專利名稱：粉煤灰靜電脫炭方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種粉煤灰靜電脫炭方法及其裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)煤和耗煤大國(guó)，以煤為電力生產(chǎn)主要燃料的基本國(guó)情在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)不會(huì)改變。因此，隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，帶來(lái)了粉煤灰排放量的急驟增加。1995年全國(guó)電廠粉煤灰排放量達(dá)1.25億噸，2000年達(dá)到1.53億噸，2010年將達(dá)到2億噸。隨著粉煤灰排放量的逐年增加，粉煤灰的處置和管理帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)等諸多方面的問(wèn)題。每貯存1萬(wàn)噸粉煤灰占地1334m2以上，造成資金和土地資源的浪費(fèi)，更重要的是造成了嚴(yán)重的大氣污染、土壤污染和水資源的污染，危害人類健康，破壞了人類生存環(huán)境。另一方面，粉煤灰作為一種特殊的固體廢棄物，由于其本身所具有的資源化特性，又是一種有較大利用價(jià)值的潛在資源，在許多領(lǐng)域尤其是建筑材料、筑路等方面可以作為原材料或替代材料而得到廣泛利用，特別是政府一系列粉煤灰綜合利用政策法規(guī)的出臺(tái)，使我國(guó)的粉煤灰資源化利用事業(yè)得到快速發(fā)展，2000年我國(guó)的粉煤灰資源化利用率已超過(guò)60％，但粉煤灰資源化的總體水平(如技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)效益水平等)還比較低。
粉煤灰中炭的存在不僅浪費(fèi)了能源，而且嚴(yán)重影響了粉煤灰的品質(zhì)。有機(jī)炭組份穩(wěn)定性較差一向被認(rèn)為是對(duì)混凝土有害的物質(zhì)。通過(guò)大量研究工作盡管證實(shí)粉煤灰中的炭份變成焦炭那樣的物質(zhì)以后，其體積是比較安定的，也不會(huì)對(duì)鋼筋有害，但是惰性炭份增多，將導(dǎo)致粉煤灰活性成份減少，炭粒的平均密度只有1.5g/cm3，如以體積計(jì)算，粉煤灰中炭份比例要比采用重量計(jì)算時(shí)大的多，而且炭粒越粗，堆積密度也越小，所占體積越大，其影響也越大。更為嚴(yán)重的是，它能使混凝土的需水量增加，密實(shí)度降低，還會(huì)明顯地影響減水劑等外加劑的摻量以及混凝土的外觀的顏色和均勻性。炭粒往往又會(huì)在泌水過(guò)程中逐漸與漿體分離，上升到混凝土面層，影響面層混凝土的質(zhì)量。經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，粉煤灰中燒失量若超過(guò)7％，就會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)混凝土質(zhì)量的控制。鑒于以上種種不利因素，可以認(rèn)為炭是粉煤灰中的一種有害成份，含量越少越好。制訂較早的粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，對(duì)燒失量規(guī)定比較寬容，一般不超過(guò)8％。美國(guó)、加拿大等國(guó)原來(lái)規(guī)定，低鈣粉煤灰中燒失量不超過(guò)12％。但是，近年來(lái)國(guó)外所訂的標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定最大燒失量不超過(guò)5-7％，對(duì)優(yōu)質(zhì)粉煤灰來(lái)說(shuō)，最大值宜為3％。我國(guó)粉煤灰國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB1586-91)規(guī)定最大為8％，但還是有很多電廠的粉煤灰不能符合要求，極大的降低了粉煤灰資源化利用水平和效益。
