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粉煤灰磨前烘干选粉高细粉磨技术

水泥 2010-06-02

　　1 概述

　　粉煤灰是燃煤电厂中细磨煤粉在锅炉中的燃烧后的副产物，是一种活性矿物质细粉资源，也是我国最大宗的工业废弃物。主要成分为SiO₂、AC₂O₃和Te₂O₃，有些含较高的CaO，大于50%是粒径小于10mm球状铝硅酸盐玻璃球。对粉煤灰活性影响最大的还是粉煤灰的细度。粉煤灰的细度不同，对硅酸盐水化产物的影响也不同，细度愈细，其活性亦愈高，制成粉煤灰掺合料掺入混凝土后，不仅可以取代部分水泥，减少生产水泥的煤、电、石灰石等消耗，降低混凝土的成本，保护环境，而且可以提高混凝土的后期强度、改善新拌混凝土的工作性、改善混凝土的耐久性，生产高性能水泥。同时，由于粉煤灰中玻璃微珠在细粒范围内相对富集，致使细灰的需水量亦比粗灰的要少。

　　我国有数十亿吨已填埋的粉煤灰，每年排放的粉煤灰在4～5亿吨。目前国内粉煤灰的粉磨普遍存在效率低、消耗高，产品细度难以控制、需水量超标等问题。如何在粉煤灰细度上做文章，充分开发利用粉煤灰资源，不仅可解决目前资源紧张，而且对解决土地环境等问题都有很大益处。

　　2 粉煤灰高细粉磨难点分析

　　2.1 传统选粉机难以满足粉煤灰高细选粉需要

　　粉煤灰细度细、比重轻，和水泥生料的物理特性相差很大，而且对细度、比表的要求更高，普通水泥工业用选粉机难以满足其高细选粉要求，必须设计粉煤灰专用选粉机，才能满足粉煤灰高细选粉的需要。

　　2.2 粉煤灰磨机效率不高

　　由于粉煤灰粉磨在国内还刚刚起步，人们对其特点与规律的认识还比较肤浅，加上粉煤灰管磨机大多是由水泥管磨机转变而来，因此，目前国内粉煤灰管磨机，无论是磨内结构还是各项技术参数，与水泥磨比较都没有大的改变，缺乏针对性。粉煤灰管磨机完全套用水泥管磨技术，在理论上是不科学的，实践上不可能达到应有的效率。

　　2.3存量粉煤灰的烘干问题

　　国内粉煤灰烘干设备普遍烘干效果不好，主要有几大技术难题。一是粉煤灰太湿，水分高，周向扬料板结构不合理，热交换效果差。二是粉煤灰太细、太轻，烘干机不能用风，水蒸气不能及时排出，粉煤灰烘不干，导致烘干机前部温度太高，容易烧坏，除尘器温度太低，容易结露；烘干机风量过大，由于粉煤灰容重轻、颗粒细，很快就被抽走，根本没有烘干就到了布袋除尘器里面，把布袋堵死，导致风速下降，如何把握好风速就成了粉煤灰烘干的关键。三是烘干作业废气净化系统容易出现结露、湿底等现象，不仅影响生产，锈蚀严重，还缩短了设备的使用寿命，增加维修费用。

　　3 粉煤灰磨前烘干选粉高细粉磨工艺流程图

　　湿粉煤灰通过XH高效回转烘干机烘干，烘干后的粉煤灰通过MSC高效选粉机选粉，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库，不符合要求的进入WS粉煤灰专用球磨机粉磨。粉煤灰磨前烘干选粉高细粉磨工艺流程见图示。

　　4、存量粉煤灰的磨前烘干

　　粉煤灰烘干机的关键在扬料板。目前，国内大多数粉煤灰烘干机内部扬料装置均采取普通弧形扬料板，这种扬料板具有结构简单和对物料的适应性强等特点。但是，扬料的分散度低，均匀性差，不能形成理想的料幕。另外，也有采用部分格子式扬料板，它能使扬料部分较均匀，但扬料板受热易变形，焊缝开裂，而且不容易清理维护，特别是不适用烘干有粘性的物料。新型粉煤灰专用组合式扬料板，扬料角度大，物料抛洒性好，可根据物料在烘干机内不同的烘干区域，结合生产实际优化组合的一种新型扬料板结构，通过合理的调节物料在烘干机内的停留时间，实现物料在烘干机内的加速烘干、等速烘干和降速烘干，大幅度增加水份蒸发速度和强度，是烘干机提高产量的关键措施。

