粉煤灰静电脱炭方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种粉煤灰静电脱炭方法及装置，它是将含尘浓度为０．０４－１ｋｇ／ｍ＃＋［３］的粉煤灰，在气体流量为０－１８００ｍ＃＋［３］／ｈ的速度下送入负极高压静电分离器中，由于粉煤灰中炭与无机灰份的电性差异，在负极静电场中运动轨迹的不同，分别向相反方向偏移，被吸附到极性相反的极板上，而实现粉煤灰中炭粒与无机灰粒之间的分离。该粉煤灰静电脱炭方法及装置能将粉煤灰含量从９．０５％降为１．２０％，脱炭率为８６．７４％，产率为３８．８６％。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

专利技术涉及一种粉煤灰静电脱炭方法及其装置。
技术介绍
我国是一个产煤和耗煤大国，以煤为电力生产主要燃料的基本国情在长时期内不会改变。因此，随着电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急骤增加。1995年全国电厂粉煤灰排放量达1.25亿吨，2000年达到1.53亿吨，2010年将达到2亿吨。随着粉煤灰排放量的逐年增加，粉煤灰的处置和管理带来了经济、环境和社会等诸多方面的问题。每贮存1万吨粉煤灰占地1334m2以上，造成资金和土地资源的浪费，更重要的是造成了严重的大气污染、土壤污染和水资源的污染，危害人类健康，破坏了人类生存环境。另一方面，粉煤灰作为一种特殊的固体废弃物，由于其本身所具有的资源化特性，又是一种有较大利用价值的潜在资源，在许多领域尤其是建筑材料、筑路等方面可以作为原材料或替代材料而得到广泛利用，特别是政府一系列粉煤灰综合利用政策法规的出台，使我国的粉煤灰资源化利用事业得到快速发展，2000年我国的粉煤灰资源化利用率已超过60％，但粉煤灰资源化的总体水平(如技术水平、经济效益水平等)还比较低。粉煤灰中炭的存在不仅浪费了能源，而且严重影响了粉煤灰的品质。有机炭组份稳定性较差一向被认为是对混凝土有害的物质。通过大量研究工作尽管证实粉煤灰中的炭份变成焦炭那样的物质以后，其体积是比较安定的，也不会对钢筋有害，但是惰性炭份增多，将导致粉煤灰活性成份减少，炭粒的平均密度只有1.5g/cm3，如以体积计算，粉煤灰中炭份比例要比采用重量计算时大的多，而且炭粒越粗，堆积密度也越小，所占体积越大，其影响也越大。更为严重的是，它能使混凝土的需水量增加，密实度降低，还会明显地影响减水剂等外加剂的掺量以及混凝土的外观的颜色和均匀性。炭粒往往又会在泌水过程中逐渐与浆体分离，上升到混凝土面层，影响面层混凝土的质量。经验证实，粉煤灰中烧失量若超过7％，就会严重影响对混凝土质量的控制。鉴于以上种种不利因素，可以认为炭是粉煤灰中的一种有害成份，含量越少越好。制订较早的粉煤灰标准规范中，对烧失量规定比较宽容，一般不超过8％。美国、加拿大等国原来规定，低钙粉煤灰中烧失量不超过12％。但是，近年来国外所订的标准中，规定最大烧失量不超过5-7％，对优质粉煤灰来说，最大值宜为3％。我国粉煤灰国家标准(GB1586-91)规定最大为8％，但还是有很多电厂的粉煤灰不能符合要求，极大的降低了粉煤灰资源化利用水平和效益。目前浮选脱炭是国内外公认的一种常用脱炭方法，它是基于炭的颗粒表面既是疏水性的，又是亲油的，而灰粒表面则是亲水性的。利用粉煤灰中炭与灰粒表面疏水性与亲水性的差别，在浮选药剂—捕收剂的作用下，借助于浮选机产生的气泡，将炭与灰颗粒分离开来。我国电厂粉煤灰排放目前采用湿排灰和干排灰两种工艺，由于湿排工艺每输送或排放1吨粉煤灰，约需20吨水，每年约消耗排灰水11亿吨以上，浪费大量的水同时造成了严重的水体污染。干法排灰以其效率高且不污染水体将成为粉煤灰排放的发展趋势，研究与干法排灰配套的粉煤灰资源化技术及设备成为当务之急。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在高压负极静电场中将粉煤灰中的炭粒和无机灰粒进行分离，从而降低粉煤灰中炭含量的方法。本专利技术的另一目的是提供实现该方法的装置。本专利技术的技术方案是一种粉煤灰静电脱炭方法，它是将含尘浓度为0.04-1kg/m3的粉煤灰，在气体流量为0-1800m3/h的速度下送入负极高压静电分离器中，由于粉煤灰中炭与无机灰份的电性差异，在负极静电场中运动轨迹的不同，分别向相反方向偏移，被吸附到极性相反的极板上，而实现粉煤灰中炭粒与无机灰粒之间的分离。