目前浮選脫炭是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的一種常用脫炭方法，它是基于炭的顆粒表面既是疏水性的，又是親油的，而灰粒表面則是親水性的。利用粉煤灰中炭與灰粒表面疏水性與親水性的差別，在浮選藥劑—捕收劑的作用下，借助于浮選機(jī)產(chǎn)生的氣泡，將炭與灰顆粒分離開(kāi)來(lái)。
我國(guó)電廠粉煤灰排放目前采用濕排灰和干排灰兩種工藝，由于濕排工藝每輸送或排放1噸粉煤灰，約需20噸水，每年約消耗排灰水11億噸以上，浪費(fèi)大量的水同時(shí)造成了嚴(yán)重的水體污染。干法排灰以其效率高且不污染水體將成為粉煤灰排放的發(fā)展趨勢(shì)，研究與干法排灰配套的粉煤灰資源化技術(shù)及設(shè)備成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在高壓負(fù)極靜電場(chǎng)中將粉煤灰中的炭粒和無(wú)機(jī)灰粒進(jìn)行分離，從而降低粉煤灰中炭含量的方法。本發(fā)明的另一目的是提供實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種粉煤灰靜電脫炭方法，它是將含塵濃度為0.04-1kg/m3的粉煤灰，在氣體流量為0-1800m3/h的速度下送入負(fù)極高壓靜電分離器中，由于粉煤灰中炭與無(wú)機(jī)灰份的電性差異，在負(fù)極靜電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的不同，分別向相反方向偏移，被吸附到極性相反的極板上，而實(shí)現(xiàn)粉煤灰中炭粒與無(wú)機(jī)灰粒之間的分離。
所述的粉煤灰靜電脫炭方法的裝置，一種立式電場(chǎng)粉煤灰脫炭裝置，由上向下依次包括進(jìn)料器，分散器和收集箱，其特征是，在分散器下端裝有網(wǎng)狀摩擦帶電器，在網(wǎng)狀摩擦帶電器與收集器之間裝有由陰、陽(yáng)兩塊縱向平行布置的極板和高壓電源裝置組成的高壓負(fù)極靜電分離器。
上述的陰、陽(yáng)兩極板之間的間距為30-45cm。
上述的陰極板上的電壓為60-100kv。
上述網(wǎng)狀摩擦帶電器的材料為銅或鐵或鋼。
應(yīng)用上述方法及裝置對(duì)粉煤灰進(jìn)行處理，將其分離為炭粒和無(wú)機(jī)灰粒，炭?？捎脕?lái)制備活性炭和碳黑等高附加值產(chǎn)品，而含炭量小于5％的較純的無(wú)機(jī)灰(或稱精灰)可直接代替水泥用于公路路面的修筑工程，應(yīng)用脫炭粉煤灰修筑公路路面可替代20-30％的水泥用量。因此此項(xiàng)技術(shù)能比較好的實(shí)現(xiàn)粉煤灰資源化和減量化并重的目的，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益十分顯著，對(duì)緩解我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。
粉煤灰靜電分離原理粉煤灰資源化技術(shù)不管采用什么方法，其原理都是基于粉煤灰的化學(xué)特性、物理特性、結(jié)構(gòu)特性來(lái)進(jìn)行的。粉煤灰靜電分離脫炭技術(shù)的基本是根據(jù)粉煤灰中炭與無(wú)機(jī)灰份的電性差異進(jìn)行分離，即利用炭粒與無(wú)機(jī)灰粒間互相接觸、碰撞和摩擦，或使之與某種材料做成的摩擦帶電器摩擦，產(chǎn)生大小相同而符號(hào)相反的電荷，然后送入高壓靜電場(chǎng)中，由于炭粒與無(wú)機(jī)灰粒的電性相反，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)軌跡也明顯不同，從而實(shí)現(xiàn)炭與無(wú)機(jī)灰粒分離。
表3-1 粉煤灰試樣的化學(xué)組成(％)

