粉煤灰(浮選)脫碳項目優(yōu)化設(shè)計運行研究

柳建湘

（中國能源建設(shè)集團湖南省電力設(shè)計院有限公司 湖南長沙 410007）

1 工程概況和檢測分析資料

1.1 工程概況

某火電廠老灰場粉煤灰(浮選)脫碳項目，2011年7月開展可行性研究，2014年8月8日完成系統(tǒng)168h滿負荷運行，正式進入項目商業(yè)化運營。

2015年1月1日到2015年7月8日止，脫碳項目生產(chǎn)煤粉(高碳灰)21483t，生產(chǎn)尾灰(低碳灰)57905 t，分別作為原煤摻燒和水泥廠生料摻合料，二項銷售收入約724萬元。最近一周高碳灰產(chǎn)量1158t，低碳灰產(chǎn)量2862 t，預(yù)計2015年全年處理粉煤灰約22×104t，分別產(chǎn)出高碳灰約 5×104t，低碳灰約 14×104t，粗渣約3×104t，預(yù)計2015年銷售收入可達約1700萬元。

1.2 檢測分析資料

目前測定粉煤灰及其產(chǎn)品含碳量的手段，可借助燒失量指標來衡量。各電廠粉煤灰中的燒失量差異較大，可在1%～30%中波動不等，這主要與煤種、煤粉粒徑及鍋爐燃燒工況三大因素密切相關(guān)。

碳粒粒徑為 30μm～250μm；密度為 1.6 g/cm3～1.8g/cm3；堆積密度約0.6 g/cm3～0.7 g/cm3，具有質(zhì)輕、揮發(fā)分低、硫含量低、表面積大，有一定的吸附能力等特點。

2 工藝設(shè)計選型及主要性能參數(shù)簡介

脫碳（浮選）項目廠區(qū)分為兩個片區(qū)，取灰和制漿區(qū)位于電廠一灰場，脫碳（浮選）區(qū)依山而建，從大門進入沿山公路而上，依次是低碳灰棚(尾灰棚)、高碳灰棚(煤粉棚)、脫水車間和過濾車間。

采用鏟運車將壩內(nèi)的粉煤灰，送入集料斗，通過給料機、電子皮帶秤、上料皮帶機把粉煤灰送入振動篩，滾動篩（后改為直線振動篩），排除粗渣后均衡地輸送至制漿混合筒，在制漿混合筒中加水制成35%灰漿液，經(jīng)泵送入藥劑混合筒（加藥攪拌槽）加入浮選藥劑和水制成濃度為30%（水灰比=2.33）的灰漿。從藥劑混合筒（加藥攪拌槽）自流進入浮選機，選出的高碳灰漿進入高碳灰高位料槽后，送入高碳灰橡膠帶式真空過濾機濾水，形成含水率20～30%的煤粉；浮選后的低碳灰漿進入到濃縮機內(nèi)濃縮，經(jīng)濃縮機濃縮后的灰經(jīng)渣漿泵輸至低碳灰橡膠帶式真空過濾機濾水，形成含水率為20%的尾灰；再由高、低碳灰皮帶輸送機分別送入煤粉、尾灰棚。

2.1 設(shè)備選型及完善簡介

2.1.1 制漿系統(tǒng)

（1）原主要設(shè)備選型參數(shù)

一級振動篩：處理能力70 t/h～100t/h，篩面傾角15°，篩板面積3.7m2，篩縫尺寸 30mm×8mm，雙振幅5mm～8mm,振動頻率16.1Hz，入料粒度≤200mm，電機功率2×2.4kW。

原設(shè)有滾動篩：直徑φ650mm，原篩縫為3mm，試運時全部更換成篩縫為1mm，并增加了直線振動篩。

直線振動篩：ZK1845型，處理能力50 t/h～90t/h，篩面傾角0°，篩板面積8.1m2，篩縫尺寸1mm（現(xiàn)篩縫改為0.5mm），雙振幅6mm～11mm,振動頻率16.17Hz，入料粒度≤30mm，電機功率2×11kW。

