浙江石化粉煤灰分選及磨細項目的工程設計特點

李何棟，張 攀

(中煤科工集團杭州研究院有限公司，浙江 杭州 310000)

1 引言

煤灰是各種固體顆粒的集合體，包括微珠、漂珠、鐵粉、炭粉、玻璃體、石英和莫來石等7種顆粒，粉煤灰主要組成的化學成分為SiO2、Fe2O3、Ai2O3、CaO、Na2O、MgO及未燃盡炭粒等[1～3]。粉煤灰中所有元素及形態顆粒混雜在一起，利用價值較低。我國一直以來非常重視粉煤灰的綜合利用情況，這對國家現實執行的可持續發展策略有著深刻影響意義[4～7]。浙江石化廠內增設1套分選出力100 t/h的粉煤灰分選系統，以及新建1套干灰磨細出力約60 t/h套的粉煤灰磨細系統及成套設備。 該工程的設計情況主要有如下的特點。

(1)粉煤灰分選系統出力均按100 t/h設計。粉煤灰分選系統按照分選國家一級細灰標準(45 μm方孔篩余量≤12%)設計。

(3)粗灰磨細系統按出力約60 t/h設計。粉煤灰磨細系統按照細灰粒徑滿足國家二級細灰標準(45 μm方孔篩余量<12～30%)設計。

(4)粉煤灰分選系統采用閉式循環。

(5)所有與灰氣流接觸的管道和設備均應具有耐磨性。增加金屬材料耐磨性．現階段主要是內襯防磨材料或噴涂防磨涂料[8]。干式磨機筒體由整體式鋼板焊接而成，為防止筒體磨損，筒體內裝有護甲，筒體上鉆有襯板螺栓孔。

分選系統和磨細系統主要的設計參數見表1。

表1 干灰分選系統設計基本參數及指標

2 主要設計特點

2.1 粉煤灰分選系統采用閉式循環

原灰經調速鎖氣給料機或加輸送槽送入主風管，與管內負壓氣流混合后進入分級機，分離下來的粗灰落入或送進粗灰庫，細灰在負壓氣流作用下進入兩臺并聯的旋風分離器，收集下來的細灰落入或輸送進細灰庫。含塵氣體經耐磨分選風機返回主風管，形成閉式循環，少量乏氣經放風管接入細灰庫，通過庫頂布袋除塵器過濾、凈化后排放至大氣。

選粉氣體與氣力泵氣體經后續風機進行內部大循環，氣體循環消耗動力較大，管道連接布置復雜，氣路阻力大，管路需要耐磨工藝制作。分選系統灰氣比(μ=1.2/1)和管路氣流速度(V=22 m/s)。分選系統具有以下特點：①設備結構簡單，沒有轉動部件，可實現粗、細灰分離。②分離效率高。③分選灰的品質高，對預分選的原狀灰品質適應性強。④能耗低。⑤設備運行穩定可靠，維護工作量很小。⑥耐磨損，使用壽命長[9]。

管道彎頭的彎曲半徑宜≮2倍的管道內徑，彎頭等應采用內襯耐磨陶瓷制造。分選系統的管道可采用螺旋鋼管，材質為Q235B，主管母體壁厚≮10 mm。旋風分離器內易磨損部件必須內襯高耐磨陶瓷，使用壽命≮20000 h。風機葉輪應采用Q345B(16 Mn)，表面熱噴涂高耐磨碳化鎢；機殼應采用Q355B)，內貼高耐磨陶瓷(易磨損部位)。葉輪和機殼的使用壽命≮20000 h。

采用雙套管密相輸送，灰氣比高，對于單管系統，輸送濃度高30%，節省輸灰氣量；輸送能耗低，相對于單管系統，能量消耗小約30%[10]。

2.2 粉煤灰細度調節手段

為使粉煤灰分選系統的成品灰細度達到國標Ⅰ級灰的粒徑要求，采用下列調節手段：①風量調節通過調節風機入口風門；②調節分級機的二次風量；③調節分級機導流板位置；④調換分級機渦流孔板；⑤調節原灰給料機的運行頻率。

由PLC實現對粉煤灰分選系統所有電動或電控工藝設備的自動調節、聯鎖控制、數據監視。相關人員在上位機對被控對象進行監控，包括設備啟、停控制，閥門打開關閉操作、設備啟停狀態、閥門開關狀態和主要工藝參數的監視，并完成設備的聯鎖保護。

2.3 細灰球磨機構造設計

本項目干灰磨細系統選用1臺套粗灰磨細能力約60 t/h的粉煤灰專用超細磨機，將入磨的粗灰在磨內經過研磨后，排出的粉料直接達到國標Ⅱ級灰(細度45 m，方孔篩余量12%～30%)的商品灰要求，并不再進行篩分或分選，直接送進細灰庫暫存。該細灰球磨機設計出力較大、細度要求高，對細灰球磨機的安全性、可靠性提出了更高的要求，細灰球磨機的構造設計考慮如下。

干灰細磨機本體由進、出料斗、轉動部、主軸承和傳動部等主要部分以及聯軸器、減速機、電動機等輔助部分組成。筒體由整體式鋼板焊接而成，為防止筒體磨損，筒體內裝有護甲，筒體上鉆有襯板螺栓孔。筒體襯板采用自固式襯板，并提供法蘭緊固螺栓和其它緊固件。

襯板材質采用材質采用TBMCr8(化學成分：C：2.1～3.6，Si：1.5～2.2，Cr：7.0～10.0，Mn≤2.0，Mo≤3.0，Ni≤1.0，Cu≤1.2)。襯板尺寸要求精確、外表面光潔，無氣孔、沙眼等制造缺陷。

襯板硬度：≥HRC56，緊固螺栓材質為35CrMo。

筒體鋼板材質Q235-B，厚度≮36 mm；地腳螺栓用Q235-B材質。

3 合理進行總平布置

由于場地限制，設備布置盡量往空中發展。經過多次優化，將分選系統的旋風分離器、分選機布置于細灰庫和粗灰庫的頂上 (系統立面布置見圖1) ，這樣流程設計簡單，分選后的灰直接落入灰庫 ，減少了中間運輸設備。 細灰球磨機單獨設置磨機房，布袋除塵器、細灰中間倉就近布置。

圖1 干灰分選系統立面布置

4 結論

在浙江石化廠粉煤灰分選及磨細項目中，通過從工藝、設備、運行等角度出發，較為全面地采取措施， 提高了設計的可靠性。由于系統的磨損較大，在設計時考慮了全面的耐磨措施，但是在提高設備運行可靠性的同時，無形中使得裝置的工程造價必然提高。