粉煤灰電選脫炭技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望

李海生， 溫曉龍， 陳英華， 陳師杰， 孫 猛， 王文平

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，江蘇 徐州221116；2.煤炭加工與高效潔凈利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州221116)

粉煤灰是煤粉經(jīng)燃煤鍋爐高溫燃燒后所產(chǎn)生的粉狀燃燒產(chǎn)物，是一種分散度較高的微細(xì)物料，也被稱之為人工火山灰。在我國(guó)，粉煤灰每年的排放量十分巨大。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年粉煤灰的總量就己經(jīng)達(dá)到了6.2億t，而且每年還要遞增400～600萬t的排放量。如此多的粉煤灰不僅占用了大量的土地資源，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染[1]。粉煤灰的粒度較小，在露天情況下，非常容易形成揚(yáng)塵，造成空氣污染，危害人體的呼吸系統(tǒng)。若是排入水中又會(huì)污染水質(zhì)，其中的化學(xué)物質(zhì)也會(huì)對(duì)生物造成危害。在儲(chǔ)存粉煤灰期間，其中含有的氧化物以及硅酸鹽類礦物會(huì)影響土壤的結(jié)構(gòu)和功能，造成土地鹽堿化。

粉煤灰主要由未完全燃燒的炭、無機(jī)物灼燒后的氧化物及一些硅酸鹽類組成。粉煤灰是一種有用的資源，可以將粉煤灰用于建材領(lǐng)域，包括生產(chǎn)水泥、混凝土以及用來回填煤礦塌陷區(qū)，還可以用粉煤灰生產(chǎn)陶瓷材料。在農(nóng)業(yè)方面，粉煤灰可以用于生產(chǎn)復(fù)合肥料；在處理工業(yè)廢水上，將粉煤灰用作絮凝劑。總的來說，粉煤灰是一種潛在的可利用資源，在其資源化利用過程中，炭含量超標(biāo)制約了粉煤灰在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。粉煤灰的利用主要是利用其火山灰活性，而過高的炭含量會(huì)嚴(yán)重影響粉煤灰的火山灰活性，因此對(duì)粉煤灰進(jìn)行脫炭處理十分必要。

目前，濕法分選和干法分選是粉煤灰脫炭的主要途徑。濕法分選主要是浮選法，是利用顆粒表面濕潤(rùn)性的差異，借助于浮選藥劑與浮選設(shè)備將其分離，但由于粉煤灰中各種顆粒的表面性質(zhì)差異大，使得浮選的穩(wěn)定性差，浮選效果較難控制。干法分選主要包括流化床分選、摩擦電選。流化床分選是在氣流的作用下，將粉煤灰介質(zhì)與空氣形成氣-固兩相懸浮體，再利用顆粒間的密度差異實(shí)現(xiàn)分離，這種分選效果的穩(wěn)定性差，分選得到的產(chǎn)品仍含有炭顆粒。

摩擦電選屬于干法分選，粉煤灰電選脫炭原理如圖1所示[2]。利用粉煤灰中炭顆粒和灰顆粒電性質(zhì)的不同，使之與同種介質(zhì)或壁面摩擦后，令顆粒帶上異種電荷，在氣流的輸送下，帶上異種電荷的粉煤灰顆粒經(jīng)過高壓靜電場(chǎng)，會(huì)受到方向不同的電場(chǎng)力，從而使得炭顆粒和灰顆粒發(fā)生分離。摩擦電選方法的工藝簡(jiǎn)單，而且成本低，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，較之其他兩種方法，摩擦電選的分選效果好。

1 電選脫炭的工藝與裝備

電選是基于組成物料中的電性差異而進(jìn)行分選的方法[3]。20世紀(jì)以來，電選在粉煤灰中的應(yīng)用受到人們的廣泛關(guān)注，學(xué)者們對(duì)粉煤灰中顆粒的帶電方式和分選電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，取得了一定的成果。一般情況下，完整的電選試驗(yàn)設(shè)備主要包括：給料裝置、摩擦帶電器、電選分離室、供氣系統(tǒng)和高壓供電系統(tǒng)；常見的分選電場(chǎng)結(jié)構(gòu)有自由下落式電場(chǎng)、輥式電場(chǎng)和流化床電場(chǎng)三種形式。在前人研究的基礎(chǔ)上，研究者不斷對(duì)電選的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，逐漸演變出多種形式的摩擦電選機(jī)，在一定程度上推廣了摩擦電選技術(shù)的應(yīng)用。

