《石粉的气力分级技术在核电行业中的研发及应用》

《石粉的气力分级技术在核电行业中的研发及应用》

覃信海 王勇

中国水利水电第九工程局有限公司，省份：贵州省 邮编； 550081

贵州科学院，省份：贵州省 邮编；550001

摘 要：本文主要针对石粉的气力分级技术在核电行业中的研究与应用进行探讨，利用石粉气力分级技术，用气力分级工艺分离多余石粉，以半式制砂工艺技术为基础，水工砂石骨料生产技术方案为参考，以台山核电厂砂石加工系统为平台，生产实际测试参数为依据，使人工砂石粉含量符合台山核电厂工程建设用砂质量要求。并且论证出石粉的气力分级技术能否在核电行业中推广使用。

关键词：台山核电厂；石粉；气力分级；

1项目应用背景

在当前的水利水电工程施工中，普遍采用的是水力分级工艺，即我们常说的人工砂的水洗工艺。但根据工程实践看，该工艺存在三大致命缺陷：一是增加了水处理难度，有环境污染风险；二是由于用水量增加、水处理容量增大而致使成本大幅增加；三是调整不方便，不能对石粉的去除量进行灵活的适时调整。采用石粉的气力分级工艺技术，可以很灵活地现场布置，基本不受场地限制，能同时实现石粉分离和除尘。目前石粉气力分级技术主要用于水泥厂，在核电行业中台山核电厂首次使用。

2国内外研究概况

目前，国内外与之类似的研究是干法生产，采用风选脱粉设备除粉，一般应用在水泥厂。在一些水电站中，由于对成品砂的含粉要求相对较高，除去的石粉所占比例较少，因此也有使用干法生产。干法生产工艺对系统内所有车间需要修建在封闭的厂房内，防止粉尘扩散外泄造成大气污染。干法生产不仅建安期投入较大，生产运行期也相对繁杂、运行成本较高。

3石粉的气力分级技术的研发

3.1核电厂项目现况

广东台山核电厂位于广东省台山市赤溪镇腰古村。核电厂砂石加工系统承担118万m³混凝土所需的砂石骨料，骨料总量约250×104t，其中碎石142.5×104t，砂107.5×104t。砂石加工系统处理能力440t/h，成品骨料生产能力为350t/h（其中：砂150.5t/h），满足高峰月浇筑强度5万m³万混凝土所需的砂石骨料。

3.2研发依托概述

水电九局公司在人工砂石料生产工艺上，具有丰富的施工经验。通过多年和多个项目的实践总结，提出了“半干法制砂”的人工制砂理念，并先后在索风营、皂市、沙沱、苏家河、弄另、石门坎、石垭子、观音岩等水电站建设中得到成功应用；“大型环保人工砂石系统半干式制砂工艺”获得2005～2006年度国家级施工工法。公司独立研发的“半干式制砂工艺技术”和绿色环保的人工制砂理念，为核电工程建设提供高品质、环保型的人工砂创造了条件。

4设计原理

气力分级脱粉工艺设计是在砂石系统工艺的基础上，新增脱粉车间，通过脱粉设备进行石粉的气力分级。工艺设计主要体现在三个方面：

1. 扬粉系统工艺。扬尘是通过风机鼓风产生风力使石粉从干砂中脱离。通过调节脱粉设备的风机风门开口控制风力大小，使系统生产的干砂进入脱粉设备能够满足扬尘要求；

2. 负压吸尘系统工艺。负压是在脱粉机风机抽吸侧产生的低于大气的压强形成的。负压太大则功率损耗也大，负压太小则不能将扬起的、从砂中分离出来的石粉吸走，而且会使工作条件恶化。因此，在脱粉设备接口处除了用螺栓连接之外，还铺设石棉绳进行密封，并且中粗颗粒和石粉的出口处均设有锁风阀。

