本发明涉及粉煤灰生产技术领域，具体涉及一种超细灰生产装置及生产方法。
背景技术：
我国是世界燃煤发电的第一大国，稳居世界第一。连续5年电力行业粉煤灰年产量均超过了5亿吨。2015年预计产灰6.2亿吨。而年利用量约70％，每年有大约2亿吨粉煤灰不能利用消纳，若随意堆放,会污染环境,也会耗费大量的土地资源,使人均耕地匮乏的现象显得更是雪上加霜。因此，如何将粉煤灰综合利用、变废为宝、变害为利，是解决我国电力生产环境污染与资源缺乏之间矛盾的一个重要手段。如何拓宽粉煤灰的利用渠道，特别是在土木、农业、化学工业和环保等各个领域的高端应用，就显得尤其重要。
现有公知的粉煤灰的细度和形貌是衡量其理化活性的一个重要指标，粉煤灰颗粒越细，其理化活性就越高，密实度就越大，同时标准稠度需水就越低，粉煤灰中的球形玻璃体可以发挥出粉煤灰球形玻璃体的滚珠轴承作用，充分利用其减水效应、微积效应以及密实效应，能提高材料整体的使用综合性能。
对于比表面积平均达到2000～2213m2/kg，体积平均粒径小于10.0μm的粉煤灰在我们行业界称为超细粉煤灰,现有的超细灰生产装置是在两套系统上完成的,一套为常规的粉煤灰分选系统,另一套为磨细系统,两套系统需配合使用才能加工出超细粉煤灰，现有的粉煤灰分选系统(如图1所示)，其主要系统配置为：包括依次连接在循环回路管道上的分选主风机、原灰库、粗灰库和细灰库，原灰库上依次连接有给料手动阀、给料气动阀和给料机，给料机连接有位于循环回路管道上的原灰受料器，循环回路管道上设有分别和粗灰库、细灰库连接的分选机，且粗灰库和细灰库上均设有散装机，循环回路管道上设有和细灰库连接的旋风收集器。上述结构在工作时,原灰库的原状粉煤灰通过手动阀、气动阀以及给料机进入分选系统受料器中，原灰在受料器中与分选主风机运行风进行混合后进入分选机。在分选机中实现粗细分离，分离后的粗灰通过锁气器进入粗灰库，再通过散装机回路进行装车销售；而细灰会通过高效率的旋风收集器进行收集，收集的细灰通过锁气器进入细灰库。但上述粉煤灰分选系统在使用时仍存在以下问题：1、粉煤灰分选系统在工作时，旋风收集器在对细灰收集的过程中，始终只能收集绝大部分细灰，而余下的不能收集的细灰部分则被吸入主风机再进行循环，正因为如此，势必会增加分选系统中进入主风机的含尘量，加大分选系统中的风机及分选主管道的磨损，增加了成本，就算将分选主风机进行耐磨设计(加强结构)，但也不能从根本上解决问题，反而更加重了成本投入；2、针对不同的应用领域，特别是在一些高端的应用上，例如高性能混凝土，超高层建筑、橡胶领域，建筑保温技术等应用上，需要粉煤灰具有优越的物理性质，需要将粉煤灰的颗粒细度加工到较细的颗粒程度，也就是前面所说的要加工出超细粉煤灰,而现有的粉煤灰分选系统在操作实践中证明，是不能直接加工得到我们使用需要中的颗粒细度(需要两套系统配合加工,这点在前面也已叙述),通过在分选系统上新建一套磨细设备(如采用磨机磨细加工)，但公知的采用磨机不但能耗高、噪音大，而且在磨细过程中，会对粉煤灰中的球形玻璃体进行破坏，导致材料的减水效应、微积效应以及密实效应大打折扣，此外也加重了企业整体的成本投入。所以在粉煤灰的生产过程中，如何有效的生产超细灰，并以此提供一种适合超细灰的生产设备和相应的生产方法是关键。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种能满足粉煤灰分选现场需要、延长分选系统的使用寿命，又能不经过物理粉碎、确保粉煤灰使用综合性能的超细灰生产装置。
为达到上述目的，本发明的基础方案如下：超细灰生产装置，包括通过输送管道依次连通的分选除尘单元、活化单元和超细灰存储单元，所述分选除尘单元的进口与粉煤灰分选系统的回路管道连通，且分选除尘单元位于旋风收集器和分选主风机之间，所述活化单元和超细灰存储单元之间的输送管道上设有用于提供动力源的吹风单元。
