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粉煤灰烘干分选磨细系统研究及优化设计研究

发表时间：2020/11/13 来源：《基层建设》2020年第21期作者：李军治

[导读] 摘要：粉煤灰是煤炭燃烧产生的固体废弃物，随着我国电力应用需求的逐步提升，近年来粉煤灰排放量呈现了明显的上升趋势。

        太原锅炉集团环境工程有限公司 030008
        摘要：粉煤灰是煤炭燃烧产生的固体废弃物，随着我国电力应用需求的逐步提升，近年来粉煤灰排放量呈现了明显的上升趋势。本文主要介绍粉煤灰烘干分选磨细系统的应用弊端，并从节能性能、控制路径、分选工艺和系统结构几方面探究粉煤灰烘干分选磨细系统的优化路径，旨在全面提高粉煤灰利用率。
        关键词：粉煤灰；节能性能；控制路径；分选工艺
        引言：电力行业是我国的基础行业，与社会生产和人民生活具有密不可分的关系，尽管我国正全面推进新型发电工艺，但传统发电方式仍旧难以在短时间内被取代，传统发电方式将产生大量的粉煤灰，若难以对其进行有效处理，将对人类身体健康以及自然环境产生严重不良影响，粉煤灰烘干分选磨细系统可提高其利用率。
        1.粉煤灰烘干分选磨细系统的应用弊端
        作为煤炭燃烧产物的粉煤灰，其物化性质与煤炭品种、燃烧工艺和燃烧温度以及排放路径具有密不可分的关系，目前，分，粉煤灰的物理性质包括密度、粒径、比表面积、孔隙率等的范围一般为2~2.2kg/m3、1μm~300μm、270~350和60~75。在粉煤灰化学性质分析中，实验表明，烧失量、二氧化硅含量、氧化铁含量、氧化铝含量、氧化钙含量、氧化镁含量及三氧化硫含量的波动范围分别为3~20、43~56、4~10、20~35、0.5~1.5、0.6~2.0、1.0~2.5、0.3~1.5。另外，相关研究表明，粉煤灰的颗粒粒径范围将直接影响粉煤灰烘干分选磨细系统的处理效率，因此，笔者开展了粉煤灰颗粒粒径范围调查，调查结果表明，颗粒粒径小于4μm、4~16μm、16~32μm、32~64μm、64~128μm1以及大于128μm的颗粒占比分别为10%、20%、20%、20%、20%和不足10%。在这种情况下，传统的粉煤灰烘干分选磨细系统出现了运行时间越长，能耗越大的弊端，控制灵活性较差，控制路径单一，分选工艺的自动化水平较低，难以根据粉煤灰的实际颗粒分部情况调整分选方案，在系统结构上也逐渐呈现了粉煤灰湿度过大时易粘堵的不良情况。
        2.粉煤灰烘干分选磨细系统的优化路径
        2.1节能性能优化
        近年来，我国建筑施工水平不断提升，粉煤灰的应用领域呈现了明显的扩张趋势，在这种情况下，粉煤灰烘干分选磨细系统的具有了优良的应用前景和发展空间，传统粉煤灰烘干分选磨细系统能耗大的弊端得以充分突出，在一定程度上限制了粉煤灰的有效利用。因此，应实现节能性能的有效优化。相关技术人员应针对粉煤灰烘干分选磨细系统的电力输送路径进行深入分析。并识别该系统在实际运行中是否存在漏电隐患，探究粉煤灰湿度、粘度与系统耗电量的关系，继而重新规划粉煤灰烘干分选磨细系统的电力输送渠道，使烘干模块、分选模块和磨细模块的电量供应具有较高的合理性，打破传统均衡式电力分配的框架限制，有效提高粉煤灰处理时的电力供应合理化程度。另外，在粉煤灰烘干分选磨细系统的节能性能优化过程中还应深入分析静电场中粉煤灰颗粒荷电颗粒的运动轨迹，完成粉煤灰颗粒荷电颗粒的受力分析，根据电场电荷守恒原理精准计算颗粒质量、气体质量，完成静电场中粉煤灰颗粒的运动轨迹数值模拟，以便精准设定对粉煤灰烘干分选磨细系统的供电额度，有效控制能源消耗。值得一提的是，还可应用电力监控系统设置供电上限，提升节能意识，避免能源浪费[1]。
        2.2控制路径优化