圖1 粉煤灰電選脫炭原理圖

根據(jù)顆粒摩擦帶電方式和分選電場(chǎng)結(jié)構(gòu)的差異，可以將粉煤灰脫炭電選機(jī)劃分為以下幾種類型。

(1)滾筒靜電分選機(jī)。滾筒靜電分選機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理如圖2所示[4]。將粉煤灰通過振動(dòng)給料器均勻地給到帶電滾筒上，炭粒為良導(dǎo)體，從滾筒電極獲得同性的大量電荷，因而被滾筒電極排斥落入收集槽內(nèi)。其他為非導(dǎo)體，與帶電滾筒接觸并被極化，在靠近滾筒一端產(chǎn)生相反的束縛電荷，被滾筒吸住，隨滾筒帶至后面被毛刷強(qiáng)制刷落入玻璃收集槽，從而實(shí)現(xiàn)炭粒與灰的分離。

圖2 滾筒電選機(jī)的工作原理Fig.2 Working principle of drum-type triboelectric separator

(2)STI 皮帶式摩擦電選機(jī)。美國(guó)麻省分離技術(shù)公司研制出專門用于處理粉煤灰的STI 皮帶式摩擦電選機(jī)，其分離原理如圖3所示[5-6]。該設(shè)備使皮帶之間的粉煤灰產(chǎn)生摩擦碰撞而帶電，因炭粒和無機(jī)礦物的電性差異而產(chǎn)生分離。該設(shè)備可大規(guī)模地處理細(xì)粒物料，性能可靠，處理能力大，分離效果好。

圖3 STI摩擦電選機(jī)分離原理示意圖

(3)百葉窗式極板的摩擦電選機(jī)。Y.Soong,M.R[7-12]等提出了百葉窗式極板的摩擦電選機(jī)，開展了粉煤灰的電選試驗(yàn)，試驗(yàn)系統(tǒng)如圖4所示。試驗(yàn)表明摩擦荷電器的材料、結(jié)構(gòu)不僅影響產(chǎn)品的沉積分離類型，而且影響分離產(chǎn)品的回收率。百葉窗式極板可以實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)，有利于帶電顆粒的運(yùn)動(dòng)分離。

圖4 百葉窗式極板的摩擦電選機(jī)示意圖

(4)旋轉(zhuǎn)摩擦電選機(jī)。TAO Daniel[13-14]提出了旋轉(zhuǎn)摩擦電選機(jī)，如圖5所示，該機(jī)摩擦帶電器由金屬銅制成，氣體與粉煤灰顆粒在其中旋轉(zhuǎn)摩擦碰撞，在高壓靜電場(chǎng)作用下發(fā)生分離。影響其分選過程的因素主要有旋轉(zhuǎn)速度、入射速度、滾筒電壓等。

(5)管狀摩擦電選機(jī)。Federico Cangialosi[15]等進(jìn)行了管狀粉煤灰摩擦電選脫炭研究，試驗(yàn)系統(tǒng)如圖6所示。試驗(yàn)時(shí)，顆粒經(jīng)過振動(dòng)給料后，進(jìn)入管狀摩擦帶電器，在管內(nèi)部產(chǎn)生多圈運(yùn)動(dòng)后摩擦帶電，再進(jìn)入到高壓靜電場(chǎng)進(jìn)行分離。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電場(chǎng)電壓對(duì)正負(fù)極捕獲產(chǎn)物的影響大，干燥過程有助于提高風(fēng)化粉煤灰電選脫炭效果。

1—樣品容器；2—旋風(fēng)分離器；3—排氣口；4—振動(dòng)給料機(jī)；5—旋轉(zhuǎn)摩擦帶電器；6—薄板分布器；7—分選區(qū)域；8—分流器

1—振動(dòng)給料機(jī)；2—氮?dú)猓?—密封箱；4—摩擦帶電管；5—直流器；6—擴(kuò)散器；7—高壓電極板；8—排氣口；9—分流器

(6)反噴吹摩擦電選機(jī)。反噴吹摩擦電選機(jī)如圖7所示[16]。該機(jī)利用負(fù)壓吸附原理將粉煤灰顆粒從儲(chǔ)槽中吸入管道，與氣流形成氣固兩相流，實(shí)現(xiàn)入料均勻；粉煤灰顆粒摩擦帶電后進(jìn)入分離室，異性帶電顆粒在分離過程中受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的反吹氣流作用，帶電荷質(zhì)比較大的顆粒更易快速分離，帶電荷質(zhì)比較小的顆粒在分離室中的停留時(shí)間增加，從而使其分離效果得到強(qiáng)化。

