粉煤灰磨前烘干選粉高細(xì)粉磨技術(shù)
2010-06-02 00:00
1 概述
粉煤灰是燃煤電廠中細(xì)磨煤粉在鍋爐中的燃燒后的副產(chǎn)物，是一種活性礦物質(zhì)細(xì)粉資源，也是我國最大宗的工業(yè)廢棄物。主要成分為SiO2、AC2O3和Te2O3，有些含較高的CaO，大于50%是粒徑小于10mm球狀鋁硅酸鹽玻璃球。對粉煤灰活性影響最大的還是粉煤灰的細(xì)度。粉煤灰的細(xì)度不同，對硅酸鹽水化產(chǎn)物的影響也不同，細(xì)度愈細(xì)，其活性亦愈高，制成粉煤灰摻合料摻入混凝土后，不僅可以取代部分水泥，減少生產(chǎn)水泥的煤、電、石灰石等消耗，降低混凝土的成本，保護(hù)環(huán)境，而且可以提高混凝土的后期強(qiáng)度、改善新拌混凝土的工作性、改善混凝土的耐久性，生產(chǎn)高性能水泥。同時，由于粉煤灰中玻璃微珠在細(xì)粒范圍內(nèi)相對富集，致使細(xì)灰的需水量亦比粗灰的要少。
我國有數(shù)十億噸已填埋的粉煤灰，每年排放的粉煤灰在4～5億噸。目前國內(nèi)粉煤灰的粉磨普遍存在效率低、消耗高，產(chǎn)品細(xì)度難以控制、需水量超標(biāo)等問題。如何在粉煤灰細(xì)度上做文章，充分開發(fā)利用粉煤灰資源，不僅可解決目前資源緊張，而且對解決土地環(huán)境等問題都有很大益處。
2 粉煤灰高細(xì)粉磨難點分析
2.1 傳統(tǒng)選粉機(jī)難以滿足粉煤灰高細(xì)選粉需要
粉煤灰細(xì)度細(xì)、比重輕，和水泥生料的物理特性相差很大，而且對細(xì)度、比表的要求更高，普通水泥工業(yè)用選粉機(jī)難以滿足其高細(xì)選粉要求，必須設(shè)計粉煤灰專用選粉機(jī)，才能滿足粉煤灰高細(xì)選粉的需要。
2.2 粉煤灰磨機(jī)效率不高
由于粉煤灰粉磨在國內(nèi)還剛剛起步，人們對其特點與規(guī)律的認(rèn)識還比較膚淺，加上粉煤灰管磨機(jī)大多是由水泥管磨機(jī)轉(zhuǎn)變而來，因此，目前國內(nèi)粉煤灰管磨機(jī)，無論是磨內(nèi)結(jié)構(gòu)還是各項技術(shù)參數(shù)，與水泥磨比較都沒有大的改變，缺乏針對性。粉煤灰管磨機(jī)完全套用水泥管磨技術(shù)，在理論上是不科學(xué)的，實踐上不可能達(dá)到應(yīng)有的效率。
2.3存量粉煤灰的烘干問題
國內(nèi)粉煤灰烘干設(shè)備普遍烘干效果不好，主要有幾大技術(shù)難題。一是粉煤灰太濕，水分高，周向揚料板結(jié)構(gòu)不合理，熱交換效果差。二是粉煤灰太細(xì)、太輕，烘干機(jī)不能用風(fēng)，水蒸氣不能及時排出，粉煤灰烘不干，導(dǎo)致烘干機(jī)前部溫度太高，容易燒壞，除塵器溫度太低，容易結(jié)露；烘干機(jī)風(fēng)量過大，由于粉煤灰容重輕、顆粒細(xì)，很快就被抽走，根本沒有烘干就到了布袋除塵器里面，把布袋堵死，導(dǎo)致風(fēng)速下降，如何把握好風(fēng)速就成了粉煤灰烘干的關(guān)鍵。三是烘干作業(yè)廢氣凈化系統(tǒng)容易出現(xiàn)結(jié)露、濕底等現(xiàn)象，不僅影響生產(chǎn)，銹蝕嚴(yán)重，還縮短了設(shè)備的使用壽命，增加維修費用。
3 粉煤灰磨前烘干選粉高細(xì)粉磨工藝流程圖
濕粉煤灰通過XH高效回轉(zhuǎn)烘干機(jī)烘干，烘干后的粉煤灰通過MSC高效選粉機(jī)選粉，符合成品要求的，比表在550 m2/kg ～650m2/kg的粉煤灰微粉送至成品庫，不符合要求的進(jìn)入WS粉煤灰專用球磨機(jī)粉磨。粉煤灰磨前烘干選粉高細(xì)粉磨工藝流程見圖示。