3. 气尘分离系统工艺。负压吸尘系统吸走的是空气与粉尘的混合物，通过在风管下方安装四个旋风筒，在混合物经过的时候，较重的粉尘在重力的作用下掉进旋风筒，较轻的空气则吸入风机进行循环。当旋风筒内堆积石粉的重量超过锁风阀配重时，锁风阀自动开启，石粉落入螺旋给料机，然后送入指定地点堆放。

5效益分析

5.1经济效益分析

1. 采用石粉的气力分级技术，无需生产用水；而前期系统采用水力冲洗脱粉的生产工艺，实际用水量0.7m3/t。以台山一期工程为例：后期生产总量约为100万t，每吨节约用水0.7m3，总节约用水量=100×104(t)×0.7 m3/t =70×104 (m3)。

2. 以石粉的气力分级脱粉代替水力冲洗脱粉工艺之后，降低了系统运行时的电耗和原材料消耗。根据台山核电厂砂石系统设备配置情况，水处理系统设备总装机690Kw，气力分级脱粉设备总容量190Kw，成品砂生产能力150.5t/h，每吨成品砂可节约用电3.32Kw.h；原材料损耗水处理系统在20%左右，气力分级脱粉系统在10%（含毛料中的泥和风化物剔除）。

按台山一期工程计算，节省能耗及原材料如下：

节约用电=100×104t ×43%×3.32Kw.h/t =142.76×104Kw.h，节约72.46%的用电量（43%为成品砂占的比例）

折算成能耗=0.0175万吨标煤

原材料节省=100×104t×（20%-10%）=10×104t，节约10%原材料。

从以上几个方面可以看出，从水耗，电耗，原材料等方面都有了很大程度的节约。

5.2经济效益分析

1. 台山核电厂砂石加工系统采用气力分级脱粉工艺，从节能，环保等方面，达到国家的“节能、减排”要求，满足了系统生产。

2. 在台山核电厂砂石系统，首次实现了采用气力分级技术脱除人工砂中多余的石粉，应用于核电厂建设用砂石骨料。

6推广应用情况和应用效果

6.1推广应用情况

通过台山核电厂砂石加工系统对气力分级脱粉工艺的应用，生产适用于核电厂高标准、高强度混凝土的砂石料，在质量、数量、节能、环保等方面达到要求。

气力分级脱粉系统完成建安进入调试阶段，在处理的干砂含水率低于1%的条件下，气力分级脱粉效果很好，脱粉前干砂含粉率（<0.075mm）为10%～15%，经过气力分级脱粉后含粉率<4%（见测试报告），完全满足台山核电厂所需成品砂的质量要求，检测合格率达到100%。

在台山核电厂主体工程中，已经采用本砂石系统的成品砂石骨料，批量生产C60/75的混凝土，满足核电高强度混凝土的高品质质量标准要求。

6.2应用效果

通过对气力分级脱粉系统防尘降噪工艺的调整，使系统运行平稳，粉尘噪音满足厂区排放要求，符合相关规范和法律法规的要求；由于系统采用气力分级脱粉，代替了原来传统的水力分级脱粉，因此真正意义上实现了系统污水零排放。

7结论

石粉的气力分级技术成功的应用到台山核电厂砂石系统中，是解决在旱季枯水期业主供水缺乏的条件下，系统能够正常运行、确保生产的行之有效的最佳方法；同时，从根本上解决了污水处理困难的问题，实现了系统生产污水零排放。

8参考文献

1. 朱绍辉，-《气力分级用于翟镇选煤厂原煤分级的可行性》-2005 （3）煤质技术

2. 高根树-《改进石粉加工技术的一种办法》-2005[J].中国非金属矿工业导刊

3. 陈家珑 -《合理利用人工砂中的石粉》-2004[J]新型建筑材料

4. 杨国华-《振动流化床气力分级机组研究》-2002 《矿山机械》

5. 徐政- 《气力分级技术的发展趋势》 - 1986-2007[J]《中国学术会议论文文摘数据库》