攪拌桶：直徑為φ4m，底部進料，中間出料。

（2）存在的問題

a)一級振動篩效率低：由于集料斗下的承重箱式給料機下料速度與原灰皮帶的運輸速度不同步，一級振動篩的進料極不均勻。當振動出力稍大時、噴淋水與原灰得不到充分混合。造成灰、渣分離不干凈，振動篩出口有大量的原灰排出，嚴重影響振動篩的出力。b)滾動篩：由于設(shè)計缺陷、滾筒拖輪密封無法達到運行要求。運行周期短、停機檢修量大。經(jīng)系統(tǒng)加裝直線振動篩后，滾動篩屬于重復(fù)設(shè)備，最近已拆除。c)攪拌桶：由于該攪拌桶葉輪設(shè)計達不到運行工況要求，攪拌效率低，直徑過大。當系統(tǒng)增大產(chǎn)能時攪拌桶葉片變形、反折、減速機損壞。

（3）完善措施

a)在原灰皮帶進料槽前加裝刮灰限料擋板，盡量將皮帶上的料堆耙平使振動篩的進料均勻。b)聯(lián)系廠家改變篩板沖孔角度減少振動篩運行中渣粒堵孔并將振動篩篩體加長一塊篩板，以延長灰渣篩選時間，篩縫尺寸改為20×8mm。同時應(yīng)對積料斗及出渣槽進行適當?shù)某叽缯{(diào)整。c)在振動篩出口適當位置加裝槽型噴淋裝置及橡膠擋板。d)將滾動篩整體拆除，將直線振動篩整體移至原滾動篩位置。將3#、4#渣漿泵出料管一并移至直線振動篩進料槽適當位置以作備用。

2.1.2 脫水過濾系統(tǒng)

（1）設(shè)計選型

浮選后的高碳灰漿和經(jīng)濃縮后的低碳灰漿，脫水過濾選用橡膠帶式真空過濾機，工作原理為：漿料由加料器均布在向前移動的濾布上，濾布貼在橡膠過濾帶上在真空盒上滑動，真空盒與膠帶間構(gòu)成運動密封的結(jié)構(gòu)型式。充分利用料漿重力和真空負壓吸力實現(xiàn)固液分離，濾液穿過濾布和橡膠過濾帶吸引溝進入真空排液罐，再由真空排液罐下部的排液孔進入集液槽中回收到1#生產(chǎn)水池。被截留在濾布上的濾餅轉(zhuǎn)入高碳灰或低碳灰皮帶輸送機，分別運入高碳灰（煤粉）棚或低碳灰（尾灰）棚。該系統(tǒng)具有過濾效率高、生產(chǎn)能力大、濾餅水分低、操作靈活等特點。采用深層入料、平流沉降技術(shù)，減少沉降高度、降低同相顆粒動能。配有絮凝劑添加裝置，進料管及高效進料倉中設(shè)置五個加藥點，使藥劑與物料充分混合，絮凝沉降效果好。

（2）存在的問題

a)過濾機濾布沖洗槽積灰嚴重：由于高、低灰過濾機濾布回程帶灰量大、濾布沖洗槽內(nèi)的渣水濃度大而沉積滿渣，卡死濾布滾刷。過濾機濾布清洗不干凈，導(dǎo)致濾布透氣性降低、脫水效率下降。b)排液水及濾布沖洗水回收、處理差：由于高、低碳灰經(jīng)過濾機脫水后廢水、濾布沖洗水、滑臺密封水、衛(wèi)生水、雨水等廢水、沒有全部集中回水利用。造成廢水橫流影響環(huán)境，市環(huán)保部門多次來廠檢查意見較大并多次要求整改；由于低碳灰濾布沖洗水通過管道排入濃密機內(nèi)、造成濃密機出力過大、濃縮效果下降使得2#生產(chǎn)水池的水含渣量超標。大量的排液水、滑臺密封水、衛(wèi)生水、高效攪拌筒、浮選機的事故放水等含渣廢水全部通過地溝排入沉降池內(nèi)。造成沉降池滿渣嚴重且清渣工作量大，平均每月有1～2次、要動用挖機、鏟車、翻斗車清渣。

