粉煤灰烘干分选磨细设计方案

粉煤灰烘干分选磨细设计方案

盐城紫光公司    王玉刚

*章  总论

*节 编制依据和原则

1.编制依据

国家标准：《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-91）；

2．编制原则：

（1）体现“社会经济效益、环保效益和企业经济效益并重”的原则；

（2）生产国家鼓励的利废产品，完全符合国家产业政策；

（3）体现电厂符合国家可持续稳定增长需求；

（4）充分考虑项目在技术上的先进性，以及经济上的合理性，确保稳定生产高质量产品。

第二节项目背景及发展概况

1、项目背景

淮南电厂原有粉煤灰系统分选设备选型较小，其大部分粉煤灰都是加水湿排出去或底价原灰卖出，没有充分利用粉煤灰的潜在价值，从而造成资源的浪费。我们根据贵司实际情况建议采用烘干分选磨细工艺，将湿排灰库里的粉煤灰烘干后磨细分选出I级II级粉煤灰，用于商品混凝土或水泥厂作混合材料，以提高粉煤灰的利用价值。综合利用粉煤灰，使其变废为宝，即改善了环境，又增加了经济效益，还延长了灰场使用年限。为此公司有关人员走访周边地区的发电单位，对粉煤灰利用情况和市场状况进行了综合察调研结果表明：粉煤灰综合利用已初具规模，经济效益非常可观。调研认为，采用先进技术和成熟设备对粉煤灰进行分级处理，并按用户要求回收符合国家标准（GB1596-91）《用于水泥和混凝土中粉煤灰》所规定的的I、II级商品灰，用作建材行业和混凝土工程掺合料。通过形态效应、活性效应、微集料效应，对混凝土起到提高和易性、增强致密性，方便浇灌。同时还可提高混凝土的抗渗、抗硫酸盐腐蚀能力。粉煤灰在降低混凝土需水量的同时提高了砼后期强度，并减轻加收缩引起的裂缝和混凝土构件的碱集料反应。

2、发展概况
　　调研显示，工业发达国家已经把粉煤灰视为一种矿物资源加以开发利用。因为粉煤灰颗粒多数为空心微珠，这种空心微珠具有颗粒细、质量轻、耐高温、绝缘隔热和抗压强度高等特点。因而粉煤灰可以广泛适用于建材、化工业、冶金、汽车和航空等领域，是一种多功能可利用的工业材料。随着我国粉煤灰综合利用技术的日益成熟和推广，粉煤灰综合利用已经不仅限于环保的要求，粉煤灰综合利用的巨大的经济效益已经得以体现。在我国东南沿海及一些发达地区粉煤灰成品细灰甚至出现供不应求的局面。现国内大量燃煤电厂所排放的粉煤灰原灰，其细度值一般在20%～50%之间变化（325目筛余），达不到国家标准（GB196-91）规定的一级灰和二级灰要求。各电厂一般采用粉煤灰干法分选技术将原灰进行粗细分离以获得成品细灰，获得一定经济效益。但分选后的粗灰（一般细度值65%左右），并未得到充分利用，一般仍就地排放或者低价售出，甚至成为企业的包袱。利用粉煤灰专用超细磨机将原灰或分选后的粗灰为主的混合料进行超细研磨，使之具有一定的水硬活性，生产出能配制高性能砼的高级掺合超细灰，达到粉煤灰完全利用的目的，创造更大的经济效益。目前，我国开发利用粉煤灰较其他传统矿物资源要晚一些，而比较成熟且应用较为广泛的是粉煤灰分选技术。近年来，国内运用分选磨细技术将粉煤灰合理细化，大量用于三峡工程、商品混凝土搅拌站、高速公路、一般水利工程及水泥厂作掺合料。市场覆盖面较宽，具有较大的适应性。
　　据不完全统计，国内粉煤灰分选磨细工程已投产和在建的项目多家，主要分布在我国东部沿海、中部和东南部地区。福建省境内已投运分选磨细工程的大电厂迄今还没有。用球磨机进行粉体磨细，这在建材行业已经应用多年，技术成熟，磨机产品已经相对系列化。借鉴国内外多种高细高产水泥磨机的原理和结构，盐城紫光公司科研部门联合了国内粉煤灰综合应用**的院校南京工业大学材料科学系，成功研制开发了粉煤灰粉磨技术，将燃煤电厂排放的原灰或者粗灰进行磨细，达到成品灰细度。由于电厂经过分选的粉煤灰粗灰里还含有大部分细灰，在球磨机前增设一台分选设备，先将粗灰里的细灰选出来，粗灰回球磨机进行研磨，研磨过的粉煤灰再次进行分选，分选后将粗灰再次重新返回球磨机进行超细研磨，生产出能配制高性能砼的高级掺合料（微粉），大大提高了粉煤灰综合利用的经济效益，能够实现粉煤灰的全部综合利用。
　　粉煤灰是碾压混凝土中的主要掺合料，由于其具有活性，能与水泥水化物中的氢氧化钙发生二次水化反应，生成稳定的水化硅酸钙和水化铝酸钙，因此，对改善混凝土的技术性能尤其是长龄期强度起着很需要作用。高铁在建工程中压混凝土配合比设计采用高掺粉煤灰方案,以提高混凝土的后期强度和抗折性。近几年随着掺粉煤灰混凝土技术的不断发展，对粉煤灰混凝土耐久性的问题，特别是粉煤灰利用问题的研究进一步深入，国内外高掺粉煤灰的混凝土试验研究成果告诉我们，提高混凝土中粉煤灰的等级，即在混凝土中采用I级或准II粉煤灰，可以显著提高混凝土的抗折抗压性能。
 