注此處的炭為游離態(tài)。
由表3-1可看出，粉煤灰SiO2+Al2O3+C占粉煤灰總含量88.73％，尤其SiO2和Al2O3是粉煤灰玻璃體的主要組成物質(zhì)，C是粉煤灰品質(zhì)的重要指標(biāo)。因此，在研究粉煤灰組分電性質(zhì)時(shí)重點(diǎn)考慮SiO2、Al2O3、C的電性質(zhì)足可以反映出粉煤灰靜電分離的可分選性。發(fā)祥登封電廠粉煤灰主要成份的電性質(zhì)測(cè)試結(jié)果如表3-2所示。
表3-2 粉煤灰主要成份的電性質(zhì)

所述介電常數(shù)是指帶有介電質(zhì)的電容與不帶介電質(zhì)的電容之比；比導(dǎo)電度是指電子流入或流出的難易程度之比，比導(dǎo)電度確定的電壓可確定靜電分離所需最低電壓。必須說(shuō)明的是這些測(cè)出和標(biāo)定的電壓是最低電壓，而不是最佳分離電壓，而實(shí)際分離電壓常比表3-2中所列的要高的多；整流性是指礦物電性質(zhì)不同及帶電電極極性(正或負(fù))不同，在電場(chǎng)中呈現(xiàn)出不同的行為，例如方解石，只有當(dāng)電極帶負(fù)電，且電壓大于10920V時(shí)，才表現(xiàn)為導(dǎo)體，反之則為非導(dǎo)體。而電分選石英時(shí)，只有當(dāng)電極極性為正時(shí)，電壓為8892～14820V時(shí)，才表現(xiàn)為導(dǎo)體，電極為負(fù)時(shí)則為非導(dǎo)體。電分選磁鐵礦、鈦鐵礦時(shí)，與上述兩種情況相反，不論電極極性為正或負(fù)，只要電壓達(dá)到一定數(shù)值后，都表現(xiàn)為導(dǎo)體。各種礦物所表現(xiàn)出來(lái)的這種電性質(zhì)稱為整流性。為此規(guī)定只獲得正電的礦物叫正整流性礦物，如上述方解石，此時(shí)電極帶負(fù)電；石英只獲得負(fù)電，故稱此類礦物為負(fù)整流性礦物，此時(shí)電極帶正電；而磁鐵礦則不論帶電極為正電或負(fù)電，均表現(xiàn)出為導(dǎo)體，則稱全整流性。
粉煤灰的摩擦帶電特性摩擦帶電是通過(guò)接觸、碰撞、摩擦的方法使顆粒帶電。一種是顆粒之間互相摩擦，使各自獲得不同符號(hào)的電荷；另一種是顆粒與某種材料摩擦碰撞等使之帶電。互相摩擦碰撞帶電的根本原因，完全是由于電子的轉(zhuǎn)移。介電常數(shù)大的顆粒，具有較高能位，容易受到極化，易于給出外層電子；反之介電常數(shù)小者能位低，難于極化，易于接受電子。給出電子的顆粒帶正電，接受電子的顆粒帶負(fù)電。
粉煤灰中，C、SiO2、Al2O3顆粒之間，當(dāng)C與SiO2、Al2O3碰撞時(shí)，C的介電常數(shù)比SiO2、Al2O3的介電常數(shù)都大，能位較低，易得到電子，且有比較大的差異，故炭顆粒帶正電，無(wú)機(jī)顆粒帶負(fù)電，當(dāng)粉煤灰顆粒進(jìn)入高壓靜電場(chǎng)后，由于炭粒與無(wú)機(jī)灰粒所帶電荷性相反，在高壓靜電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同，分別向相反方向偏移，而實(shí)現(xiàn)粉煤灰中炭粒與無(wú)機(jī)灰粒之間的分離。
粉煤灰中炭粒和主要由SiO2和Al2O3組成的無(wú)機(jī)灰粒之間由于炭的介電常數(shù)比SiO2、Al2O3的介電常數(shù)都大，且有比較大的差異，故當(dāng)炭粒與無(wú)機(jī)灰粒之間互相發(fā)生碰撞、摩擦的同時(shí)，炭粒和無(wú)機(jī)灰粒與設(shè)計(jì)的摩擦帶電器摩擦表面產(chǎn)生碰撞、摩擦，從而使有機(jī)質(zhì)灰粒帶上正電，無(wú)機(jī)灰粒帶上負(fù)電。另外，同大塊的固體材料相比，粉煤灰具有分散性和懸浮性的特點(diǎn)，分散性是指粉煤灰的粒徑很小，比表面積很大，有利用顆粒間的充分接觸、分離；懸浮性是指粉煤灰顆粒很容易懸浮在空中形成煙塵，這使得粉煤灰與大地總是絕緣的。粉煤灰顆粒不管是導(dǎo)體(如炭粒)或絕緣體(如無(wú)機(jī)灰粒)充分荷電后，能保持其電性，直到與帶有異性電荷的物質(zhì)中和為止。將粉煤灰?guī)щ婎w粒引入高壓靜電場(chǎng)中，炭粒和無(wú)機(jī)灰顆粒因帶電極性不同分別被吸引，吸附到極性相反的極板上，從而實(shí)現(xiàn)兩者分離。
由表3-2給出的粉煤灰主要成分的整流性可以確定粉煤灰應(yīng)采用負(fù)極靜電分離的方法進(jìn)行脫炭處理。
4.粉煤灰靜電脫炭工藝參數(shù)的試驗(yàn)研究應(yīng)用高壓靜電粉煤灰分離裝置進(jìn)行粉煤灰脫炭，其效果主要受粉煤灰靜電脫炭工藝參數(shù)的影響，這些參數(shù)主要是電極間施加的電壓(簡(jiǎn)稱極間電壓)，電極間距離(簡(jiǎn)稱極距)，粉塵濃度和摩擦帶電器材質(zhì)。應(yīng)器進(jìn)行糠醛氣相加氫制糠醇反應(yīng)。反應(yīng)條件2.5ml催化劑；還原溫度220℃；還原時(shí)間3h；氫氣流量90ml/min；空速0.8h-1；反應(yīng)溫度130℃；氫醛摩爾比8/1。氣相色譜分析產(chǎn)物。表1 不同催化劑對(duì)糠醛氣相加氫制糠反應(yīng)7h的催化活性