1—控制柜；2—羅茨風(fēng)機(jī)；3—管道；4—控制閥；5—收料槽；6—反噴吹管；7—高壓靜電分離室；8—摩擦帶電器；9—混合管道；10—負(fù)壓吸料管；11—噴嘴；12—儲(chǔ)槽；13—高壓電源；14—調(diào)壓器

(7)側(cè)向負(fù)壓吸附摩擦電選機(jī)。側(cè)向負(fù)壓吸附摩擦電選機(jī)如圖8所示[17]。物料在氣流攜帶作用下，其不同組分相互摩擦碰撞帶電，進(jìn)入高壓靜電場(chǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)異性帶電物料的分離；在高壓靜電場(chǎng)內(nèi)安裝兩個(gè)帶通孔的擋板，電極板內(nèi)側(cè)安裝粉塵過濾器，羅茨風(fēng)機(jī)供風(fēng)時(shí)，通過調(diào)節(jié)左控制閥和右控制閥，使兩擋板外側(cè)形成負(fù)壓，對(duì)擋板內(nèi)側(cè)帶電顆粒產(chǎn)生負(fù)壓吸附作用；被兩電極板吸附的帶電顆粒經(jīng)過傾斜支撐板滑落后被收集。該工藝使物料顆粒在運(yùn)動(dòng)過程中，同時(shí)受到電場(chǎng)力和氣體負(fù)壓吸附作用，有助于異性帶電顆粒的運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)，可降低帶電顆粒間摩擦碰撞的概率和相互接觸的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)異性帶電微細(xì)粒物料在高壓靜電場(chǎng)內(nèi)快速、高效地分離。

2 粉煤灰電選脫炭的影響因素

影響粉煤灰電選脫炭的因素眾多，主要包括粉煤灰顆粒自身的物料屬性和外在操作條件，如摩擦帶電器的形狀結(jié)構(gòu)，高壓電極板的位置以及操作電壓的影響等。電選過程的關(guān)鍵是摩擦荷電和靜電分離兩部分，摩擦荷電情況決定顆粒是否能得到充足的電荷而被電場(chǎng)吸引，而靜電分選則決定著帶電顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，影響產(chǎn)品的回收率和純度。因此，控制荷電和分選兩個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)提高粉煤灰脫炭的效率有重大意義。近些年來，國(guó)內(nèi)外的研究者在顆粒荷電、操作條件及智能化控制等方面，展開了大量研究，力求以最優(yōu)的工藝方案來提高脫炭的分選效果。

1—羅茨風(fēng)機(jī)；2—轉(zhuǎn)子流量計(jì)；3—入料斗；4—振動(dòng)給料機(jī)；5—摩擦帶電器；6—收料器；7—傾斜支撐板；8—擋板；9—粉塵過濾器 10—左控制閥；11—電極板；12—螺釘；13—右控制閥；14—旋風(fēng)分離器；15—調(diào)壓器；16—高壓電源

2.1 顆粒荷電

2000年，Schmoutziguer等提出增加湍流強(qiáng)度和改變管路內(nèi)結(jié)構(gòu)是增大顆粒荷電量的主要途徑。2001年，張相鋒[18]對(duì)摩擦帶電器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，將截面的形狀由圓形變?yōu)楠M長(zhǎng)矩形，這種摩擦分散器便于清理，密封性能良好,可提高粉煤灰顆粒的摩擦帶電荷質(zhì)比。將這種摩擦分散器應(yīng)用于粉煤灰脫炭試驗(yàn)裝置，取得了一定的成效。經(jīng)過試驗(yàn)研究，粉煤灰脫炭率達(dá)到29 %。2002年，張全國(guó)[19]等對(duì)粉煤灰的干法脫炭設(shè)備YNDF-I型粉煤灰靜電脫炭裝置進(jìn)行研究，提出摩擦器材料、粉塵濃度對(duì)顆粒帶電效果影響較大。在最優(yōu)工藝參數(shù)條件下，用立式電場(chǎng)脫炭裝置試驗(yàn)，可使粉煤灰脫炭率達(dá) 86.74 % ，脫炭后的精灰含炭量降低到1.2%，可直接用于建材方面。

