火電廠粉煤灰分選系統(tǒng)性能試驗(yàn)研究及經(jīng)濟(jì)性分析

王曉芍

摘 要： 以某電廠2×660 MW燃煤機(jī)組粉庫分選系統(tǒng)粗細(xì)分選性能優(yōu)化為研究目標(biāo)，探討了風(fēng)機(jī)頻率、給料機(jī)頻率、二次風(fēng)門開度、乏風(fēng)門開度等參數(shù)對(duì)分選系統(tǒng)性能特性的作用規(guī)律，并基于經(jīng)濟(jì)性分析確定了該粉庫分選性能的最佳運(yùn)行工況為給料機(jī)頻率11 Hz，分選風(fēng)機(jī)頻率40 Hz，二次風(fēng)閥開度100%，乏風(fēng)門開度60%；可為燃煤機(jī)組粉庫粗細(xì)粉煤灰分選系統(tǒng)性能優(yōu)化提供理論指導(dǎo)，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 分選系統(tǒng) 風(fēng)機(jī)頻率 風(fēng)門開度 粉煤灰

中圖分類號(hào)： TM621.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1679-3567（2023）09-0040-03

燃煤電廠粉煤灰主要來源于煤炭燃燒過程，在煙道中以靜電或沉淀等方式收捕的粉末狀顆粒，可廣泛用于低端建材、水泥及礦坑回填等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)粉煤灰高價(jià)值資源化綜合利用[1-3]；但粉煤灰粒徑影響其高值化利用材料的性能[4-5]。王軍龍等人的研究表明：粉煤灰磨制成超細(xì)粉煤灰可大幅度提高其活性，摻入超細(xì)粉煤灰可獲得良好性能的普通硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和砌筑水泥[5]。因此，對(duì)燃煤電廠粉煤灰進(jìn)行分選，以提高其綜合再利用的性能及商業(yè)價(jià)值。

目前，某電廠2×660 MW燃煤發(fā)電機(jī)組年產(chǎn)粉煤灰約40萬t；灰?guī)炫溆蟹勖夯曳诌x系統(tǒng)；設(shè)備投運(yùn)初期，風(fēng)粉比例不當(dāng)導(dǎo)致粗細(xì)灰分選比例嚴(yán)重失調(diào)，降低了其粉煤灰綜合再利用價(jià)值；因此，需對(duì)煤灰分選系統(tǒng)進(jìn)行性能優(yōu)化，獲得其最佳的運(yùn)行工況，以提高燃煤機(jī)組粉煤灰綜合利用性能。本文以某電廠2×660 MW粉庫粉煤灰分選系統(tǒng)性能優(yōu)化為研究目標(biāo)，探討了分選風(fēng)機(jī)頻率、給料機(jī)頻率、二次風(fēng)門開度、乏風(fēng)門開度等因素對(duì)粉煤灰分選比例及粒度分布的影響規(guī)律，為燃煤電廠粉煤灰分選系統(tǒng)性能調(diào)試提供理論指導(dǎo)。

某電廠粉煤分選系統(tǒng)由無錫市華通電力設(shè)備有限公司提供，設(shè)計(jì)處理能力為50 t/h；整體系統(tǒng)由輪式分選機(jī)、組合式旋風(fēng)收集器、變頻調(diào)速電動(dòng)給料機(jī)、鎖氣卸灰器、高壓離心風(fēng)機(jī)、乏氣排放手動(dòng)風(fēng)門、二次風(fēng)電動(dòng)門、聯(lián)接管道及相關(guān)配套組成，如圖1所示。利用給料機(jī)將原灰送入受料器，負(fù)壓管路風(fēng)粉進(jìn)入分選機(jī)，在離心力作用下粗細(xì)顆粒分離；通過調(diào)控二次分門開度控制分粉氣固兩相流的速度及離心力，實(shí)現(xiàn)粗細(xì)煤粉分離。粗灰沿管壁下滑經(jīng)過鎖氣器落入粗灰?guī)?，且風(fēng)攜帶的細(xì)灰進(jìn)入收塵器；經(jīng)過收塵器的乏風(fēng)攜帶少量粉煤灰再次進(jìn)入高效耐磨風(fēng)機(jī)循環(huán)使用。因整個(gè)分選系統(tǒng)為負(fù)壓系統(tǒng)，存在漏風(fēng)，需設(shè)置乏風(fēng)閥，將漏入的風(fēng)排入細(xì)粉庫。