（3）脫水過濾系統(tǒng)完善措施

a)將低碳灰過濾機不銹鋼濾布沖洗槽底板取消，在其下面制作水泥斜槽與排液罐排水管連接。疏通濾布沖洗噴嘴，恢復(fù)濾布沖洗滾刷運行。b)將低碳灰過濾機下的濾水由原排入1#生產(chǎn)水池改到排入濃密機，即將低碳灰過濾機樓面下（排液罐排水管）二根排水管，在樓層下適當位置按一定斜度并聯(lián)成一根管道（DN250)繞過一樓電動葫蘆沿內(nèi)墻按6/1000的斜度集中排放至濃密機內(nèi)圈。c)在基建水池后端制作一個長20m、寬與基建水池等寬、深4m的兜型總廢水澄清池。將廠區(qū)內(nèi)所有含灰、渣的廢水通過設(shè)置地溝（地溝在修建時應(yīng)按3/1000的斜度設(shè)置，地溝形式最好為半圓形）集中排入該池內(nèi)進行初級澄清分離。再通過原來設(shè)置的三級澄清池的液泵將澄清后廢水反向逐級反復(fù)澄清回收至沉降池及1#生產(chǎn)水池內(nèi)回收利用。d)要求能進鏟車到池內(nèi)進行清渣作業(yè),以便減少清渣人員及車輛,達到節(jié)約費用目的。

3 結(jié)論及建議

3.1 從168h驗收情況來看，脫碳項目工程設(shè)備安裝質(zhì)量優(yōu)秀；實現(xiàn)了環(huán)?！叭瑫r”驗收；實現(xiàn)了即投產(chǎn)即盈利；通過竣工驗收，工程整體評價為優(yōu)良。

3.2 從投入商業(yè)運行近一年投產(chǎn)情況來看，生產(chǎn)運行取得了大量經(jīng)驗，全年實際平均煤粉出力為7t/h，尾灰出力為18.7t/h，生產(chǎn)成本不斷降低，藥劑、電、水的噸精煤消耗指標，從168h期間藥劑、電、水費合計126.8元/t精煤降到最近的91.56元/t精煤,降幅達27.8%，在再次改造完善后，精煤平均出力預(yù)計能提高到7 t/h～10t/h，按目前原煤市場價，2015年銷售收入可達約1700萬元以上。預(yù)計明年生產(chǎn)成本進一步降低，產(chǎn)量、銷售收入和利潤還將大幅增加。

3.3 本項目投入商業(yè)運行以來，以環(huán)保治理為重點，嚴格執(zhí)行全廠含灰、渣廢水的零排放方針，改造完善了全廠含灰、渣的廢水處理工藝流程，對周圍環(huán)境無污染，環(huán)境和社會效益顯著。

3.4 20世紀下半葉，全國有不少灰渣場存滿停用封場，灰渣長期堆放，占用場地，可能會持續(xù)對大氣環(huán)境、地下水環(huán)境造成不良影響。如粉煤灰中燒失量較高，采用浮選脫碳方式進行綜合利用，無疑能夠得到經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益最大化，粉煤灰浮選脫碳項目具有廣泛的推廣價值和市場前景。

[1]GB/T176-96粉煤灰燒失量試驗.

[2]王福元,吳正嚴.粉煤灰利用手冊.北京:中國電力出版社,1997,467-468.

[3]總編張啟溶,選礦設(shè)計手冊.北京:冶金工業(yè)出版社1988(2011重印).