試驗(yàn)設(shè)備除粉煤灰靜電分離脫炭裝置外有101-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱；TGT-50型臺(tái)標(biāo)；皮托管；YYT-200B型斜管壓力計(jì)；取樣鋁盒；FA2104型電子天平(0.0001g)；BCH-1型半自動(dòng)炭氫測(cè)定儀。試驗(yàn)步驟(1)采用101-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱，在恒溫120℃的條件下，將原灰烘干30分鐘至恒重，以減少粉煤灰含水量變化對(duì)脫炭效果的影響。
(2)敲打振落極板附著的粉塵，保證極板帶電性能良好和整個(gè)設(shè)備正常。
(3)應(yīng)用試驗(yàn)粉煤灰進(jìn)行在各種工況參數(shù)條件下的運(yùn)行試驗(yàn)。
(4)對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)物進(jìn)行制樣、化驗(yàn)，然后進(jìn)行結(jié)果分析。摩擦帶電器材質(zhì)對(duì)粉煤灰脫炭效果的影響摩擦帶電器材質(zhì)是影響電選效果的重要因素之一，在本試驗(yàn)中保持電壓、極板間距、粉塵濃度和氣體流量不變，對(duì)不同摩擦材料進(jìn)行分離試驗(yàn)。
試驗(yàn)條件本試驗(yàn)中所用的試驗(yàn)條件如表4-4所示，這里需要說(shuō)明的是在所有單因素試驗(yàn)中，試驗(yàn)條件不一定是最佳條件，主要是觀察被考察因素與分離效果的相關(guān)關(guān)系。
表4-4 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)結(jié)果與分析不同摩擦材料下分離脫炭的效果如表4-5。
表4-5 摩擦材料對(duì)分選效果的影響

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，安裝銅質(zhì)摩擦帶電器時(shí)，粉煤灰脫炭效果最好，其次為鋼和鐵，鋁的效果最差。這說(shuō)明摩擦帶電器表面金屬材質(zhì)不同，顆粒的帶電量不同，顆粒在銅表面上的帶電量大于相同條件下的鋼、鐵和鋁表面上的帶電量，尤其在鋁表面的帶電量最小。因此，粉煤灰電分離裝置摩擦帶電器金屬材質(zhì)宜選用銅材。電壓對(duì)粉煤灰脫炭效果的影響電壓是影響電選效果的重要因素之一，在本試驗(yàn)中保持極板間距、摩擦帶電器材質(zhì)、粉塵濃度和氣體流量不變，對(duì)不同電壓進(jìn)行分離脫炭試驗(yàn)。
試驗(yàn)條件本試驗(yàn)中所采用的試驗(yàn)條件如表4-6所示。
表4-6 電壓試驗(yàn)工況條件