試驗(yàn)通過改變粉煤灰分選系統(tǒng)分選風(fēng)機(jī)頻率、給料機(jī)頻率、二次風(fēng)門開度、乏風(fēng)門開度等運(yùn)行參數(shù)對(duì)原灰分選性能；當(dāng)分選系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行15 min后，記錄風(fēng)選風(fēng)機(jī)電流，并分析原灰、粗灰、細(xì)灰質(zhì)量及細(xì)度。粉煤灰細(xì)度采用負(fù)壓篩分儀進(jìn)行分析，該設(shè)備主要由45 μm方篩、篩座、真空源、收塵器等組成。試驗(yàn)中，稱取10±0.01 g 105 ℃烘干至恒重的粉煤灰置于方篩內(nèi)，篩分完全，將篩網(wǎng)內(nèi)篩余物收集并稱重，精確至0.01 g。

3.1 原灰細(xì)度等運(yùn)行參數(shù)的影響

由圖2可知：細(xì)灰分選率先快速上升后趨于平緩，最佳的分選頻率為40 Hz。極限分析法假設(shè)分選風(fēng)機(jī)頻率極低，則系統(tǒng)中風(fēng)速也較低，其攜帶的粉煤灰將盡數(shù)落入分選機(jī)粗灰?guī)?，僅有極少量的灰被攜帶出分選機(jī)，即分選系統(tǒng)的細(xì)灰分選率很低；因此，增加分選風(fēng)機(jī)頻率有利于分離細(xì)灰，提高該系統(tǒng)細(xì)灰分選率[7]。

由圖3可知：給料機(jī)頻率增至12 Hz時(shí)，細(xì)灰分選率最大。當(dāng)給料機(jī)頻率增大到一定程度后，貼壁的粗灰量明顯增加，其與中心處的細(xì)灰作用明顯增強(qiáng)，更多的相對(duì)較細(xì)的灰被擠入分選分機(jī)中心，導(dǎo)致大量細(xì)灰被風(fēng)攜帶出分選機(jī)，增大了細(xì)灰分選率，但細(xì)灰產(chǎn)量的增加會(huì)相應(yīng)降低其細(xì)度[8]。

由圖4可知：增大二次風(fēng)門開度系統(tǒng)細(xì)灰分選率增加，當(dāng)開度大于80%以上，分選率幾乎不變。

由圖5可知：乏風(fēng)閥開度增加導(dǎo)致細(xì)灰分選率降低，但乏風(fēng)門開度大于80%后，其對(duì)細(xì)灰分選率影響不明顯。

3.2 分選系統(tǒng)尋優(yōu)及經(jīng)濟(jì)性分析

由前可知：給料機(jī)頻率在10 Hz以上時(shí)，分選系統(tǒng)出力高于45 t/h，可產(chǎn)出合格產(chǎn)品。結(jié)合圖6數(shù)據(jù)，建議給料機(jī)頻率設(shè)定在10～12 Hz之間。另二次風(fēng)閥和乏風(fēng)閥開度對(duì)分選風(fēng)機(jī)功耗的影響很小，可認(rèn)為基本不變（見圖7）；結(jié)合風(fēng)機(jī)頻率與功率的正相關(guān)性（見圖8），建議二次風(fēng)閥開度控制在80%～100%、乏風(fēng)閥開度控制在60%～80%較為合適。

計(jì)算邊界數(shù)據(jù)如表1所示。細(xì)灰的分選率也逐漸增加，分選后粗細(xì)灰的經(jīng)濟(jì)價(jià)值相應(yīng)增加，但會(huì)增大風(fēng)機(jī)電耗，促使風(fēng)機(jī)頻率增加的經(jīng)濟(jì)效益逐步減小，從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，建議風(fēng)機(jī)頻率控制在38～40 Hz之間。

本文以某電廠粉庫分選系統(tǒng)為研究目標(biāo)。試驗(yàn)、分析了其粉煤灰分選系統(tǒng)性能特性和經(jīng)濟(jì)性，并指出其最佳的運(yùn)行工況，主要結(jié)論如下。

（1）隨著分選風(fēng)機(jī)頻率的增加，細(xì)灰分選率先逐漸增加后幾乎不變。

（2）當(dāng)二次風(fēng)門開度低于80%，增大其開度可逐漸增加系統(tǒng)的細(xì)灰分選率；但增大乏風(fēng)門開度會(huì)導(dǎo)致細(xì)灰分選率逐漸降低，60%～80%乏風(fēng)門開度之間影響較為明顯。

（3）系統(tǒng)的最佳運(yùn)行工況：給料機(jī)頻率10～12 Hz、二次風(fēng)門開度80%～100%、乏風(fēng)門開度60%～80%、分選風(fēng)機(jī)頻率38～40 Hz。

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