火电厂粉煤灰分选系统性能试验研究及经济性分析

2023-12-05王晓芍

大众科学 2023年9期

王晓芍

摘要：以某电厂2×660 MW燃煤机组粉库分选系统粗细分选性能优化为研究目标，探讨了风机频率、给料机频率、二次风门开度、乏风门开度等参数对分选系统性能特性的作用规律，并基于经济性分析确定了该粉库分选性能的最佳运行工况为给料机频率11 Hz，分选风机频率40 Hz，二次风阀开度100%，乏风门开度60%；可为燃煤机组粉库粗细粉煤灰分选系统性能优化提供理论指导，具有一定的应用价值。

关键词：分选系统风机频率风门开度粉煤灰

中图分类号： TM621.7文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2023）09-0040-03

燃煤电厂粉煤灰主要来源于煤炭燃烧过程，在烟道中以静电或沉淀等方式收捕的粉末状颗粒，可广泛用于低端建材、水泥及矿坑回填等领域，实现粉煤灰高价值资源化综合利用[1-3]；但粉煤灰粒径影响其高值化利用材料的性能[4-5]。王军龙等人的研究表明：粉煤灰磨制成超细粉煤灰可大幅度提高其活性，掺入超细粉煤灰可获得良好性能的普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和砌筑水泥[5]。因此，对燃煤电厂粉煤灰进行分选，以提高其综合再利用的性能及商业价值。

目前，某电厂2×660 MW燃煤发电机组年产粉煤灰约40万t；灰库配有粉煤灰分选系统；设备投运初期，风粉比例不当导致粗细灰分选比例严重失调，降低了其粉煤灰综合再利用价值；因此，需对煤灰分选系统进行性能优化，获得其最佳的运行工况，以提高燃煤机组粉煤灰综合利用性能。本文以某电厂2×660 MW粉库粉煤灰分选系统性能优化为研究目标，探讨了分选风机频率、给料机频率、二次风门开度、乏风门开度等因素对粉煤灰分选比例及粒度分布的影响规律，为燃煤电厂粉煤灰分选系统性能调试提供理论指导。

某电厂粉煤分选系统由无锡市华通电力设备有限公司提供，设计处理能力为50 t/h；整体系统由轮式分选机、组合式旋风收集器、变频调速电动给料机、锁气卸灰器、高压离心风机、乏气排放手动风门、二次风电动门、联接管道及相关配套组成，如图1所示。利用给料机将原灰送入受料器，负压管路风粉进入分选机，在离心力作用下粗细颗粒分离；通过调控二次分门开度控制分粉气固两相流的速度及离心力，实现粗细煤粉分离。粗灰沿管壁下滑经过锁气器落入粗灰库，且风携带的细灰进入收尘器；经过收尘器的乏风携带少量粉煤灰再次进入高效耐磨风机循环使用。因整个分选系统为负压系统，存在漏风，需设置乏风阀，将漏入的风排入细粉库。

试验通过改变粉煤灰分选系统分选风机频率、给料机频率、二次风门开度、乏风门开度等运行参数对原灰分选性能；当分选系统平稳运行15 min后，记录风选风机电流，并分析原灰、粗灰、细灰质量及细度。粉煤灰细度采用负压筛分仪进行分析，该设备主要由45 μm方筛、筛座、真空源、收尘器等组成。试验中，称取10±0.01 g 105 ℃烘干至恒重的粉煤灰置于方筛内，筛分完全，将筛网内筛余物收集并称重，精确至0.01 g。

3.1 原灰细度等运行参数的影响

由图2可知：细灰分选率先快速上升后趋于平缓，最佳的分选频率为40 Hz。极限分析法假设分选风机频率极低，则系统中风速也较低，其携带的粉煤灰将尽数落入分选机粗灰库，仅有极少量的灰被携带出分选机，即分选系统的细灰分选率很低；因此，增加分选风机频率有利于分离细灰，提高该系统细灰分选率[7]。

由图3可知：给料机频率增至12 Hz时，细灰分选率最大。当给料机频率增大到一定程度后，贴壁的粗灰量明显增加，其与中心处的细灰作用明显增強，更多的相对较细的灰被挤入分选分机中心，导致大量细灰被风携带出分选机，增大了细灰分选率，但细灰产量的增加会相应降低其细度[8]。

由图4可知：增大二次风门开度系统细灰分选率增加，当开度大于80%以上，分选率几乎不变。

由图5可知：乏风阀开度增加导致细灰分选率降低，但乏风门开度大于80%后，其对细灰分选率影响不明显。

3.2 分选系统寻优及经济性分析

由前可知：给料机频率在10 Hz以上时，分选系统出力高于45 t/h，可产出合格产品。结合图6数据，建议给料机频率设定在10～12 Hz之间。另二次风阀和乏风阀开度对分选风机功耗的影响很小，可认为基本不变（见图7）；结合风机频率与功率的正相关性（见图8），建议二次风阀开度控制在80%～100%、乏风阀开度控制在60%～80%较为合适。