上述方案中的超细灰是指超细粉煤灰。
本基础方案的原理为：在原有粉煤灰分选系统的基础上，增设了一套带有分选除尘单元的超细灰收集及活化、输送、存储装置，分选主风机工作，在循环回路管道上形成风流，原灰库的原状粉煤灰通过给料手动阀、给料气动阀和给料机进入分选系统中，原灰在与分选主风机产生的风流的混合下进入分选机。在分选机中实现粗细分离，分离后的粗灰会进入粗灰库，再通过散装机回路进行装车销售；而细灰会通过高效率的旋风收集器进行收集，收集部分的细灰会进入细灰库，而不能被旋风收集器捕捉的超细颗粒不会直接吸入主风机循环，而会被循环回路管道上的旋风收集器和分选主风机之间的分选除尘单元进行收集，吹风单元工作并在该系统上提供动力源，使得收集的粉煤灰超细颗粒会进入活化单元中，活化单元的作用是对活化仓中的粉煤灰进行物理或化学活化，从而对粉煤灰的细度和形貌进行进一步分散，经过活化后的超细粉煤灰再经过输送管道进入到超细灰存储单元中进行储存。
本基础方案的优点在于：充分利用原有分选系统，进行分选除尘的改造后即可实现超细灰的生产，分选系统增设分选除尘单元后，改善了原有分选系统中进入分选主风机的含尘量，大大降低了分选主风机及循环回路管道(即分选主管道)的磨损，降低了成本，延长了分选系统的使用寿命，满足粉煤灰分选现场需要。在实际运行中，即使选择未经过耐磨处理的分选主风机，也可以运行五年以上；实践证明该分选除尘单元并收集在超细灰库中的粉煤灰属于超细粉煤灰范畴，通过激光粒度分析仪检查其比表面积平均达到2090m2/kg，体积平均粒径低至6.0μm，在高端应用上，例如高性能混凝土，超高层建筑、橡胶领域，建筑保温技术上等，也都能够满足其使用的要求，具有现有的国标一级、二级粉煤灰所取代不了的性能。由于分选主风机不需要进行耐磨设计，新建的分选系统也可大大降低磨细设备投资，相比传统超细粉煤灰生产装置而言，不需要进行磨细系统的建设，具有建设用地小、建设周期短、投资费用低、运行可靠性高的特点，由于不需要通过高能耗的磨机磨细加工，所以运行能耗低、噪音低，而且不采用磨机，使得该系统生产出的超细灰，并未对粉煤灰中的球形玻璃体进行破坏，可以发挥出超细粉煤灰球形玻璃体的滚珠轴承作用，充分利用其减水效应、微积效应以及密实效应，不经过物理粉碎、确保粉煤灰使用的综合性能。
优选方案一，作为基础方案的一种改进，所述分选除尘单元采用布袋除尘器，活化单元为活化仓，布袋除尘器能对管路中不能被旋风收集器捕捉的超细颗粒进行收集，活化仓能对粉煤灰进行物理或化学活化，从而对粉煤灰的细度和形貌进行进一步分散，而且布袋除尘器和活化仓选取常规，具有较强的经济效益。
优选方案二，作为优选方案一的一种改进，所述超细灰存储单元为超细灰库，吹风单元为罗茨风机，超细灰库用于存储经活化后的超细粉煤灰，罗茨风机能在输送管道上提供风力流向的动力源。
优选方案三，作为优选方案二的一种改进，所述布袋除尘器上安装有压力变送器，压力变送器PD01能监测布袋除尘器的运行工况，保证布袋除尘器的正常工作,确保有效生产。
优选方案四，作为优选方案三的一种改进，所述布袋除尘器依次连接有下料机和三通切换阀，三通切换阀的一管口和细灰库连通，三通切换阀的另一管口连接所述活化仓，三通切换阀可以进行切换，正常情况下，布袋除尘器收集的粉煤灰超细颗粒会进入活化仓中，在超细灰收集及活化系统运行故障时，三通切换阀能使超细灰可以切换进入细灰库，增加分选系统运行的连续性。
优选方案五，作为优选方案四的一种改进，所述活化仓依次连接有安装于输送管道上的超细给料阀门和超细给料机，罗茨风机设置在输送管道的一端，超细灰库设置在输送管道的另一端，经过活化后的超细粉煤灰再通过超细给料阀门和超细给料机进入输送管道，由输送管道一端的罗茨风机产生输送风进行输送至另一端的超细灰库中。