　　同时，新型粉煤灰专用烘干机在烘干机中间加装中心X型扬料板，进入烘干机的物料首先由周向扬料板带到一定高度，然后抛落扬料，抛落后的物料进入中部X型扬料板内，物料从上层X型扬料板再次抛落到下层X型扬料板，从而形成层层抛落物料，物料在烘干截面内呈雨状料幕，避免了烘干机热空洞的存在，起到了导向、均流和阻料作用。由于物料在X型扬料板内不断抛落，延长了物料在空中的停留时间，增大了物料与热空气交换的机会，从而提高了烘干机内热交换效率；同时，由于物料在X扬料板内反复抛落，起到了一定的分散作用，烘干效果大大提高。特别是中心X型扬料板有类似于磨机隔仓板的作用，具有控制烘干机内粉煤灰流速，平衡机内风速的突出优点，是新型高产节能粉煤灰烘干机技术的一大亮点。

　　5、粉煤灰的磨前选粉

　　5.1 O-X涡旋式煤灰选粉机结构组成

　　O-X涡旋式粉煤灰选粉机分级装置是O-Sepa式的直笼形转子。在转子下方设有螺旋桨撒料盘。在主机的四周均布四只高效成品收集旋风筒，旋风筒与高压离心风机由非标管道联接，构成循环风的通道。结构如下图所示。

　　5.2工作原理

　　原灰由进料口喂入选粉机后，穿过转子经下料管落到撒料盘上，在旋转的撒料盘及风机产生的高速旋转气流作用下，向上抛撒，物料中部分粗颗粒在离心力作用下在此区域被甩出分离，落入粗粉锥形成粗粉。其余物料被气流带入主分级区，在平面涡流选粉力场的作用下，粗粉被分离，进入粗粉管道。细粉则通过旋风筒收集进入成品。分离后的净气流通过风机循环进入选粉机。

　　5.3性能特点

　　1）采用大直径的撒料盘增强选粉机的分散能力。

物料在选粉机内充分均匀的分散开是各种选粉机工作的基础，大直径的撒料盘提高了选粉机分散能力使物料颗粒悬浮于气流中，为精确高效选粉创造了良好的条件。

　　2）自带成品收集旋风筒，简化工艺布置，减少设备投资。

　　通常O-Sepa高效选粉机后部需配置一台与选粉机处理风量相当的大型布袋除尘器，用于成品收集，其系统设备投资太高。O-X涡旋式选粉机配套了多只高效低阻的旋风筒用于收集成品，用其可收集比表面积达600㎡/㎏～700㎡/㎏的粉煤灰成品颗粒。

　　6、粉煤灰的高细粉磨

　　6.1 当前粉煤灰磨机存在的主要问题

　　6.1.1 磨内物料流速过快

　　粉煤灰的颗粒组成为：玻璃微珠；海绵状玻璃体（包括颗粒较小、较密实、孔隙小的玻璃体和颗粒较大、疏松多孔的玻璃体）；炭粒。我国电厂排放的粉煤灰中微珠含量不高，大部分是海绵状玻璃体，颗粒分布极不均匀，一般在1mm以下，比表面积130㎡/㎏以上，经选粉后粉煤灰进入磨机细度更细，比表面积在300㎡/㎏以上，加上粉煤灰表面光滑，含有大量球形玻璃体，流动性能好。粉煤灰流动速度快，容易造成煤灰在磨内停留时间过短，粉煤灰还没来得及磨细就出磨了，产品细度容易跑粗。同时，磨内存料量少，料球（段）比严重偏低，管磨机的粉磨能力难以发挥。

　　6.1.2 严重的过粉磨

　　在粉磨过程中，物料在磨内沿着磨机从磨头到磨尾的细度由粗到细，直至出磨细度为合格料。从同一点的横截面上来看，物料颗粒粗细悬殊，细度极不均匀。在粉煤灰管磨机后仓内的每一个横截面上，45μm以下的合格料都占大多数，但同时也存在一定量的不合乎细度要求的粗物料。要达到出磨细度的要求，只有延长粉磨作业的时间来完成。这样，普通粉煤灰管磨机内必然严重过粉磨，导致产品产、质量下降，电耗上升。同时，由于部分粉煤灰被过度粉磨，产品比表面积过高，需水量超标，粉煤灰产品的性能及经济价值下降。