2003年，Kelvin[20]等認(rèn)為顆粒的摩擦荷電是影響微細(xì)顆粒摩擦電選分選效果的主要因素，顆粒所帶電荷越多，分選效果越好。在入料成分中加入銅粉可增加顆粒的表面電荷量，從而增強(qiáng)摩擦電選的分選效果。在分選前將不同可選性的灰進(jìn)行混合研究，最終得出：混合可以提高灰的分選效率和利用效率。2007年，侯新凱[21]等對(duì)10種材料進(jìn)行了摩擦帶電研究，并確定了它們的摩擦靜電序列。根據(jù)靜電序列選出四種摩擦材料進(jìn)行了試驗(yàn)。研究了管道內(nèi)摩擦器、管道結(jié)構(gòu)、固氣比及物料流速等因素對(duì)顆粒摩擦荷電的影響，發(fā)現(xiàn)粉煤灰?guī)щ娏渴艿轿锪狭魉儆绊戯@著，而管道長(zhǎng)度影響不大。

2012年，李海生等[22]研究了摩擦電選中摩擦器內(nèi)顆粒的碰撞特性，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)k-湍流模型對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)摩擦器內(nèi)氣固兩相流進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究表明：粒徑和摩擦棒分布對(duì)顆粒碰撞的影響大，相同結(jié)構(gòu)的摩擦器內(nèi)大顆粒的碰撞效果優(yōu)于小顆粒，而摩擦棒分布呈正三角形時(shí)，在顆粒粒徑相同條件下的碰撞效果較好。

上述研究工作為粉煤灰電選脫炭的研究提供了重要的技術(shù)參考。研究者積極關(guān)注粉煤灰顆粒摩擦荷電過程，從摩擦帶電器材料、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化帶電介質(zhì)等方面，探索了強(qiáng)化粉煤灰顆粒摩擦帶電的途徑和技術(shù)方案。目前，研究者希望借助一些技術(shù)手段，從強(qiáng)化帶電角度探討粉煤灰高效脫炭的可行性。由于缺乏理論依據(jù)，導(dǎo)致粉煤灰摩擦電選脫炭工業(yè)化推廣較為緩慢，并沒有分選電場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行調(diào)控方面的成熟理論或經(jīng)驗(yàn)，研究者們還在不斷探索之中。

2.2 操作條件

2006年，John M.Stencele[23]等研究了灰顆粒和周圍環(huán)境的濕度對(duì)炭-灰可分離性的影響。顆粒表面含水量和環(huán)境濕度與顆粒粒度的大小成反比，即濕度和顆粒表面的水分隨著顆粒粒度的減小，作用越來越明顯，當(dāng)顆粒直徑>75 μm時(shí)，濕度對(duì)分選效果影響很小，當(dāng)顆粒直徑<45 μm時(shí)，改變顆粒表面含水量能夠引起顆粒性質(zhì)變化，達(dá)到改變顆粒可選性的效果。除了粒度因素影響外，其他因素也可引起炭和灰之間的相互黏附力的變化，從而影響電選效果。

2008年，TAO Daniel[13-14]等利用旋轉(zhuǎn)摩擦電選機(jī)進(jìn)行了粉煤灰電選試驗(yàn)，氣體與粉煤灰顆粒在金屬銅制成的旋轉(zhuǎn)摩擦帶電器內(nèi)摩擦碰撞，使得顆粒帶上異種電荷，然后在高壓靜電場(chǎng)中分離。通過比較旋轉(zhuǎn)速度、入射速度、滾筒電壓等操作條件對(duì)分選效率的影響，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)速度增大有助于顆粒摩擦帶電，最優(yōu)旋轉(zhuǎn)速度約為5 000 r/min；相比于其他操作參數(shù)對(duì)于分選效率的影響，滾筒電壓的影響最小，入射速度的影響最大。

2009年，F(xiàn)ederico Cangialosi[15]等對(duì)粉煤灰摩擦電選脫炭進(jìn)行了試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)電壓對(duì)分選過程影響較大。隨著電場(chǎng)間電壓的增大，兩極板收集的物料中炭灰顆粒的比例逐漸增大；然后比較了風(fēng)化粉煤灰與風(fēng)化并干燥的粉煤灰的帶電情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)風(fēng)化干燥后的粉煤灰，顆粒帶電效果較好，最終得出干燥可以提高風(fēng)化粉煤灰的電選效果。2008年，于鳳芹[24]等采用摩擦電選的方法對(duì)粉煤灰除炭，對(duì)環(huán)境因素、系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了正交試驗(yàn)，證明了摩擦電選對(duì)粉煤灰脫炭的可行性，而且確定了脫炭工藝的最佳操作參數(shù)，在風(fēng)量為75 m3/h、電壓為50 kV、進(jìn)料時(shí)間為130 s的條件下，脫炭效果最好。

