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由上述分析可知，粉煤灰的细度和烧失量是影 响粉煤灰需水量比的主要因素，因此，降低粉煤灰的细度、降低粉煤灰的烧失量和增加其球形颗粒含量等成为降低粉煤灰需水量比的主要措施。 1 通过磨细工艺降低粉煤灰需水量比 磨细工艺对粉煤灰需水量的影响主要有两方面。 ( 1) 通过磨细工艺，可打碎粉煤灰中的多孔状 无定型熔融渣，降低熔融渣的毛细管吸水效应，还可打碎粉煤灰中的组合粒子，使包裹在组合粒子中的玻璃微珠释放出来，玻璃微珠能够使新拌混凝土或砂浆中水泥颗粒的絮凝结构解絮并分散颗粒，增加润滑作用，从而改善新拌混凝土或砂浆的需水量比和流变性能，发挥粉煤灰的形态效应。 ( 2) 通过磨细工艺，粉煤灰的部分颗粒破碎，比表面积增大，加水拌合时其颗粒表面吸附的水也随之增加，即增大了粉煤灰的需水量比。若生产过程中粉煤灰的磨细时间过长，将造成粉煤灰比表面积过大，不仅会使成品灰的需水量比增大，也增加了电耗。因此，选用合理的工艺，将合格的成品及时排出粉磨外，避免过磨细现象，对有效控制需水量比极为重要。 合肥水泥设计研究院开发了半终磨细工艺流程，先将粉煤灰中的合格细粉分选出来，然后对分选后的粗粉进行磨细，有效降低了过磨细现象。实践表明，相对于传统的开路磨细系统和先磨细再分选的闭路系统，该工艺不仅可有效降低粉煤灰的需水量比，而且有利于提高系统的磨细效率，降低电耗。传统的闭路磨细系统和半终磨细系统工艺流程分别如图4、图5 所示。   大唐国际张家口发电厂建成了年产72 万tⅠ级粉煤灰的半终磨细生产线，通过先分选后磨细的方式，有效地保持了原灰的颗粒形貌，在确保产品细度的条件下，既提高了粉煤灰的活性，也使其需水量比不超标。此外，实践发现，粉煤灰产品粒度的均匀性和颗粒的球形度是决定粉煤灰需水量比的关键。 2 通过降低残炭含量降低粉煤灰需水量比 降低残炭含量的工艺方法主要分为热处理和原灰分选处理两类。 2．1 热处理 粉煤灰的热处理包含两个方面。 ( 1) 在锅炉外对粉煤灰的热处理工艺，即对粉煤灰进行再加热，去除粉煤灰中的未燃炭，从而有效降低粉煤灰的烧失量。Ｒichard E． John设计了一种粉煤灰热处理工艺: 热处理器对粉煤灰加热去除未燃炭，接着冷却后送至储灰仓。在该工艺中，加热器采用电加热，炉膛内温度超过1 000 ℃，系统配备粉尘回收和粉煤灰水冷却系统。虽然该工艺达到了降低粉煤灰中未燃炭含量的目的，但能量消耗较高，需考虑成本。 ( 2) 通过调节锅炉的燃烧参数达到降低未燃炭含量的目的。粉煤灰未燃炭含量高的原因有以下几方面: 1) 锅炉内总配风量不足，致使氧含量不足; 2) 燃料和炉内空气分布不平衡( 某些区域氧含量偏低) ; 3) 漏风带入氧气，造成氧含量虚高; 4) 入炉煤煤粉粒度过大，导致一定时间内煤粉燃烧不充分; 5) 粉煤灰中未燃炭含量与烟气中NOx含量的关系成反比。图6 为氧含量、煤粉粒度与烧失量的关系图，由图6 可以看出，随着煤粉粒度的降低和氧含量的增加，粉煤灰烧失量呈下降的趋势，且降低煤粉粒度的效果更加明显。  目前，电厂锅炉运行的最大挑战是既要降低NOx排放量又要保证煤粉燃烧充分。鉴于此，通过调节锅炉的燃烧参数来降低未燃炭含量相对比较困难，而提高入炉煤煤粉的粒度则更加有效。 2．2 原灰分选处理 钟晓亮研究发现，粉煤灰的含炭量与粒径的关系存在一定规律，该研究中的所有锅炉的分布趋势基本稳定，不同锅炉之间有一定的差别; 各粒径组的含炭量都是随着粒径的增大而增大，增长的幅度随总体含炭量的增大而明显增加，这说明粉煤灰含炭量增加的主要原因是大颗粒煤粉燃烧不充分。此外，研究还发现，从各粒径组的含炭量占总体含炭量的比例变化趋势看，不同锅炉之间有很大的差别，但若以80 μm 为界，分为较大粒径组和较小粒径组，所有锅炉均有一个相对稳定的趋势，即未燃炭集中在较大粒径组。 粉煤灰的烧失量随着粒径的增大而增大，这也有利于对粉煤灰的原灰进行分选处理。Oscar E．Manz提到，目前有两类比较常见的分选处理工艺，即基于摩擦静电的干法分选工艺和基于泡沫浮选的湿法分选工艺。 摩擦静电的干法分选工艺不利用化学试剂，性能可靠且工艺简单。张全国等人在粉煤灰静电分离脱炭方面做了大量试验研究。该团队建立了国内第1 台粉煤灰高压静电分离中试装置，对粉煤灰颗粒摩擦荷电机制、摩擦带电状况、摩擦带电器及进行电选的可行性进行了研究。运用流体力学理论及电场理论分析和计算了粉煤灰颗粒在高压电场中的运动规律; 然后进行粉煤灰脱炭系统工况参数的优化试验，确定电压、极板间距、摩擦材料、粉尘质量浓度对系统结果的影响，优化粉煤灰电分离脱炭装置工况参数。研究证明，粉煤灰电分离脱炭装置从技术层面上是可行的，装置运行试验能将粉煤灰中炭的质量分数从9.5%降为3.2%，脱炭率为64. 64%，产率为38.86%。 在循环流化床锅炉粉煤灰摩擦电选脱炭方面，李海生首次运用非接触式红外热成像技术手段研究摩擦带电器中的气固两相流温度场分布，以评价颗粒在摩擦带电器内的摩擦、碰撞效果，并结合数值模拟结果探究摩擦碰撞高效区的形成机制。该方法对研究气固两相流、循环流化床锅炉粉煤灰颗粒强化带电和高效脱炭具有明确的指导意义。 泡沫浮选的湿法分选工艺主要用于处理贮存粉煤灰，处理后将其变成有用的粉煤灰产品和碳基固体燃料。罗道成等人采用了“一粗一精一扫”全浮选流程对粉煤灰中未燃炭的浮选进行了试验研究。试验结果表明，该方法可以有效提高粉煤灰中未燃炭的回收率，既可获得一定质量的高品质炭粒，又可有效降低粉煤灰中的含炭量。但是经过浮选后的粉煤灰为浆液状态，无法直接应用于水泥或者混凝土中，需要做其他方面的应用处理，这也是需要考虑的问题。 来源：《粉煤灰需水量比的影响因素及降低措施》，作者张雪，陈仕国，王群英等 |
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