4、存量粉煤灰的磨前烘干
粉煤灰烘干機(jī)的關(guān)鍵在揚料板。目前，國內(nèi)大多數(shù)粉煤灰烘干機(jī)內(nèi)部揚料裝置均采取普通弧形揚料板，這種揚料板具有結(jié)構(gòu)簡單和對物料的適應(yīng)性強(qiáng)等特點。但是，揚料的分散度低，均勻性差，不能形成理想的料幕。另外，也有采用部分格子式揚料板，它能使揚料部分較均勻，但揚料板受熱易變形，焊縫開裂，而且不容易清理維護(hù)，特別是不適用烘干有粘性的物料。新型粉煤灰專用組合式揚料板，揚料角度大，物料拋灑性好，可根據(jù)物料在烘干機(jī)內(nèi)不同的烘干區(qū)域，結(jié)合生產(chǎn)實際優(yōu)化組合的一種新型揚料板結(jié)構(gòu)，通過合理的調(diào)節(jié)物料在烘干機(jī)內(nèi)的停留時間，實現(xiàn)物料在烘干機(jī)內(nèi)的加速烘干、等速烘干和降速烘干，大幅度增加水份蒸發(fā)速度和強(qiáng)度，是烘干機(jī)提高產(chǎn)量的關(guān)鍵措施。
同時，新型粉煤灰專用烘干機(jī)在烘干機(jī)中間加裝中心X型揚料板，進(jìn)入烘干機(jī)的物料首先由周向揚料板帶到一定高度，然后拋落揚料，拋落后的物料進(jìn)入中部X型揚料板內(nèi)，物料從上層X型揚料板再次拋落到下層X型揚料板，從而形成層層拋落物料，物料在烘干截面內(nèi)呈雨狀料幕，避免了烘干機(jī)熱空洞的存在，起到了導(dǎo)向、均流和阻料作用。由于物料在X型揚料板內(nèi)不斷拋落，延長了物料在空中的停留時間，增大了物料與熱空氣交換的機(jī)會，從而提高了烘干機(jī)內(nèi)熱交換效率；同時，由于物料在X揚料板內(nèi)反復(fù)拋落，起到了一定的分散作用，烘干效果大大提高。特別是中心X型揚料板有類似于磨機(jī)隔倉板的作用，具有控制烘干機(jī)內(nèi)粉煤灰流速，平衡機(jī)內(nèi)風(fēng)速的突出優(yōu)點，是新型高產(chǎn)節(jié)能粉煤灰烘干機(jī)技術(shù)的一大亮點。
5、粉煤灰的磨前選粉
5.1 O-X渦旋式煤灰選粉機(jī)結(jié)構(gòu)組成
O-X渦旋式粉煤灰選粉機(jī)分級裝置是O-Sepa式的直籠形轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子下方設(shè)有螺旋槳撒料盤。在主機(jī)的四周均布四只高效成品收集旋風(fēng)筒，旋風(fēng)筒與高壓離心風(fēng)機(jī)由非標(biāo)管道聯(lián)接，構(gòu)成循環(huán)風(fēng)的通道。結(jié)構(gòu)如下圖所示。
5.2工作原理
原灰由進(jìn)料口喂入選粉機(jī)后，穿過轉(zhuǎn)子經(jīng)下料管落到撒料盤上，在旋轉(zhuǎn)的撒料盤及風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的高速旋轉(zhuǎn)氣流作用下，向上拋撒，物料中部分粗顆粒在離心力作用下在此區(qū)域被甩出分離，落入粗粉錐形成粗粉。其余物料被氣流帶入主分級區(qū)，在平面渦流選粉力場的作用下，粗粉被分離，進(jìn)入粗粉管道。細(xì)粉則通過旋風(fēng)筒收集進(jìn)入成品。分離后的凈氣流通過風(fēng)機(jī)循環(huán)進(jìn)入選粉機(jī)。
5.3性能特點
1）采用大直徑的撒料盤增強(qiáng)選粉機(jī)的分散能力。