2015年，李超永等[25]通過試驗(yàn)研究了入料粒度對(duì)微粉煤摩擦電選分選效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)入料粒度是一個(gè)重要的影響因素，隨著入料粒度的降低，脫炭率可以持續(xù)升高，達(dá)到67.23%；而且煤粉粒度越小，其荷電荷質(zhì)比越大，煤顆粒與灰顆粒越容易分離，摩擦電選的分選效果也就越好。2015年，黃國(guó)濤等[26]研究了風(fēng)量、電壓、顆粒粒徑等因素對(duì)微粉煤摩擦電選脫灰試驗(yàn)的影響。通過正交試驗(yàn)研究各因素間的交互影響，探索了最佳試驗(yàn)條件，結(jié)果表明：在風(fēng)量80 m3/h、電壓45 kV和顆粒粒徑為50 μm的條件下，試驗(yàn)的分選效果最佳。2015年，Tao[27]等開展了粉煤灰旋轉(zhuǎn)摩擦電選分選試驗(yàn)，測(cè)試了粉煤灰的介電常數(shù)和炭灰顆粒的荷質(zhì)比，以新汶電廠粉煤灰為例，研究了顆粒粒徑對(duì)粉煤灰脫炭的影響。結(jié)果表明：顆粒尺寸與介電常數(shù)成正比關(guān)系，與電荷荷質(zhì)比成反比關(guān)系，即隨著顆粒粒徑的減小，顆粒的介電常數(shù)減小，電荷質(zhì)量比差異越大；在相同的條件下，較細(xì)的粉煤灰顆粒更容易靜電分離。

2015年、2016年，LI[28-29]等探索了摩擦帶電器摩擦棒的截面形狀和微波加熱技術(shù)對(duì)粉煤灰分選效果的影響。通過試驗(yàn)研究確定最優(yōu)操作條件，發(fā)現(xiàn)了圓形摩擦棒的摩擦帶電效率高于其他形狀的摩擦棒，并以圓形摩擦棒的脫炭效果最好。利用微波加熱技術(shù)對(duì)濕法粉煤灰進(jìn)行處理，經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，未燃炭的去除率和循環(huán)率均有顯著提高，分選效果明顯改善，證實(shí)了微波加熱工藝在濕法粉煤灰摩擦靜電選中的可行性。

2018年，陳玉坤[30-31]等開展了環(huán)形電場(chǎng)內(nèi)粉煤灰分選運(yùn)動(dòng)軌跡研究，發(fā)現(xiàn)環(huán)形電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)與半徑成反比關(guān)系，同時(shí)探討了外加電壓大小、顆粒的荷質(zhì)比、顆粒進(jìn)入電場(chǎng)的位置以及進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，確定了最佳分選的操作條件。在粉煤灰的靜電分選研究中，分析了流動(dòng)顆粒的受力情況，采用單因素變量法研究了不同外加電壓、風(fēng)速和濕度下的分選結(jié)果，發(fā)現(xiàn)外加電壓越大、濕度越低，越利于粉煤灰顆粒的分選，而風(fēng)速應(yīng)該控制在合理的范圍內(nèi)。

綜上可知，操作條件將影響粉煤灰電選脫炭的效果，研究者通過試驗(yàn)對(duì)粉煤灰電選的操作條件進(jìn)行研究，提出了一些可以指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的有益結(jié)論；通過單因素試驗(yàn)探索了操作參數(shù)對(duì)分選過程的影響，并結(jié)合正交試驗(yàn)獲得分選過程的最優(yōu)操作制度，為粉煤灰電選脫炭的工業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2.3 智能化控制

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)逐漸成為工業(yè)應(yīng)用中的有效手段，智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的特點(diǎn)使得工業(yè)生產(chǎn)更加高效和便捷。摩擦電選技術(shù)在粉煤灰脫炭方面有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其智能化控制研究也是熱門研究方向。