优选方案六，作为优选方案二的一种改进，所述超细灰库上设有高、低料位监测计，能实时监测超细灰库中料位的高低，确保安全和正常生产。
优选方案七，作为优选方案二的一种改进，所述超细灰库上设有真空压力释放阀和散装机，真空压力释放阀能调节超细灰库中的压强大小，确保灰库安全，散装机能将超细灰库中的材料进行卸料，待化验合格后通过散装机进行装车和售卖。
本发明的目的之二在于提供一种包含所述的超细灰生产装置的粉煤灰生产系统，还包括依次连接在循环回路管道上的分选主风机、原灰库、粗灰库和细灰库，所述原灰库上依次连接有给料手动阀、给料气动阀和给料机，给料机连接有位于循环回路管道上的原灰受料器，所述循环回路管道上设有分别和粗灰库、细灰库连接的分选机，且粗灰库和细灰库上均设有散装机，所述循环回路管道上设有和细灰库连接的旋风收集器。
上述方案的工作原理为：分选主风机工作，在循环回路管道上形成风流，原灰库的原状粉煤灰通过给料手动阀、给料气动阀和给料机进入分选系统中，原灰在与分选主风机产生的风流的混合下进入分选机。在分选机中实现粗细分离，分离后的粗灰会进入粗灰库，再通过散装机回路进行装车销售；而细灰会通过高效率的旋风收集器进行收集，收集部分的细灰会进入细灰库，而不能被旋风收集器捕捉的超细颗粒不会直接吸入主风机循环，而会被循环回路管道上的旋风收集器和分选主风机之间的布袋除尘器进行收集。
本发明的目的之三在于提供一种使用所述的粉煤灰生产系统的生产方法，包括以下步骤：
步骤1：在原灰库中装入原灰，启动分选主风机工作；
步骤2：打开给料手动阀和给料气动阀，启动给料机工作，原灰通过手动阀、气动阀以及给料机进入位于循环回路管道上的原灰受料器中；
步骤3：原灰在原灰受料器中与分选主风机的运行风混合后进入到分选机，分选机工作，进行物料的粗细分离，分离后的粗灰进入粗灰库，通过散装机装车；细灰通过旋风收集器进行收集，收集后的细灰进入到细灰库，通过散装机装车；旋风收集器仍未收集到的超细颗粒通过布袋除尘器收集；
步骤4：通过控制三通切换阀来控制超细颗粒的流向，三通切换阀上连接活化仓的管口打开，连接细灰库的管口关闭时，布袋除尘器中的超细颗粒经下料机和三通切换阀进入到活化仓中活化；三通切换阀上连接活化仓的管口关闭，连接细灰库的管口打开时，布袋除尘器中的超细颗粒进入细灰库中；
步骤5：经过活化后的物料通过超细给料阀门和超细给料机进入输送管道，由输送管道一端的输送风机产生输送风进行输送至另一端的超细灰库中；
步骤6：对超细灰库中的物料进行化验。
本生产方法的原理和优点为：在该生产方法中，粗细分离后的细灰可分别进入到细灰库和布袋除尘器中，并将布袋除尘器中的细灰经下料机和三通切换阀进入到活化仓中活化，经活化后的物料在输送管道中，通过输送风进行输送至超细灰库中；增设布袋除尘器分选系统后，改善了原有分选系统中进入分选主风机的含尘量，大大降低了分选主风机及循环回路管道(即分选主管道)的磨损，降低了成本，延长了分选系统的使用寿命，满足粉煤灰分选现场需要；由于分选主风机不需要进行耐磨设计，新建的分选系统也可大大降低磨细设备的投资，不采用磨机，使得该方法生产出的超细灰，并未对粉煤灰中的球形玻璃体进行破坏，可以发挥出超细粉煤灰球形玻璃体的滚珠轴承作用，充分利用其减水效应、微积效应以及密实效应，不经过物理粉碎、确保粉煤灰使用的综合性能。
附图说明
图1为现有粉煤灰分选系统的配置示意图。
图2为本发明实施例1中超细灰生产装置的示意图。
图3为本发明实施例2的配置示意图。
图4为传统磨细超细灰微观形貌。
图5为本发明实施例2中超细粉煤灰微观形貌。