所述的粉煤灰静电脱炭方法的装置，一种立式电场粉煤灰脱炭装置，由上向下依次包括进料器，分散器和收集箱，其特征是，在分散器下端装有网状摩擦带电器，在网状摩擦带电器与收集器之间装有由阴、阳两块纵向平行布置的极板和高压电源装置组成的高压负极静电分离器。上述的阴、阳两极板之间的间距为30-45cm。上述的阴极板上的电压为60-100kv。上述网状摩擦带电器的材料为铜或铁或钢。应用上述方法及装置对粉煤灰进行处理，将其分离为炭粒和无机灰粒，炭粒可用来制备活性炭和碳黑等高附加值产品，而含炭量小于5％的较纯的无机灰(或称精灰)可直接代替水泥用于公路路面的修筑工程，应用脱炭粉煤灰修筑公路路面可替代20-30％的水泥用量。因此此项技术能比较好的实现粉煤灰资源化和减量化并重的目的，经济效益、环境效益和社会效益十分显著，对缓解我国经济发展与环境保护之间的矛盾，促进经济、社会、环境的可持续发展有着重要意义。粉煤灰静电分离原理粉煤灰资源化技术不管采用什么方法，其原理都是基于粉煤灰的化学特性、物理特性、结构特性来进行的。粉煤灰静电分离脱炭技术的基本是根据粉煤灰中炭与无机灰份的电性差异进行分离，即利用炭粒与无机灰粒间互相接触、碰撞和摩擦，或使之与某种材料做成的摩擦带电器摩擦，产生大小相同而符号相反的电荷，然后送入高压静电场中，由于炭粒与无机灰粒的电性相反，产生的运动轨迹也明显不同，从而实现炭与无机灰粒分离。表3-1 粉煤灰试样的化学组成(％) 注此处的炭为游离态。由表3-1可看出，粉煤灰SiO2+Al2O3+C占粉煤灰总含量88.73％，尤其SiO2和Al2O3是粉煤灰玻璃体的主要组成物质，C是粉煤灰品质的重要指标。因此，在研究粉煤灰组分电性质时重点考虑SiO2、Al2O3、C的电性质足可以反映出粉煤灰静电分离的可分选性。发祥登封电厂粉煤灰主要成份的电性质测试结果如表3-2所示。表3-2 粉煤灰主要成份的电性质 所述介电常数是指带有介电质的电容与不带介电质的电容之比；比导电度是指电子流入或流出的难易程度之比，比导电度确定的电压可确定静电分离所需最低电压。必须说明的是这些测出和标定的电压是最低电压，而不是最佳分离电压，而实际分离电压常比表3-2中所列的要高的多；整流性是指矿物电性质不同及带电电极极性(正或负)不同，在电场中呈现出不同的行为，例如方解石，只有当电极带负电，且电压大于10920V时，才表现为导体，反之则为非导体。而电分选石英时，只有当电极极性为正时，电压为8892～14820V时，才表现为导体，电极为负时则为非导体。电分选磁铁矿、钛铁矿时，与上述两种情况相反，不论电极极性为正或负，只要电压达到一定数值后，都表现为导体。各种矿物所表现出来的这种电性质称为整流性。为此规定只获得正电的矿物叫正整流性矿物，如上述方解石，此时电极带负电；石英只获得负电，故称此类矿物为负整流性矿物，此时电极带正电；而磁铁矿则不论带电极为正电或负电，均表现出为导体，则称全整流性。粉煤灰的摩擦带电特性摩擦带电是通过接触、碰撞、摩擦的方法使颗粒带电。一种是颗粒之间互相摩擦，使各自获得不同符号的电荷；另一种是颗粒与某种材料摩擦碰撞等使之带电。互相摩擦碰撞带电的根本原因，完全是由于电子的转移。介电常数大的颗粒，具有较高能位，容易受到极化，易于给出外层电子；反之介电常数小者能位低，难于极化，易于接受电子。给出电子的颗粒带正电，接受电子的颗粒带负电。粉煤灰中，C、SiO2、Al2O3颗粒之间，当C与SiO2、Al2O3碰撞时，C的介电常数比SiO2、Al2O3的介电常数都大，能位较低，易得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉煤灰静电脱炭方法，其特征是，它是将含尘浓度为０．０４－１ｋｇ／ｍ↑［３］的粉煤灰，在气体流量为０－１８００ｍ↑［３］／ｈ的速度下送入负极高压静电分离器中，由于粉煤灰中炭与无机灰份的电性差异，在负极静电场中运动轨迹的不同，分别向相反方向偏移，被吸附到极性相反的极板上，而实现粉煤灰中炭粒与无机灰粒之间的分离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张全国，杨群发，刘圣勇，李冠峰，焦有宙，张相锋，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]