第三节 项目的必要性
　　调研结果表明，采用先进的粉煤灰分选磨细技术和国内成熟设备，与1000m3拟建灰库配套，设计50T/H生产能力烘干分选磨细系统，生产I级商品灰年产约30万吨，不仅使剩余灰渣变废为宝，而且还改善了环境，延长了灰场使用年限，经济效益也可观。鉴于粉煤灰综合利用项目属国家政策优惠、鼓励的项目，有其明确的执行标准，加之粉煤灰分选磨细技术在国内已相当成熟和完善，公司地处淮南及周边市场具有发展前景和买方市场，完全符合贵司可持续发展要求。因此，建设该项目是必要的。

 第二章 市场分析与价格预测
　*节 市场分析
　　据调查，安徽省全境目前尚没有建成一家具有规模的粉煤灰烘干分选磨细生产线，011年新建工程开始全面进入用灰高峰，预计3年内共需I,II级粉煤灰300-400万吨，工程考察用户为沿海及京津地区电厂，市场机会难得，竞争相对激烈。但是应该看到，我们有着交通便利及价格优势。只要准确把握市场方向，充分调动积极因素，发挥优势、多种途径、多方协作、顽强竞争，就一定能够争取市场的主动权，而且电厂地处淮南有较大的发展空间。

第二节 价格预测
　　

预测销售价格如下：
　　 灰级　　　　销售方　　　　　　    未来销售价
　　I级散装　　　120　　　　　　　　   180元/吨
　　I级袋装　　　  　　　　　　　　　  190元/吨
　　II级散装　　100　　　　　　　　　 160元/吨
　　II级袋装　　　　　　　　　　　     170元/吨
　　 超细灰（散装）150　　　　　　　　　 200元/吨
　　
 

第三章 生产规模、分选系统及产品方案

　*节 生产规模
　　根据淮南电厂粉煤灰的排放量和湿灰场贮存量，按日处理1000吨计量，考虑到市场容量及粉煤灰综合利用长远规划、科学合理配置，生产规模定为年产30万吨细灰。设计配置50T/H分选系统，日处理灰量为1000吨。

第二节 分选磨细系统工艺流程

如图所示：系统由原灰场取灰，经提升机一进入烘干机进行烘干，烘干后的粉煤灰再由提升机二入原灰库储存，原灰库的粉煤灰经螺旋给料机给料，电子称称重后由空气斜槽输送入磨头提升机，由提升机喂入分选机进行磨细前的分选，分选后的粗灰经空气斜槽送入磨机进料口，进入球磨机研磨，经磨机研磨后的物料中含有大量细灰，再次由提升机喂入分选机分选，分选出的细灰经后续输送设备送入成品灰库，磨机尾部配有气箱脉冲收尘器进行磨机通风除尘，除尘器收集的细灰由底部布置的空气斜槽送入成品库提升机。

