石灰石—石膏濕法煙氣脫硫石灰石干磨制粉方案比較

潘自力，袁鳳宇，楊成鋼，李曉光

（合肥水泥研究設(shè)計院，安徽 合肥 230051）

石灰石—石膏濕法煙氣脫硫石灰石干磨制粉方案比較

潘自力，袁鳳宇，楊成鋼，李曉光

（合肥水泥研究設(shè)計院，安徽 合肥 230051）

本文以某個石灰石—石膏濕法煙氣脫硫石灰石干磨方案為例，對比了立式和臥式兩種干磨設(shè)備的工作原理、基本工藝流程、系統(tǒng)配置、布置方式。文中通過運行特點和經(jīng)濟比較，對其工藝系統(tǒng)和實際運行效果進行了全面深入的分析探討和研究，提出了兩種方案各自的優(yōu)缺點，綜合對比認為立式干磨方案更適合火電廠石灰石—石膏濕法煙氣脫硫大規(guī)模制粉的要求。

脫硫；立式干磨；制粉；方案比較

我國是一個以煤等一次性能源為主要能源的國家，在今后較長時期內(nèi)，電力工業(yè)中以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不會改變，更不可能減少煤炭的消耗量。電廠以煤作為主要燃料進行發(fā)電，煤直接燃燒釋放出大量SO2，造成大氣環(huán)境污染，隨著裝機容量的遞增，SO2的排放量也在不斷增加，成為全球變暖、產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要原因，所以加大電廠的SO2的控制力度，愈加顯得重要和緊迫。采用石灰石—石膏法對燃燒后煙氣脫硫凈化，是目前世界上技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的控制二氧化硫排放技術(shù)。石灰石—石膏法對燃燒后煙氣脫硫凈化，吸收SO2的介質(zhì)是石灰石粉，石灰石制粉的粒度對脫硫效率有較大的影響，粒度愈小，愈有利于SO2的吸收，石灰石粉的制備則成為火電廠脫硫、提高脫硫效率的先決條件。本文以某個石灰石—石膏濕法煙氣脫硫石灰石干磨方案為例，對立式和臥式兩種干磨方案進行比選說明。

1 臥式干磨

臥式干磨是由水平的筒體、進出料空心軸及磨頭等部分組成(見圖1)，筒體為長形鋼板制造的圓筒，筒內(nèi)裝有研磨體，研磨體一般為鋼制圓球，并按不同直徑和一定比例裝入筒中，研磨體也可用鋼段。

根據(jù)研磨物料的粒度加以選擇，物料由球磨機進料端空心軸裝入筒體內(nèi)，當球磨機筒體轉(zhuǎn)動時候，研磨體由于慣性、離心力和摩擦力的作用，使它貼近筒體襯板上被筒體帶走，當被帶到一定的高度時，由于其本身的重力作用而被拋落，下落的研磨體像拋射體一樣將筒體內(nèi)的物料給擊碎。

2 立式干磨

立式干磨是一種理想的大型粉磨設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水泥、電力、冶金、化工、非金屬礦等行業(yè)。它集破碎、干燥、粉磨、分級輸送于一體，生產(chǎn)效率高，可將塊狀、顆粒狀及粉狀原料磨成所要求的粉狀物料。

圖2 立式干磨結(jié)構(gòu)原理

立式干磨工作原理(見圖2)：電動機驅(qū)動減速機帶動磨盤轉(zhuǎn)動，需粉磨的物料由鎖風喂料設(shè)備送入旋轉(zhuǎn)磨盤中心，在離心力作用下，物料向磨盤周邊移動，進入粉磨輥道。磨輥在液壓裝置和傳動臂的作用下，向輥道內(nèi)物料施加粉磨力，物料受到擠壓和剪切作用而被粉碎。同時，風從圍繞磨盤的風環(huán)高速均勻向上噴出，粉磨后的物料被風環(huán)處的高速氣流吹起，一方面把粒度較粗的物料吹回磨盤重新粉磨，另一方面對懸浮物料進行烘干，細粉則由熱風帶入分離器進行分級，合格的細粉隨同氣流出磨，由收塵設(shè)備收集下來即為產(chǎn)品，不合格的在分離器葉片作用下重新落至磨盤，與新喂入的物料一起重新粉磨，如此循環(huán)，完成粉磨作業(yè)全過程。

3 臥式干磨和立式干磨的粉磨機理

3.1 臥式干磨的粉磨機理

臥式干磨作為一種傳統(tǒng)的粉磨設(shè)備，一直在物料的粉磨作業(yè)中處于壟斷地位，由于臥式干磨粉磨機理存在缺陷，導(dǎo)致能量有效利用率極低，據(jù)有關(guān)資料報道[1]，一般只有1%～3%。因此，粉磨作業(yè)的節(jié)能也是節(jié)能降耗應(yīng)重視的問題之一。