試驗(yàn)結(jié)果與分析不同電壓下分選效果如表4-7所示。
表4-7 電壓對(duì)分離脫炭效果的影響

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，精灰產(chǎn)率、脫炭率和脫炭效率指數(shù)隨著電壓升高而升高，即隨著電壓升高脫炭效果得到改善。
隨著電壓的升高，使得電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)和帶電顆粒所受電場(chǎng)力增大，因此帶電顆粒在電場(chǎng)中的驅(qū)進(jìn)速度變大，在電場(chǎng)方向發(fā)生的偏離也較大，易于使不同電性顆粒在電場(chǎng)中的分離。但是在實(shí)際試驗(yàn)中，隨著電壓升高，對(duì)裝置材料的絕緣性能要求也比較高，這就使極板電壓的升高受到一定程度的限制。極板間距對(duì)粉煤灰脫炭效果的影響極板間距也是影響粉煤灰脫炭效果的重要因素之一，極板間距的變化會(huì)對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和帶電顆粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方式產(chǎn)生影響。因此本文試驗(yàn)在保持電壓、摩擦帶電器材質(zhì)、粉塵濃度等參數(shù)不變的情況下，研究極板間距的變化對(duì)粉煤灰脫炭效果的影響規(guī)律。試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件如表4-8所示。
表4-8 極板間距試驗(yàn)條件

試驗(yàn)結(jié)果與分析表4-9給出了極板間距對(duì)脫炭效果的影響試驗(yàn)結(jié)果。
表4-9 極板間距對(duì)分離脫炭的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，在極板間距比較小時(shí)，精灰產(chǎn)率、脫炭率、脫炭效率指數(shù)比較小。這是由于在極板間距小時(shí)，雖然電場(chǎng)強(qiáng)度增大，但是由于極板間距小，粉煤灰顆粒易于向兩極板自然彌散、吸附，減弱了粉煤灰分離效果，導(dǎo)致分離效果差。隨著極板間距增大，電場(chǎng)強(qiáng)度有所下降，減少了粒群向極板的自然吸附，對(duì)分離效果有所提高，其程度大于電場(chǎng)強(qiáng)度下降所減弱的粉煤灰分離效果，從總體上提高了粉煤灰的分離效果；而當(dāng)極板間距增大到一定程度以后，再繼續(xù)增大時(shí)對(duì)粉煤灰分離效果增加的程度就小于電場(chǎng)強(qiáng)度下降導(dǎo)致分離效果減弱的程度，因此，總體分離效果又有所下降。
粉塵濃度對(duì)粉煤灰脫炭效果的影響粉塵濃度是影響粉煤灰脫炭效果的因素之一。本節(jié)試驗(yàn)在保持摩擦帶電器材質(zhì)、電壓、極板間距不變的情況下，研究粉塵濃度對(duì)脫炭效果的影響。試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件如表4-10所示表4-10 粉塵濃度試驗(yàn)條件

試驗(yàn)結(jié)果及分析試驗(yàn)結(jié)果匯總于表4-11。
表4-11 粉塵濃度對(duì)分選效果的影響

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，當(dāng)粉塵濃度偏小時(shí)，由于粉煤灰顆粒和摩擦碰撞幾率小，顆粒荷電不充分，粉煤灰分離效果不顯著；當(dāng)粉煤灰濃度增大時(shí)，粉煤灰顆粒間充分碰撞、摩擦，顆粒荷電比較充分，粉煤灰分離效果比較顯著；隨著粉塵濃度增大，由于顆粒集團(tuán)化，使得粉煤灰顆粒碰撞，摩擦帶電不充分，從而導(dǎo)致顆粒帶電不充分而影響分選效果。5.裝置運(yùn)行工況參數(shù)的優(yōu)化試驗(yàn)裝置運(yùn)行工況參數(shù)的優(yōu)化試驗(yàn)影響粉煤灰分離效果的因素有電壓、極板間距、粉塵濃度、摩擦帶電器等，要使裝置運(yùn)行在最佳狀態(tài)，必須對(duì)各影響參數(shù)進(jìn)行交互試驗(yàn)，研究中采用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行。在已完成的單因素試驗(yàn)中，摩擦帶電器材質(zhì)對(duì)分離效果的影響中以銅質(zhì)材料最為顯著，同時(shí)又由于摩擦帶電器材質(zhì)影響因素為非連續(xù)因素，因此在正交試驗(yàn)中，可以固定這一參數(shù)，而重點(diǎn)考察電壓、極板間距和粉塵濃度對(duì)脫炭效果的影響。所以本正交試驗(yàn)選取電壓、極板間距和粉塵濃度為考查因素。正交表選用L8(4×2)混合型正交表，電壓取四水平，極板間距和粉塵濃度取二水平，至于各水平的數(shù)值則依據(jù)第三部分試驗(yàn)條件和結(jié)果來(lái)設(shè)置。
表5-1為正交試驗(yàn)的因素水平表，表5-2則為正交試驗(yàn)的表頭設(shè)計(jì)。
表5-1 因素水平表

