火電廠粉煤灰分選系統性能試驗研究及經濟性分析

王曉芍

摘 要： 以某電廠2×660 MW燃煤機組粉庫分選系統粗細分選性能優化為研究目標，探討了風機頻率、給料機頻率、二次風門開度、乏風門開度等參數對分選系統性能特性的作用規律，并基于經濟性分析確定了該粉庫分選性能的最佳運行工況為給料機頻率11 Hz，分選風機頻率40 Hz，二次風閥開度100%，乏風門開度60%；可為燃煤機組粉庫粗細粉煤灰分選系統性能優化提供理論指導，具有一定的應用價值。

關鍵詞： 分選系統 風機頻率 風門開度 粉煤灰

中圖分類號： TM621.7文獻標識碼： A文章編號： 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域，實現粉煤灰高價值資源化綜合利用[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：粉煤灰磨制成超細粉煤灰可大幅度提高其活性，摻入超細粉煤灰可獲得良好性能的普通硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和砌筑水泥[5]。因此，對燃煤電廠粉煤灰進行分選，以提高其綜合再利用的性能及商業價值。

目前，某電廠2×660 MW燃煤發電機組年產粉煤灰約40萬t；灰庫配有粉煤灰分選系統；設備投運初期，風粉比例不當導致粗細灰分選比例嚴重失調，降低了其粉煤灰綜合再利用價值；因此，需對煤灰分選系統進行性能優化，獲得其最佳的運行工況，以提高燃煤機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性能優化為研究目標，探討了分選風機頻率、給料機頻率、二次風門開度、乏風門開度等因素對粉煤灰分選比例及粒度分布的影響規律，為燃煤電廠粉煤灰分選系統性能調試提供理論指導。

某電廠粉煤分選系統由無錫市華通電力設備有限公司提供，設計處理能力為50 t/h；整體系統由輪式分選機、組合式旋風收集器、變頻調速電動給料機、鎖氣卸灰器、高壓離心風機、乏氣排放手動風門、二次風電動門、聯接管道及相關配套組成，如圖1所示。利用給料機將原灰送入受料器，負壓管路風粉進入分選機，在離心力作用下粗細顆粒分離；通過調控二次分門開度控制分粉氣固兩相流的速度及離心力，實現粗細煤粉分離。粗灰沿管壁下滑經過鎖氣器落入粗灰庫，且風攜帶的細灰進入收塵器；經過收塵器的乏風攜帶少量粉煤灰再次進入高效耐磨風機循環使用。因整個分選系統為負壓系統，存在漏風，需設置乏風閥，將漏入的風排入細粉庫。

試驗通過改變粉煤灰分選系統分選風機頻率、給料機頻率、二次風門開度、乏風門開度等運行參數對原灰分選性能；當分選系統平穩運行15 min后，記錄風選風機電流，并分析原灰、粗灰、細灰質量及細度。粉煤灰細度采用負壓篩分儀進行分析，該設備主要由45 μm方篩、篩座、真空源、收塵器等組成。試驗中，稱取10±0.01 g 105 ℃烘干至恒重的粉煤灰置于方篩內，篩分完全，將篩網內篩余物收集并稱重，精確至0.01 g。

3.1 原灰細度等運行參數的影響

由圖2可知：細灰分選率先快速上升后趨于平緩，最佳的分選頻率為40 Hz。極限分析法假設分選風機頻率極低，則系統中風速也較低，其攜帶的粉煤灰將盡數落入分選機粗灰庫，僅有極少量的灰被攜帶出分選機，即分選系統的細灰分選率很低；因此，增加分選風機頻率有利于分離細灰，提高該系統細灰分選率[7]。

由圖3可知：給料機頻率增至12 Hz時，細灰分選率最大。當給料機頻率增大到一定程度后，貼壁的粗灰量明顯增加，其與中心處的細灰作用明顯增強，更多的相對較細的灰被擠入分選分機中心，導致大量細灰被風攜帶出分選機，增大了細灰分選率，但細灰產量的增加會相應降低其細度[8]。

由圖4可知：增大二次風門開度系統細灰分選率增加，當開度大于80%以上，分選率幾乎不變。

由圖5可知：乏風閥開度增加導致細灰分選率降低，但乏風門開度大于80%后，其對細灰分選率影響不明顯。

3.2 分選系統尋優及經濟性分析

由前可知：給料機頻率在10 Hz以上時，分選系統出力高于45 t/h，可產出合格產品。結合圖6數據，建議給料機頻率設定在10～12 Hz之間。另二次風閥和乏風閥開度對分選風機功耗的影響很小，可認為基本不變（見圖7）；結合風機頻率與功率的正相關性（見圖8），建議二次風閥開度控制在80%～100%、乏風閥開度控制在60%～80%較為合適。

計算邊界數據如表1所示。細灰的分選率也逐漸增加，分選后粗細灰的經濟價值相應增加，但會增大風機電耗，促使風機頻率增加的經濟效益逐步減小，從經濟性角度出發，建議風機頻率控制在38～40 Hz之間。

本文以某電廠粉庫分選系統為研究目標。試驗、分析了其粉煤灰分選系統性能特性和經濟性，并指出其最佳的運行工況，主要結論如下。

（1）隨著分選風機頻率的增加，細灰分選率先逐漸增加后幾乎不變。

（2）當二次風門開度低于80%，增大其開度可逐漸增加系統的細灰分選率；但增大乏風門開度會導致細灰分選率逐漸降低，60%～80%乏風門開度之間影響較為明顯。

（3）系統的最佳運行工況：給料機頻率10～12 Hz、二次風門開度80%～100%、乏風門開度60%～80%、分選風機頻率38～40 Hz。

參考文獻

[1]王彤.粉煤灰顆粒組成對砂漿性能的影響[J].市政技術，2023，41（6）：247-253.

[2]王治飛，儲英健，李宇，等.利用窯渣、尾泥和粉煤灰協同制備陶瓷的燒成機理[J].冶金能源，2023，42（2）： 44-48，58.

[3]張瑞梅，劉定樺，何浩，等.煤氣化細渣綜合利用與碳灰分離技術現狀[J].煤炭工程，2023，55（5）：175-182.

[4]于小琨，崇詩佳，崔悅，等.粉煤灰綜合利用商業模式探究[J].循環經濟，2023，43（1）：1-7.

[5]王軍龍，陶濤，張抖，等.超細粉煤灰在水泥生產中的應用途徑研究[J].水泥，2022（12）：5-9.

[6]張炳聰，張志軍.粉煤灰分選系統的調試及改進[J].自動化與儀器儀表，2005，118（2）：68-69，72.

[7]琚春華，劉東升.粉煤灰自動分選仿真模型研究[J].儀器儀表學報，2006（S3）：2504-2505.

[8]劉曉玲，邵雪明，李玉麟.關于粉煤灰分選系統中幾個問題的探討[J].粉煤灰，2004（6）：16-18.