臥式干磨的粉磨機理基于沖擊和研磨作用，其特點如下：①必須把幾十噸，甚至上百噸的研磨體和物料同時帶到一定的高度；②研磨體作用在物料上的力變化較大，非人為所能控制；③研磨體之間以及研磨體與襯板之間存在著無用撞擊，大量的能量被白白消耗；④存在過粉磨現(xiàn)象；⑤噪音大，一般為100～120dB(A聲級)；⑥研磨體消耗大。

以往粉磨系統(tǒng)的節(jié)能改造工作都局限在球磨機本身及其系統(tǒng)的改造上，如改進磨機襯板、隔倉板、調(diào)整研磨體級配、磨內(nèi)通風、降低入磨物料粒度等，都取得了一定的增產(chǎn)節(jié)能效果，但沒有從根本上解決球磨機粉磨機理上存在的問題。

3.2 立式干磨的粉磨機理

立式干磨在粉磨物料時，是通過其內(nèi)部的兩個緊壓在一起的滾動體之表面，擠壓松散物料形成的料床，逐漸將其粉碎或研磨成粉。

立式干磨中的磨輥是活動的，粉磨壓力是由填充在滾輪間隙之壓縮物料料床來傳遞。

立式干磨運行具有以下主要特點：①磨輥作用在物料上的力可人為地進行控制，確保物料及設(shè)備所受的力均勻恒定；②合格的細粉可及時地分選出來；③立式磨本體實現(xiàn)低噪音運行；④集破碎、粉磨、烘干、分級、輸送五種工序與一體。

由于立式磨結(jié)構(gòu)及粉磨方式合理，使立式磨的粉磨效率比球磨機高。

4 臥式干磨制粉和立式干磨制粉方案比較

4.1 臥式干磨制粉和立式干磨制粉工藝方案比較

圖3 立式干磨制粉系統(tǒng)工藝流程

圖4 臥式干磨制粉系統(tǒng)工藝流程

石灰石干磨機可以采用立式或臥式干磨，立式干磨(見圖3)頂部自帶分離器，通過調(diào)節(jié)風環(huán)閥，可改變產(chǎn)品細度，并可使得磨內(nèi)料床負荷均勻、穩(wěn)定。粉料出磨后，隨排風機氣流進入脈沖袋式收塵器中進行收集，再經(jīng)水平及垂直輸送設(shè)備進入石灰石粉倉內(nèi)儲存。若為臥磨機(見圖4)，粉料出磨后，先經(jīng)過一高效選粉機進行分選，該選粉機具有一個由變頻電機帶動、垂直轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子，通過調(diào)節(jié)該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及選粉機的通風量，對成品的細度進行調(diào)節(jié)。分選后的粗料通過螺旋輸送機送回磨機入口再磨，細度符合要求的粉料則隨排風機氣流進入脈沖袋式收塵器中進行收集，再經(jīng)水平及垂直輸送設(shè)備進入石灰石粉倉內(nèi)儲存。

圖3所示的工藝流程為“一級收塵系統(tǒng)”，具有工藝流程簡單，系統(tǒng)設(shè)備較少，系統(tǒng)故障點少，系統(tǒng)操作方便，工藝布置靈活，系統(tǒng)主風機葉輪無磨損等優(yōu)點。但需要配置高濃度收塵器，相對投資較大。

圖4所示的工藝流程為“兩級收塵系統(tǒng)”，具有工藝流程復(fù)雜，系統(tǒng)設(shè)備較多，系統(tǒng)故障點多。系統(tǒng)操作困難，工藝布置限制因素多，占地面積大等特點。雖不需要配置高濃度收塵器，但相對投資也較大。

通過對比可以發(fā)現(xiàn)：立式干磨制粉工藝流程簡單、占地面積及占用空間小，立式干磨本身帶有選粉機，不需要另加選粉機和提升設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)備較少。系統(tǒng)故障點少，系統(tǒng)操作方便，工藝布置靈活。工藝簡單，布局緊湊，可露天布置。建筑面積約為臥式干磨系統(tǒng)的70%，建筑空間約為臥式干磨制粉系統(tǒng)的50%～60%。

4.2 臥式干磨制粉和立式干磨制粉系統(tǒng)方案比較

以浙能嘉興電廠使用的合肥水泥研究設(shè)計院旗下的合肥中亞建材裝備有限責任公司生產(chǎn)的HRM型立式干磨制粉系統(tǒng)與該廠原先的臥式干磨制粉系統(tǒng)作對比，結(jié)果詳見右表。