表5-2 表頭設(shè)計(jì)

按上述正交設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果與計(jì)算分析列于表5-3和表5-4中，表5-5為相應(yīng)的方差分析表。
表5-3 正交試驗(yàn)安排及結(jié)果分析

表5-4 正交試驗(yàn)結(jié)果偏方差平方和

表5-5 方差分析表

F0.01(1，2)＝98.5 F0.05(1，2)＝18.5 F0.1(1，2)＝8.53 F0.25(1，2)＝2.57F0.01(3，2)＝99.2 F0.05(3，2)＝19.2 F0.1(3，2)＝9.16 F0.25(3，2)＝3.15從表5-5來(lái)看，電壓和粉塵濃度是影響所有指標(biāo)的顯著或比較顯著的因素，它們的作用原理在單因素試驗(yàn)中已給予解釋，在此不再重復(fù)分析。從表5-3中可以看出電壓的不同水平與各指標(biāo)，當(dāng)電壓為100kv時(shí)，分選效果最好。從表5-3可看出極板間距對(duì)各指標(biāo)的影響不太大，這里需要給予說(shuō)明由于設(shè)計(jì)極板間距因素的水平時(shí)，考慮到單因素的結(jié)果和正交試驗(yàn)的目的是獲得盡量好的效果，所以兩水平差別較小，這樣使得正交試驗(yàn)中其作用有所掩蓋。從表5-3可以看出，粉塵濃度為0.6kg/m3時(shí)，分選效果好。
從正交試驗(yàn)結(jié)果分析來(lái)看，粉煤灰脫炭電分離分選的優(yōu)化工況參數(shù)組合為A4B2C1，即電壓為100kv，極板間距為40cm，粉塵濃度為0.6kg/m3，氣體流量為0.418m3/s時(shí)，精灰產(chǎn)率38.86％，脫炭率86.74％，此工況參數(shù)條件下運(yùn)行，該套設(shè)備可將粉煤灰等級(jí)由III級(jí)提高到I級(jí)。設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益分析粉煤灰靜電脫炭方法及裝置可以解決粉煤灰的資源化潔凈利用問(wèn)題，課題組運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)的方法對(duì)此技術(shù)及設(shè)備進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)過(guò)程中，主要選用凈現(xiàn)值(NPV)，益本比(B/C)，投資收益率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。按折現(xiàn)率I＝10％，裝置使用壽命10年，系統(tǒng)殘值2萬(wàn)元計(jì)算。
本裝置分離1噸粉煤灰可產(chǎn)出脫炭粉煤灰(或稱精灰)388.6kg，能直接替代水泥在高等級(jí)公路路面修筑工程中使用。若按水泥價(jià)格160元/噸計(jì)算，則1噸粉煤灰可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益為0.3886×160＝62.2元。年分離粉煤灰量可由裝置運(yùn)行時(shí)的氣體流量、粉塵濃度和運(yùn)行時(shí)間算出，為7800(0.418m3/s×3600s/h×24h/d×360d×0.6kg/m3)噸，則年直接經(jīng)濟(jì)效益是7800×62.2＝485160元。
因?yàn)槊咳f(wàn)噸粉煤灰的貯存占地是1334m2，而本裝置年處理量為7800噸，這樣每年可節(jié)約用地1.56畝地。以每畝地年值為2萬(wàn)元計(jì)算，則可減少成本31200元，那么本裝置運(yùn)行一年的收益即為516360元。
本裝置所需費(fèi)用主要包括全套設(shè)備總成本，能耗，工人工資和維修費(fèi)等。具體情況見(jiàn)表6-1。
表6-1 設(shè)備成本分析表