楊波等[32]借助數(shù)字圖像技術(shù)對(duì)粉煤灰顆粒群進(jìn)行檢測(cè)，獲得了粉煤灰顆粒群的體積頻度分布、顆粒個(gè)數(shù)頻度分布等參數(shù)，探索了形狀因子、體積比表面積隨粉煤灰粒徑的變化趨勢(shì)。 2014年，李鑫[33]開展了摩擦電選系統(tǒng)的自動(dòng)控制研究，取得了一定的成果，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)查詢，并可以對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制。在試驗(yàn)方案中，硬件采用PLC控制系統(tǒng)，軟件上將組態(tài)軟件與MATLAB數(shù)據(jù)處理軟件相結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和處理，并通過數(shù)值模擬的方法對(duì)風(fēng)量控制和電壓控制進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，建立人-機(jī)交互界面，以滿足自動(dòng)控制的要求，證實(shí)了自動(dòng)控制技術(shù)在摩擦電選方面應(yīng)用的可行性，并為類似的工業(yè)應(yīng)用提供了技術(shù)方案。

3 研究展望

3.1 高壓電場(chǎng)設(shè)計(jì)方法

目前，粉煤灰電選脫炭工程設(shè)計(jì)缺乏高壓靜電場(chǎng)的設(shè)計(jì)理論依據(jù)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在明確所處理粉煤灰的基本特征后開展系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在考慮生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)上，確定電場(chǎng)結(jié)構(gòu)和電壓調(diào)節(jié)上下限；依據(jù)實(shí)驗(yàn)室單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，探索樣品的工藝操作條件。在此基礎(chǔ)上，開展工程放大，并在實(shí)踐中通過調(diào)節(jié)具體工藝操作制度來滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，最終使操作條件滿足電場(chǎng)結(jié)構(gòu)要求。

高壓靜電場(chǎng)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是在其內(nèi)部完成的脫炭過程較為復(fù)雜。電場(chǎng)極板間距和極板長(zhǎng)度將影響脫炭效果，電場(chǎng)入射位置和產(chǎn)物收集裝置也是應(yīng)該重視的問題。因此，需要全面分析工藝流程，更加深入地掌握帶電顆粒在高壓靜電場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)分離特征，形成高壓靜電場(chǎng)設(shè)計(jì)方法，指導(dǎo)具體的工程實(shí)踐。

3.2 脫炭工藝高效調(diào)控

在粉煤灰摩擦電選系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于受到電廠鍋爐操作條件、脫硫劑添加量、煤種等影響，粉煤灰的特性在發(fā)生變化，為了提高脫炭效率，需要精準(zhǔn)調(diào)控工藝操作制度。但在實(shí)際過程中，由于影響脫炭過程的因素較多，而且這些因素的相互影響使問題更加復(fù)雜，導(dǎo)致對(duì)電場(chǎng)的電壓、結(jié)構(gòu)調(diào)控缺乏理論依據(jù)，只能通過調(diào)整操作條件，但脫炭效果達(dá)不到預(yù)期。因此，需要深入研究高壓靜電場(chǎng)內(nèi)脫炭過程，了解帶電顆粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)行為，明確諸多復(fù)雜影響因素的相互關(guān)聯(lián)機(jī)制，從而形成脫炭工藝高效調(diào)控機(jī)制。

3.3 在線檢測(cè)與智能控制

粉煤灰電選脫炭工藝包括粉體儲(chǔ)存、給料與粉體輸送、供風(fēng)系統(tǒng)、顆粒帶電、顆粒電場(chǎng)分選及產(chǎn)品回收等若干子系統(tǒng)，涉及生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力等諸多問題，通過自動(dòng)化裝置完成系統(tǒng)的在線檢測(cè)與智能控制，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

4 結(jié)語

結(jié)合當(dāng)前粉煤灰摩擦電選技術(shù)的研究現(xiàn)狀可以看出，研究者們通過試驗(yàn)研究不斷探索工藝流程優(yōu)化的可行性，開發(fā)了多種新型的電選工藝流程與裝備，并從顆粒荷電、操作條件和智能化控制等方面探索了影響粉煤灰電選脫炭的主要因素，以尋找可行的技術(shù)方案，推動(dòng)粉煤灰電選脫炭技術(shù)的工業(yè)化推廣和應(yīng)用。電選技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，受到業(yè)界的普遍認(rèn)同，在粉煤灰脫炭技術(shù)領(lǐng)域已有相關(guān)的工程應(yīng)用案例。在現(xiàn)有研究和經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善工程設(shè)計(jì)的理論體系，形成脫炭工藝高效調(diào)控機(jī)制，結(jié)合在線檢測(cè)與智能控制方法，電選將在粉煤灰脫炭技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。