 第三节 产品方案
　　根据市场需要，可生产I级、II级和超细级商品灰。
　　

第四章 烘干分选磨细主要设备简介

*节ZGH粉煤灰专用烘干机

ZGH高效烘干机是我司引用德国克虏伯型热交换器技术，自行综合研制成功的新型烘干设备。本烘干机在结构形式上独特新颖，在技术性能上处于国内同类产品中的领先地位，主要用于建材、化工生产中的粉煤灰、粘土、矿渣、煤炭和矿石等物料的烘干；也可完成化工生产中硼矿石、硼粉的焙烧，以及粮食部门的烘干。

1. 工作原理:

ZGH高效烘干机是由三个不同直径的同心圆彼此相嵌组合而成，做为烘干机的主体。主体通过两端的轮带水平旋转在两端的四个托轮上，筒体的入料端设有燃油、燃汽、燃煤等热风炉装置。卸料端设有防尘罩及自动下料装置。防尘罩通过管道与除尘器相联，除尘设备、喂料设备及输送设备可根据用户工艺条件和要求另行设计。

ZGH粉煤灰烘干机的烘干过程是这样实现的，被烘干的物料由入料端喂入烘干机内筒，物料通过内筒的螺旋导向板进入内筒，内筒内部设有许多螺旋状扬料板，物料通过筒体的回转，被扬料板不断的拨起并作纵向运动，物料到达内筒的左端因自重的作用落入中筒，对过导向板，在筒体回转作用下物料被推回中筒，在中筒扬料板的作用下物料向右运动，直到中筒右端，物料在自重作用下落入外筒。同样道理，物料在外筒螺旋扬料板的作用下折回向左运动，直到外筒左端。在封堵外导料锥的作用下落入出料端筒体内。烘干机主体的1、2、3、三个同心圆筒内，设有不同数量、不同角度的曲面螺旋状扬料板，每个筒体的端部设有导向板。套筒式短筒烘干机的主体通过两个减速电机，分别驱动两端的两个传动托轮，使轮带绕中心转动。待烘干机的湿物料经喂料设备，入料管喂入内筒的入料端，湿物料通过螺旋导向板迅速推向螺旋扬料板，随着筒体的旋转，设在四个筒内的螺旋式扬料板臻使物料被举升的同时，不断的翻滚、抛散并向出料端作纵向运动。与此同时从热风炉来的热气流，先后进入内筒、中筒、外筒与物料进行强烈的热交换。由于金属钢板比被烘干的物料导热快，筒体的钢板、扬料板首先受热，然后又把热量以传导和辐射的方式传给物料，物料受热后温度升高，当温度升高到水份蒸发的温度时，水蒸汽从物料中分离出来，随烟尘经除尘器后排入大气中，从而达到物料烘干的目的。

二.主要特点：

1 设备所需投资是国外进口产品1/6。

2 物料终水份确保1%以下，是干混砂浆及矿渣粉生产线首先产品。

3 筒体自我保温热效率高达80%以上（传统单筒烘干机热效率仅为35%）提高热效率45%。

4 燃料可适用煤油汽。能烘干20mm以下的块料粒料粉状物料。

5 比单筒烘干机减少占地面积50%左右，土建投资降低50%左右，电耗降低于60%。

6 采用和合金钢板制造比普通钢耐磨4倍。

7 可根据用户要求轻松调控所需要的终水份指标。

8 出气温度低，除尘设备使用时间长。

9 无需大小齿轮转动，采用拖轮转动

三. 烘干系统在生产中应注意的问题

1、初水份的控制。从电厂刚刚排放出来的湿粉煤灰水份一般在45％左右。这时立即烘干，生产成本较大，对设备亦构成较大压力。在通风良好的地方堆放15天左右，使水份下降至15-20％左右，再进行处理。

2、除尘器的选型。因粉煤灰颗粒细、密度轻，干燥后在负压状态下，易被气流带走，导致流体介质发生变化，且含尘气体水份较大。除尘器应依据上述工艺状态进行选择。

3、干料输送设备应注意密封。

4、热风炉的选择。热风炉应选用效率高，能充分燃用劣质煤，操作方便的炉型。我司建议采用煤气化炉,其环保没有污染煤耗低.

