦，整机采用耐磨材料制作；系统机械化程度高，产品计量准确，对外无排放物。　　昆明发电厂粉煤灰分选系统运行至今(1999年9月底)已经10个月，状况良好。■

作者单位：徐志明（昆明发电厂(650109）　　　　　陈渝麟（昆明发电厂(650109）　　　　　潘建明（昆明发电厂(650109）　　　　　韩锐锋（昆明发电厂(650109）　　　　　杨传遍（国家电力公司南京电力环保科研所(210031）　　　　　方爱民（国家电力公司南京电力环保科研所(210031）　　　　　淳于贤伟（国家电力公司南京电力环保科研所(210031）

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