图6为本发明实施例2中经激光粒度分析仪检测的粉煤灰体积和粒度分布关系图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：循环回路管道1、分选主风机2、原灰库3、粗灰库4、细灰库5、排空阀门6、给料手动阀7、给料气动阀8、给料机9、原灰受料器10、分选机11、散装机12、旋风收集器13、大布袋除尘器14、压力变送器15、下料机16、三通切换阀17、活化仓18、超细给料手动阀19、超细给料气动阀20、超细给料机21、输送管道22、罗茨风机23、超细灰库24、高、低料位监测计25、真空压力释放阀26、散装机27。
实施例1
本实施例主要是对超细灰生产装置进行结构的详细说明，内容如下：
如图2所示：超细灰生产装置，包括通过输送管道依次连通的大布袋除尘器14、活化仓18和超细灰库24，大布袋除尘器14的进口与粉煤灰分选系统的回路管道连通，且大布袋除尘器14位于旋风收集器13和分选主风机之间，活化仓18和超细灰库24之间的输送管道上设有用于提供动力源的罗茨风机23，大布袋除尘器14上安装有压力变送器15，大布袋除尘器14依次连接有下料机16和三通切换阀17，三通切换阀17的一管口和细灰库5连通，三通切换阀17的另一管口连接活化仓18，活化仓18依次连接有安装于输送管道22上的超细给料阀门和超细给料机21，罗茨风机23设置在输送管道22的一端，超细灰库24设置在输送管道22的另一端，超细灰库24上设有高、低料位监测计25、真空压力释放阀26和散装机27。
本实施例选用大布袋除尘器14，大布袋除尘器14的过滤面积为620平方米，处理风量大于50000立方米每小时，大布袋除尘器14一方面在超细灰生产装置的系统中能满足超细灰的原料供给，另一方面在粉煤灰生产系统中能充分集成循环回路管道1中的细灰或粉尘，就算在罗茨风机未工作时，也能减少或避免细灰或粉尘进入主分选风机2，从而避免主分选风机2和管道的磨损，超细灰生产装置可以采用罗茨风机23和空压机等，具体工作原理和效果同实施例2。
实施例2
本实施例通过将实施例1中的超细灰生产装置应用在一种粉煤灰生产系统上，具体内容如下：
实施例基本如附图3所示：粉煤灰生产系统，包括粉煤灰分选系统和与此相连接的超细灰生产装置，粉煤灰分选系统包括依次通过循环回路管道1连接的分选主风机2、原灰库3、粗灰库4和细灰库5，在分选主风机2出口的循环回路管道1上设置有排空阀门6，原灰库3上依次连接有给料手动阀7、给料气动阀8和给料机9，给料机9连接有位于循环回路管道1上的原灰受料器10，循环回路管道1上设有分别和粗灰库4、细灰库5连接的分选机11，且粗灰库4和细灰库5上均设有散装机12，循环回路管道1上设有和细灰库5连接的旋风收集器13，超细灰生产装置包括大布袋除尘器14，大布袋除尘器14位于循环回路管道1上的旋风收集器13和分选主风机2之间，大布袋除尘器14上安装有压力变送器15，大布袋除尘器14依次连接有下料机16和三通切换阀17，三通切换阀17的一管口和细灰库5连通，三通切换阀17的另一管口连接有活化仓18，活化仓18依次连接有超细给料手动阀19、超细给料气动阀20和超细给料机21，超细给料机21连接有输送管道22，输送管道22的一端设有罗茨风机23，输送管道22的另一端设有超细灰库24，活化仓18和超细灰库24上均设有高、低料位监测计25，超细灰库24上设有真空压力释放阀26和散装机27。
本实施例针对的超细给料阀门主要包括超细给料手动阀19和超细给料气动阀20来进行说明。
具体工作时，在原有粉煤灰分选系统的基础上，增设了一套大布袋除尘器14的分选系统(系统流程在旋风收集器13后、进入分选主风机2前)以及一套超细灰收集及活化、输送、存储、装运装置，分选主风机2工作，在循环回路管道1上形成风流，原灰库3的原状粉煤灰通过给料手动阀7、给料气动阀8和给料机9进入分选系统中，原灰在与分选主风机2产生的风流的混合下进入分选机11。