        近年来，我国用电需求呈现了明显的上升趋势，这意味着在未来一段时间内粉煤灰的产量仍旧具有较大上升空间。国家统计局资料显示，2011年~2015年，我国粉煤灰产量分别为4.96亿吨、5.70亿吨、5.80亿吨、5.78亿吨、5.92亿吨，粉煤灰综合利用量分别为3.47亿吨、3.93亿吨、4.00亿吨、4.05亿吨和4.22亿吨，综合利用率分别为69.96%、68.95%、68.96%、70.07%和71.28%。粉煤灰烘干分选磨细系统控制路径的优化，可切实提高粉煤灰处理效率。相关技术人员可将自动化技术与粉煤灰烘干分选磨细系统进行有机结合，充分整合系统控制信息，在操作平台上，相关技术人员可有效识别粉煤灰的粒径范围以及理化性质，并以此为前提，合理设置自动化控制方案，降低粉煤灰烘干分选磨细系统的瘫痪隐患和故障风险[2]。另外，在控制路径优化过程中，还可有效融合物联网技术，对系统的运行状态进行深入分析，通过整合相关电气设备的运行数据，判断系统的运行风险，利用自动化技术进行故障隐患的远程排除，降低后期维护压力。在自动化技术和物联网技术的支持下，粉煤灰处理效果将明显增强，能够切实满足粉煤灰处理要求和相关处理标准的具体内容，实现资源的二次应用。
        2.3分选工艺优化
        近年来，粉煤灰被有效应用于水泥掺合剂、混凝土添加剂、建材深加工产品的制造和生产，2018年，粉煤灰在水泥掺合剂、混凝土添加剂和建材深加工产品和其他模块中的综合利用比例分别为38%、14%、26%和19%，在未来发展中，粉煤灰的应用领域还将继续拓展。基于粉煤灰烘干分选磨细系统的应用弊端，应实现分选工艺的优化。传统的粉煤灰分选工艺主要包括湿式浮选法和干式电选法，其中，干式电选法的分选原理为摩擦荷电、电晕荷电以及传导感应荷电，在此基础上，可利用气流分级的气固两相流理论完成粉煤灰颗粒在气流中的受力分析，包括重力、浮力、气流曳引阻力、压力梯度力、虚假质量力、马格努斯升力、萨夫曼升、碰撞阻力等，根据受力分析结果探究粉煤灰颗粒在流场中的运动轨迹，完成粉煤灰分级分离器的设计、旋风分离器的设计、过滤器的设计，精准计算分选效率，降低喷射流量、吸引流量和时间对分选效率的影响，切实提高粉煤灰烘干分选磨细系统的处理效率。另外，还可应用循环流化床理论合理模拟摩擦带电器气固流场数值，分析摩擦棒分布、摩擦棒间距和摩擦棒截面对粉煤灰分选效率的影响，开展颗粒摩擦带电实验，确定最佳摩擦棒分布、摩擦棒间距和摩擦棒截面值，切实提高粉煤灰分选质量。
        2.4系统结构优化
        目前，粉煤灰烘干分选磨细系统的设备结构主要包括进料模块、喂料模块以及出渣模块，由于不同煤炭燃烧工艺所产生的粉煤灰的湿度、粘度具有较大的差异性，当粉煤灰在粉煤灰烘干分选磨细系统中被处理时，往往会出现由于物料水分高所导致的喂料口膨胀，进而导致下料困难，粉煤灰处理效率降低。可针对这一情况将喂料口上方的过滤网格设置为15度斜度的过料网槽，增加粉煤灰烘干分选磨细系统的初始破碎能力，继而有效解决进料困难的问题。新设计料斗如图1所示。在下料模块结构优化中应考虑到物料运动受外力带动热粘结性加大、流动性下降的问题，设置强制性搅拌下料装置，通过在圆盘上植入钢性和柔性拨料杆，通过旋转、搅动，有效降低粉煤灰的粘结应力。强制搅拌下料装置如图2所示。针对传统粉煤灰烘干分选膨胀系统存在的出渣不及时情况，应设计料封式高温除渣机，通过电气控制实现自动出渣。

图 1 新设计料斗

        图 2 强制搅拌下料装置
        结论：总而言之，随着我国科学技术水平的不断提升，粉煤灰处理能力呈现了明显的上升趋势，粉煤灰作为煤炭燃烧产物，经处理后已在建筑工程施工中得以有效应用，基于粉煤灰烘干分选磨细系统的应用弊端，应从节能性能、控制路径、分选工艺和系统结构上进行优化，切实提高粉煤灰处理效率以及粉煤灰利用率。
        参考文献：
        [1]刘恩睿，张志斌.湿粉煤灰烘干系统的几点改进[J].建材技术与应用，2017（03）：9-11.
        [2]刘恩睿，金维志.回转式烘干系统在湿排粉煤灰上的应用[J].建材技术与应用，2017（01）：17-18.