　　6.1.3 系统参数不合理

　　开流粉煤灰管磨机的主要技术参数：仓长比、研磨体级配、填充率和磨内风速等。普通粉煤灰管磨机常见的问题是仓长比不合理，粗磨仓过长，造成各仓能力不平衡，粗磨能力有余而细磨能力不足；一仓研磨体级配有误，最常见的是使用的球径偏大，粉磨能量过多地消耗在球砸球，球砸衬板上；磨内风速过高。由于粉煤灰比重小、重量轻，很容易被风带走，一旦磨内风速过高，很多粉料没有被足够的研磨，就被风带出磨外，细度跑粗，产品质量难以保证。

　　6.2 WS粉煤灰磨机提高粉磨效率的技术措施

　　6.2.1 控制磨内物料流速

　　新型控流型双层隔仓板，能根据磨机的工况自动调节前仓流到后仓的粉煤灰流量，当前仓物料存量较少时，通过隔仓板的料量就少，当前仓物料存量较多时，通过隔仓板的物料流量就大，物料通过量的多少由前仓的料位决定的，自动调节前仓的存料量，保证前仓粉煤灰有足够的粉磨时间和适宜的料球（段）比，大幅降低了生产噪音，改善了工作环境。

　　多仓磨中，配用具有流量调节功能的溢流型双层隔仓板与其前后仓研磨体的装载量相互配合，可有效地控制物料的流速。溢流型双层隔仓板与其前后仓的研磨体装载量配合，使后仓的研磨体的填充率高于前仓，即可有效地控制溢流型双层隔仓板前仓的存料量和物料进入后仓的流量，保证溢流型双层隔仓板前仓物料有足够的粉磨时间和适宜的料球（段）比，从而提高研磨效率。

管磨机的溢流型出料篦板，能有效的保证管磨机尾仓存料量的高度，确保其有适宜的料球（段）比和较高的粉磨效率，在空磨时又能将物料顺利的排出磨外。

　　6.2.2 提高粉磨效率，减少过粉磨。

　　通过控制磨内物料流速已经提高了粉磨效率，但这还不够，必须进一步提高粉磨效率，减少过粉磨。

　　合理确定WS粉煤灰磨机各仓室的长度。根据出磨成品的要求和粉磨系统的具体情况，以保证管磨机各仓室粉磨能力的平衡为目标，来具体确定管磨机各仓室的长度，确保各仓能力平衡，可有效的发挥管磨机的能力减少过粉磨。

　　合理选择管磨机各仓室衬板。由于粉煤灰的粉磨已经对破碎没有要求了，提升能力强的衬板已经不能适应粉煤灰的粉磨要求了，专为粉煤灰管磨机研制的专用衬板，能适应粉煤灰粉磨过程的特点，提高粉磨效率。

　　通过设置活化圈（环）和研磨体级配等措施抑制过粉磨现象，达到提高磨机粉磨效率的目的。

　　管磨机的通风要合理，风速不能过高，只要能将合格细粉及时排出即可。

　　7 应用实例：

　　四川江油天烨建材有限公司，2009年初新上了一条超细粉煤灰生产线，采用了高产节能粉煤灰烘干机技术。粉煤灰原始水分20%～25%，在堆场放置后再进入烘干机烘干。烘干机规格φ2.2×16m，配置KF22高温快速沸腾炉和除尘PPC96-7除尘器。目前，烘干机产量20t/h，初水分17%～18%，终水分1%～2%。配套粉煤灰磨机规格φ2.2×7.5m，收尘器PPC64-4，现磨机产量18t/h～20t/h，粉煤灰比表面积600m²/kg～650m²/kg。2009年底四川江油富贵建材有限公司在此基础上，又再上了2条粉煤灰微粉生产线，均取得满意的技术效果。

　　江苏宜兴电厂新上一条粉煤灰高细粉磨生产线，粉煤灰由于采用干排工艺，无需烘干直接粉磨，可取代矿粉在磨机后掺10%～15%。φ3.2×13m新型WS高产高细粉煤灰球磨机，装载量120t，采用新型磨内结构，粉磨粉煤灰至比表面积600m²/kg～650m²/kg，产量80t/h～90t/h。目前，江苏地区矿渣90元～100元，粉煤灰30元～40元，用粉煤灰部分取代矿渣，经济效益十分显著。

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