在分选机11中实现粗细分离，分离后的粗灰通过锁气器进入粗灰库4，再通过散装机12回路进行装车销售；而细灰会通过高效率的旋风收集器13进行收集，收集的部分细灰会进入细灰库5，而部分不能捕捉的细灰不会直接吸入主风机循环，而会被循环回路管道1上的旋风收集器13和分选主风机2之间的大布袋除尘器14进行收集，由于大布袋除尘器14依次连接有下料机16和三通切换阀17，三通切换阀17的一管口和细灰库5连通，三通切换阀17的另一管口连接有活化仓18，三通切换阀17可以进行切换，正常情况下，大布袋除尘器14收集的细灰会进入活化仓18中，活化仓18的作用是对活化仓18中的粉煤灰进行物理或化学活化，从而对粉煤灰的细度和形貌进行进一步分散，在超细灰收集及活化系统运行故障时，三通切换阀17能使超细灰可以切换进入细灰库5，增加分选系统运行的连续性；经过活化后的超细粉煤灰再通过超细给料手动阀19、超细给料气动阀20和超细给料机21进入位于输送管道22上的受料器，由输送管道22一端的罗茨风机23产生罗茨风进行输送至另一端的超细灰库24中。
本实施例中的压力变送器PD01能监测大布袋的运行工况，确保安全生产；原灰库3进入的原灰会混杂空气，使得循环回路管道1中形成正压，导致分选过程产生扬尘，为了满足环保生产的需要，通过调节排空阀门6的开度大小，能保证分选系统在原灰受料器10处建立“零点负压”，以实现分选系统的负压运行，不会出现扬尘的现象，从而实现清洁、环保生产；高、低料位监测计25，能实时监测活化仓18和超细灰库24中料位的高低，确保安全和正常生产，真空压力释放阀26能调节超细灰库24中的压强大小，确保灰库安全，散装机27能将超细灰库24中的材料进行卸料，待化验合格后通过散装机27进行装车和售卖。
参见图4、图5，实践证明，本发明所生产的超细粉煤灰属于亚纳米级微珠，能够替代轻质碳酸钙、炭黑、硅灰等原料在橡塑行业和建材行业进行应用，并具有绝对的价格优势，能够大幅度降低企业的生产成本。因超细粉煤灰优异的理化特性，应用于橡胶制品行业在缩短流化时间、提升抗拉伸性能、减少磨耗体积方面有不俗的表现；应用于建材行业在减水效果、改善拌合物性能、减小水化热等方面具有较强优势；同时，由于其特殊的超细灰生产工艺，并未对其显微镜下形貌有所改变(并未对粉煤灰中的球形玻璃体进行破坏)，在建筑保温领域(如：改性发泡水泥保温板)得到了很好的应用。
实施例3
本实施例公开了一种使用所述的粉煤灰生产系统的生产方法，包括以下步骤：
步骤1：在原灰库3中装入原灰，启动分选主风机2工作；
步骤2：打开分选主风机2出口的循环回路管道1上的排空阀门6；
步骤3：打开给料手动阀7和给料气动阀8，启动给料机9工作，原灰通过手动阀、气动阀以及给料机9进入位于循环回路管道1上的原灰受料器10中；
步骤4：原灰在原灰受料器10中与分选主风机2的运行风混合后进入到分选机11，分选机11工作，进行物料的粗细分离，分离后的粗灰进入粗灰库4，通过散装机27装车；细灰通过旋风收集器13进行收集，收集后的细灰进入到细灰库5，通过散装机27装车；旋风收集器13仍未收集到的超细颗粒通过大大布袋除尘器14收集。
步骤5：通过控制三通切换阀17来控制超细颗粒的流向，三通切换阀17上连接活化仓18的管口打开，连接细灰库5的管口关闭时，大大布袋除尘器14中的超细颗粒经下料机16和三通切换阀17进入到活化仓18中活化；三通切换阀17上连接活化仓18的管口关闭，连接细灰库5的管口打开时，大大布袋除尘器14中的超细颗粒进入细灰库5中；
步骤6：经过活化后的物料通过超细给料阀门和超细给料机21进入输送管道22，由输送管道22一端的输送风机产生输送风进行输送至另一端的超细灰库24中；
步骤7：对超细灰库24中的物料进行化验，化验合格后的物料通过散装机27进行装车售卖。
本实施例加工出来的产品为超细粉煤灰，相比现有粉煤灰分选系统加工出来的一级粉煤灰等，有如下对比数据：
表一：
表二：
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。