四.设备参数

根据贵司生产实际情况,可选用我司生产的ZGH￠3.6×10M高效烘干机,其技术参熟如下:

生产能力；40-50T/H   物料初水分：小于15%   物料终水分：1%

外筒直径：  ￠3.6M     外筒长度： 10M       筒体转速：4-10

电机功率： 15×4    减速机    :XWD-15W-5  速比:29

烟气处理风量:90000m3/h                      热风炉:沸腾炉

.因粉煤灰比重较轻,烘干机除尘器选型要比标准设定大一个型号,烟气处理风量:107600m3/h较为合适.

第二节粉煤灰球磨机磨细系统

粉煤灰超细球磨机系统主要由原灰仓，辅料仓、螺旋给料机、电子计量称、粉煤灰专用球磨机、选粉机、气箱脉冲布袋除尘器、引风机、螺旋输送机、斗式提升机、给料机、控制系统等组成。
   系统直接由原灰仓下取灰，经螺旋给料机给料，电子称称重后由空气斜槽输送进入磨头提升机，由提升机喂入选粉机进行磨细前的分选，分选后的粗灰经空气斜槽送入磨机进料口，进入球磨机研磨，经磨机研磨后的物料中含有大量细灰，再次由提升机喂入选粉机分选，分选出的细灰经后续输送设备送入成品灰库，磨机尾部配有收尘系统进行收尘，采用此种闭路研磨工艺与开路（无选粉机）系统相比可提高台时产量30～40%以上，是粉煤灰磨细深加工的理想设备。

粉煤灰磨机，由给料部分、筒体部分和出料部分等工作部分以及轴承座、大小齿轮、减速机、联轴器等传动部件、电机、电控部分等组成。(可利用二手磨机改造)

根据贵司实际情况建议采用先分选后磨细工艺,可降低球磨机的规格,建议采用Φ3*11M球磨机,其参数如下:

生产能力:40T/H     装机功率:1250KW   研磨体:100T

细度(0.045筛余):   10%     磨机转速:    21

注:磨机选型需跟据粉煤灰原灰细度来定,如原灰细度较细则磨机选小一规格,因为我司采用的是先分选后磨细的闭路循环粉磨工艺.

第三节  分选机设备

ZG高效涡流分选机是盐城紫光建材设备有限公司在2002年引进代表当今分级领域*先进的日本小野田O-Sepa选粉机和丹麦史密斯公司Sepax选粉机的技术基础上，经消化吸收、自主创新开发成功的一种新型高效分级设备，其分级效率达到90%以上，料气比达到2.0～2.5Kg/m3干空气.

一.与现行涡轮分级机相比具有以下突出的优点：
  1、涡轮分级机存在边壁效应：现行的涡轮分级机只相当于在旋风筒中部增加了一只旋转的涡轮装置，混合煤灰的含尘气体切向进入旋风筒后即产生高速旋转，粗颗粒在离心力的作用下被抛向壁面落下，同时由于边壁效应的影响，靠近筒壁的细灰也在离心力的作用下被抛向筒壁混入粗灰中，造成细灰分选不干净。

2、气流旋转存在速度梯度：由于分级区域是涡轮外缘与筒壁之间的环形区域，气流仅从一个切向进风口进入，因此在进风口区域气体速度较高，而远离进风口则气流速度较低，这就形成了环形分级区内流场不稳定，从而影响分级效率。
  3、形成不了平面涡流：现行涡轮分级机的涡轮仅是一个简单的直笼形转子，无水平隔板，分级叶片也是用扁钢做成，从而使形成的旋转气流不是平面涡流，而是螺旋气流，并且在笼子上部吸进气体的流速较快，而下部吸进的气流速度要慢些，因而影响分级效率。
  4、不能有效地对粗灰进行清洗，现行的涡轮分级机在分级筒的下部设计了切向进入的二次风对粗灰进行清洗，而这股二次风如果风速很高，很容易将下落的粗灰大量扬起，从而抗干扰分级区上部的物料分级，如果风速较低，则起不到对粗灰的清洗作用。
ZG高效涡流分选机则完全克服了涡轮分级机的这些缺点.其特出优点在于：

1、通过*优化的风速，充许更多的物料直接进入选粉机，因此更适应大规模生产的需要，且其分极性能十分稳定。可提高粉磨系统产量30% 至50% 。物料通过流化床-悬浮分散-异形导向叶片，物料得到充分分散，回磨粗粉料中的细粉残留量极少，即其特劳姆曲线陡峭，选粉效率可达90%。