物料在選粉機(jī)內(nèi)充分均勻的分散開是各種選粉機(jī)工作的基礎(chǔ)，大直徑的撒料盤提高了選粉機(jī)分散能力使物料顆粒懸浮于氣流中，為精確高效選粉創(chuàng)造了良好的條件。
2）自帶成品收集旋風(fēng)筒，簡化工藝布置，減少設(shè)備投資。
通常O-Sepa高效選粉機(jī)后部需配置一臺與選粉機(jī)處理風(fēng)量相當(dāng)?shù)拇笮筒即龎m器，用于成品收集，其系統(tǒng)設(shè)備投資太高。O-X渦旋式選粉機(jī)配套了多只高效低阻的旋風(fēng)筒用于收集成品，用其可收集比表面積達(dá)600㎡/㎏～700㎡/㎏的粉煤灰成品顆粒。
6、粉煤灰的高細(xì)粉磨
6.1 當(dāng)前粉煤灰磨機(jī)存在的主要問題
6.1.1 磨內(nèi)物料流速過快
粉煤灰的顆粒組成為：玻璃微珠；海綿狀玻璃體（包括顆粒較小、較密實、孔隙小的玻璃體和顆粒較大、疏松多孔的玻璃體）；炭粒。我國電廠排放的粉煤灰中微珠含量不高，大部分是海綿狀玻璃體，顆粒分布極不均勻，一般在1mm以下，比表面積130㎡/㎏以上，經(jīng)選粉后粉煤灰進(jìn)入磨機(jī)細(xì)度更細(xì)，比表面積在300㎡/㎏以上，加上粉煤灰表面光滑，含有大量球形玻璃體，流動性能好。粉煤灰流動速度快，容易造成煤灰在磨內(nèi)停留時間過短，粉煤灰還沒來得及磨細(xì)就出磨了，產(chǎn)品細(xì)度容易跑粗。同時，磨內(nèi)存料量少，料球（段）比嚴(yán)重偏低，管磨機(jī)的粉磨能力難以發(fā)揮。
6.1.2 嚴(yán)重的過粉磨
在粉磨過程中，物料在磨內(nèi)沿著磨機(jī)從磨頭到磨尾的細(xì)度由粗到細(xì)，直至出磨細(xì)度為合格料。從同一點的橫截面上來看，物料顆粒粗細(xì)懸殊，細(xì)度極不均勻。在粉煤灰管磨機(jī)后倉內(nèi)的每一個橫截面上，45μm以下的合格料都占大多數(shù)，但同時也存在一定量的不合乎細(xì)度要求的粗物料。要達(dá)到出磨細(xì)度的要求，只有延長粉磨作業(yè)的時間來完成。這樣，普通粉煤灰管磨機(jī)內(nèi)必然嚴(yán)重過粉磨，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)、質(zhì)量下降，電耗上升。同時，由于部分粉煤灰被過度粉磨，產(chǎn)品比表面積過高，需水量超標(biāo)，粉煤灰產(chǎn)品的性能及經(jīng)濟(jì)價值下降。
6.1.3 系統(tǒng)參數(shù)不合理
開流粉煤灰管磨機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：倉長比、研磨體級配、填充率和磨內(nèi)風(fēng)速等。普通粉煤灰管磨機(jī)常見的問題是倉長比不合理，粗磨倉過長，造成各倉能力不平衡，粗磨能力有余而細(xì)磨能力不足；一倉研磨體級配有誤，最常見的是使用的球徑偏大，粉磨能量過多地消耗在球砸球，球砸襯板上；磨內(nèi)風(fēng)速過高。由于粉煤灰比重小、重量輕，很容易被風(fēng)帶走，一旦磨內(nèi)風(fēng)速過高，很多粉料沒有被足夠的研磨，就被風(fēng)帶出磨外，細(xì)度跑粗，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。
6.2 WS粉煤灰磨機(jī)提高粉磨效率的技術(shù)措施
6.2.1 控制磨內(nèi)物料流速