石灰石粉制備系統(tǒng)方案對比一覽

由表中可看出，使用臥式干磨制粉系統(tǒng)比使用立式干磨制粉系統(tǒng)多投資近10%，而各項技術(shù)經(jīng)濟指標卻低于立式干磨制粉系統(tǒng)。特別是單位產(chǎn)品電耗，立式干磨制粉系統(tǒng)要比臥式干磨制粉系統(tǒng)低40%。由此可見，立式干磨制粉系統(tǒng)無論是技術(shù)指標還是經(jīng)濟指標，都遠遠優(yōu)于臥式干磨制粉系統(tǒng)。在其他技術(shù)指標方面，也同樣是立式干磨制粉系統(tǒng)要先進的多。

5 結(jié)論

通過臥式干磨制粉系統(tǒng)和立式干磨制粉系統(tǒng)的全面對比，可看出立式干磨制粉系統(tǒng)較臥式干磨制粉系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：

(1) 生產(chǎn)投資費用大幅降低。

立式干磨制粉系統(tǒng)工藝流程簡單，布局緊湊，建筑面積小，占地面積約為臥式干磨制粉系統(tǒng)的70%，建筑空間約為臥式干磨制粉系統(tǒng)的60%，可露天布置，直接降低了企業(yè)投資費用，且立式干磨本身有分離器，不需要另加選粉機和提升設(shè)備。出磨含塵氣體可直接由袋式收塵器或電收塵器收集。

(2) 生產(chǎn)效率高，節(jié)能環(huán)保。

立式干磨采用料床粉磨原理粉磨物料，能耗低，制粉系統(tǒng)的電耗比臥式干磨制粉系統(tǒng)低20%～30%，而且隨原料水分的增加，節(jié)電效果更加明顯，立式干磨制粉系統(tǒng)的能耗和臥式干磨制粉系統(tǒng)相比節(jié)約30%～40%。立式干磨在工作中沒有臥式干磨中鋼球相互碰撞、撞擊襯板的金屬撞擊聲，因此噪音小，比球磨機低20～25dB。另外，立式干磨采用全封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)在負壓下工作，無揚塵，環(huán)境清潔。

(3) 操作簡便，維修方便。

立式干磨配備自動控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠程控制，操作簡便；通過檢修油缸，翻轉(zhuǎn)動臂，可方便快捷更換輥套、襯板，減少企業(yè)停機損失。

(4) 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定易檢測。

產(chǎn)品的化學成分穩(wěn)定、顆粒級配均齊，有利于煅燒。物料在立式干磨內(nèi)停留的時間僅2～3min，而在球磨機內(nèi)則要15～20min，所以立式干磨產(chǎn)品的化學成分及細度可以很快被測定和校正。

(5) 研磨體磨損小，利用率高。

由于立式干磨運行中磨輥和磨盤沒有金屬間的直接接觸，磨損小，單位產(chǎn)品金屬消耗量一般為5～10g/t。

立式干磨制備石灰石粉具有工藝流程簡單、占地小、產(chǎn)品粒度控制容易、運行電耗低等優(yōu)點。國產(chǎn)立式干磨運行的可靠性已為水泥、非金屬礦、冶金電力行業(yè)運行的實踐所證實，也為愈來愈多的電廠脫硫工程所接受，國產(chǎn)立式干磨在電廠脫硫工程的應(yīng)用將進一步推動電廠脫硫工作的進展，為減少SO2對大氣的污染做出貢獻。

黃俊輝,莫志華.立破、臥式反擊破、輥壓機在水泥粉磨中的應(yīng)用[J].四川水泥,2004(3):21-22.

Lime Dry Grinding Schemes Comparison of Lime/gypsum Wet Desulphurization Technology

PAN Zi-li, YUAN Feng-yu, YANG Cheng-gang, LI Xiao-guang
(Hefei Cement Research & Design Institute, Hefei 230051, China)

The paper compares two dry grinding schemes - vertical type and horizontal type, with the example of one limestone dry grinding scheme of limestone-gypsum wet flue gas desulfurization, and presents the equipment operation principles, basic process, system configurations, arrangement descriptions for these two schemes. Through the comparison of the operation characteristics and economy of the two schemes, and the overall analysis and research to the process systems and practical running effects, this paper presents the respective advantages and disadvantages of the two schemes, and after comprehensive comparison concludes that vertical dry grinding scheme is more suitable for the requirements of large-scale pulverization by limestone-gypsum wet flue gas desulfurization in heat-engine plant.

desulfurization; vertical dry grinding mill; pulverization; scheme comparision

TD453

A

1007-9386(2012)04-0041-04

2012-04-01