2、ZG高效涡流分选机与尺寸相近的离心式、旋风式、转子式选粉机相比，产量要高得多，因而更适应大规模生产的需要。先进合理的结构允许选粉风量、产量和喂料量在较大范围变化而不影响选粉效率，其分级性能十分稳定。
  3、分级原理先进。结合多种选粉原理，采用航空空气动力学分析方法对整个流场进行了优化设计，使得设备阻力显著减小著选粉效率更高。节能降耗非常明显。选粉机转子内装有获得国家专利的涡流整流器，转子内的气流相对转子只上升不旋转，利用气流进转子后内因动量矩减小对转子的推动力，节省驱动功率和减少磨损。物料经过两次选粉区选粉，分级精度更高、更精确。

4．特殊的气流密封，分级流场气流速度稳定，物料分布均匀，旁路值大于或等于50%，保证了成品粒度10～80um之间任意可调。成品中不含粗颗粒，使*有利于煤灰质量提高，因此有助于提高水泥强度等级，或在保持水泥强度等级不变的情况下增加煤灰的掺入量而降低成本。

5、设计的直笼转子是一个由多层水平隔板与竖直异形分级叶片组成的笼形转子，水平隔板使分级区域的气流形成稳定的水平涡流，异形分级叶片使得从笼子表面进入笼子内部的分级气流在任何一点都保持相同的流速，其相对速度差＜5%，因此分级区域的流场均匀而稳定，因而分级精度很高。
   6、由于流场均匀稳定，气流旋转速度较高，所产生的离心力和气流向心吸力都很强，因而分级精度很高，并且料气比可达到2.0～2.5，较涡轮分级机的料气比（0.7～1.0）要高出2～3倍，分级的用风量仅是涡轮式分级机的一半，因而系统能耗大大降低，处理能力达60T/H的分级系统能耗仅120KW，处理能力达40T/H的分级系统能耗仅100KW。

7．分选机主轴采用变频调速，细度调节方便，灵敏可靠，调节范围宽，5-80um可任意调节。

8..系统采用模拟屏+PLC方式控制，投资较少但操作方便、运行更安全可靠.

二.ZG-750型高效涡流分选机性能参数：

*大处理量：150 t/h       产品细度(0.045mm方孔筛筛余):0-3%

主轴电机：37kw ;      型号：YCTL250-4A；  转速: 132-1320 r/min

第五章投资估算、经济成本及效益分析

*节投资估算

项目总投资809万元人民币，其中：
　　1、全套设备779万元（含厂方安装指导及调试，含二座1000T新建灰库）；
　　2、控制室、辅助设施（灰场及平台）1000m3，按300元/m2工程造价计30万元.
　　　　合计：809万元人民币

第二节经济成本分析

1、人工费用按年产30万吨组织劳动人员定额，全年生产300天，工作20小时/天的成本预算：
          经理1人  设备操作人员12人 销售员2人
          财务人员会计、出纳各1人   司机1人    机修人员2人
          共计19人    月薪2000元/人
          劳动人员定额工资45.66万元/年

2、动力消耗：全套设备能耗2015.9KW。
全年动力费用：2015.9千瓦×20小时×300天×0.55元/度=665.25万元

3、烘干煤耗:30万吨×20KG/T×500元/吨=300万元

4、企业管理费用：10万元；

5、销售费用：30万元；

6、合计：1040.85万元。

注：原料（粉煤灰）成本暂时忽略不计。

第三节效益分析
　　1、年销售收入：每吨细灰售价按100元计算
　　　　年销售收入=100元/吨×30万吨=3000万元
　　2、效益分析：年销售收入-综合成本=3000万元-1040.85万元=1959.15万元

第六章 结论

   投资建设粉煤灰分选项目，利用电厂粉煤灰，完全符合“社会效益、环保效益和企业经济效益并重”的原则，充分体现电厂可持续稳定地增长。建设该项目，政策上可享受国家一系列现行优惠政策；建设该项目，技术上先进合理，且投资回收期短；建设该项目，社会效益和企业经济效益可观，且抗风险能力强。因此，该项目是可行的