新型控流型雙層隔倉板，能根據(jù)磨機(jī)的工況自動調(diào)節(jié)前倉流到后倉的粉煤灰流量，當(dāng)前倉物料存量較少時，通過隔倉板的料量就少，當(dāng)前倉物料存量較多時，通過隔倉板的物料流量就大，物料通過量的多少由前倉的料位決定的，自動調(diào)節(jié)前倉的存料量，保證前倉粉煤灰有足夠的粉磨時間和適宜的料球（段）比，大幅降低了生產(chǎn)噪音，改善了工作環(huán)境。
多倉磨中，配用具有流量調(diào)節(jié)功能的溢流型雙層隔倉板與其前后倉研磨體的裝載量相互配合，可有效地控制物料的流速。溢流型雙層隔倉板與其前后倉的研磨體裝載量配合，使后倉的研磨體的填充率高于前倉，即可有效地控制溢流型雙層隔倉板前倉的存料量和物料進(jìn)入后倉的流量，保證溢流型雙層隔倉板前倉物料有足夠的粉磨時間和適宜的料球（段）比，從而提高研磨效率。
管磨機(jī)的溢流型出料篦板，能有效的保證管磨機(jī)尾倉存料量的高度，確保其有適宜的料球（段）比和較高的粉磨效率，在空磨時又能將物料順利的排出磨外。
6.2.2 提高粉磨效率，減少過粉磨。
通過控制磨內(nèi)物料流速已經(jīng)提高了粉磨效率，但這還不夠，必須進(jìn)一步提高粉磨效率，減少過粉磨。
合理確定WS粉煤灰磨機(jī)各倉室的長度。根據(jù)出磨成品的要求和粉磨系統(tǒng)的具體情況，以保證管磨機(jī)各倉室粉磨能力的平衡為目標(biāo)，來具體確定管磨機(jī)各倉室的長度，確保各倉能力平衡，可有效的發(fā)揮管磨機(jī)的能力減少過粉磨。
合理選擇管磨機(jī)各倉室襯板。由于粉煤灰的粉磨已經(jīng)對破碎沒有要求了，提升能力強(qiáng)的襯板已經(jīng)不能適應(yīng)粉煤灰的粉磨要求了，專為粉煤灰管磨機(jī)研制的專用襯板，能適應(yīng)粉煤灰粉磨過程的特點，提高粉磨效率。
通過設(shè)置活化圈（環(huán)）和研磨體級配等措施抑制過粉磨現(xiàn)象，達(dá)到提高磨機(jī)粉磨效率的目的。
管磨機(jī)的通風(fēng)要合理，風(fēng)速不能過高，只要能將合格細(xì)粉及時排出即可。
7 應(yīng)用實例：
四川江油天燁建材有限公司，2009年初新上了一條超細(xì)粉煤灰生產(chǎn)線，采用了高產(chǎn)節(jié)能粉煤灰烘干機(jī)技術(shù)。粉煤灰原始水分20%～25%，在堆場放置后再進(jìn)入烘干機(jī)烘干。烘干機(jī)規(guī)格φ2.2×16m，配置KF22高溫快速沸騰爐和除塵PPC96-7除塵器。目前，烘干機(jī)產(chǎn)量20t/h，初水分17%～18%，終水分1%～2%。配套粉煤灰磨機(jī)規(guī)格φ2.2×7.5m，收塵器PPC64-4，現(xiàn)磨機(jī)產(chǎn)量18t/h～20t/h，粉煤灰比表面積600m2/kg～650m2/kg。2009年底四川江油富貴建材有限公司在此基礎(chǔ)上，又再上了2條粉煤灰微粉生產(chǎn)線，均取得滿意的技術(shù)效果。
江蘇宜興電廠新上一條粉煤灰高細(xì)粉磨生產(chǎn)線，粉煤灰由于采用干排工藝，無需烘干直接粉磨，可取代礦粉在磨機(jī)后摻10%～15%。φ3.2×13m新型WS高產(chǎn)高細(xì)粉煤灰球磨機(jī)，裝載量120t，采用新型磨內(nèi)結(jié)構(gòu)，粉磨粉煤灰至比表面積600m2/kg～650m2/kg，產(chǎn)量80t/h～90t/h。目前，江蘇地區(qū)礦渣90元～100元，粉煤灰30元～40元，用粉煤灰部分取代礦渣，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
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