表6-2 成本-效益分析表

由表6-2的計(jì)算結(jié)果可得出NPV=Σi=0n(CI-CO)i(1+i)-t=2441596]]>B/C＝PVB/PVC＝3488528/1046932＝3.33＞1R＝516,360/200,000＝2.58從以上分析可以看出，評(píng)價(jià)指標(biāo)NPV＞0，B/C＞1，投資收益率高。所以運(yùn)用本設(shè)備及技術(shù)有良好的經(jīng)濟(jì)效益，為實(shí)現(xiàn)粉煤灰的資源化水平的提高提供了技術(shù)前題。結(jié)論通過(guò)在高壓靜電脫炭裝置上對(duì)粉煤灰顆粒摩擦荷電機(jī)理，粉煤灰顆粒經(jīng)過(guò)摩擦帶電狀況及進(jìn)行電選的可行性進(jìn)行研究；對(duì)摩擦帶電器進(jìn)行研究，確定了不同材質(zhì)，如鋼、銅、鋁、鐵等摩擦材料對(duì)粉煤灰顆粒荷電的影響；運(yùn)用流體力學(xué)理論及電場(chǎng)理論分析和計(jì)算了粉煤灰顆粒在高壓電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；進(jìn)行了粉煤灰脫炭系統(tǒng)工況參數(shù)的優(yōu)化試驗(yàn)，確定出電壓、極板間距、摩擦材料、粉塵濃度對(duì)系統(tǒng)結(jié)果的影響，優(yōu)化粉煤灰電分離脫炭裝置工藝參數(shù)；最后運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法對(duì)此項(xiàng)裝置和方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究證明(1)粉煤灰靜電脫炭方法及裝置，能將粉煤灰含炭量從9.05％降為1.20％，脫炭率為86.74％，產(chǎn)率為38.86％。
(2)本裝置脫炭后的炭含量為1.20％，完全可以直接替代水泥用于公路路面修筑工程，為粉煤灰資源化利用提供了一種新的途徑。
(3)本方法及裝置的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益較高，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。


圖1為粉煤灰靜電脫炭裝置結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為粉煤灰靜電脫炭裝置結(jié)構(gòu)左視圖；圖3為網(wǎng)狀摩擦帶電器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示，由上向下依次包括進(jìn)料器7，分散器6，收集箱3，風(fēng)管2和風(fēng)機(jī)1，在分散器6的下端出風(fēng)口上罩有由銅或鐵或鋼材料制成的網(wǎng)狀摩擦帶電器5，在網(wǎng)狀摩擦帶電器5與收集箱3之間裝有由陰、陽(yáng)兩塊縱向平行布置的極板9、10和高壓電源裝置11，組成的高壓負(fù)極靜電分離器上端分別裝有用環(huán)氧樹(shù)脂制成的絕緣板4。陰、陽(yáng)極板9、10之間的間距為30-45cm，最佳間距為35cm，陰極板上的電壓為60-100kv。
權(quán)利要求
1.一種粉煤灰靜電脫炭方法，其特征是，它是將含塵濃度為0.04-1kg/m3的粉煤灰，在氣體流量為0-1800m3/h的速度下送入負(fù)極高壓靜電分離器中，由于粉煤灰中炭與無(wú)機(jī)灰份的電性差異，在負(fù)極靜電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的不同，分別向相反方向偏移，被吸附到極性相反的極板上，而實(shí)現(xiàn)粉煤灰中炭粒與無(wú)機(jī)灰粒之間的分離。
2.一種用于權(quán)利要求1所述的粉煤灰靜電脫炭方法的裝置，一種立式電場(chǎng)粉煤灰脫炭裝置，由上向下依次包括進(jìn)料器，分散器和收集箱，其特征是，在分散器下端裝有網(wǎng)狀摩擦帶電器，在網(wǎng)狀摩擦帶電器與收集器之間裝有由陰、陽(yáng)兩塊縱向平行布置的極板和高壓電源裝置組成的高壓負(fù)極靜電分離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立式電場(chǎng)粉煤灰脫炭裝置，其特征是，上述的陰、陽(yáng)兩極板之間的間距為30-45cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的立式電場(chǎng)粉煤灰脫炭裝置，其特征是，上述的陰極板上的電壓為60-100kv。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立式電場(chǎng)粉煤灰脫炭裝置，其特征是，上述網(wǎng)狀摩擦帶電器的材料為銅或鐵或鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種粉煤灰靜電脫炭方法及裝置，它是將含塵濃度為0.04－1kg/m
文檔編號(hào)B03C7/00GK1410166SQ0113350
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2001年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者張全國(guó), 楊群發(fā), 劉圣勇, 李冠峰, 焦有宙, 張相鋒 申請(qǐng)人:張全國(guó)