歐版磨粉機(jī)在脫硫石灰石制粉中的應(yīng)用

侯憲勇，肖 威

（河南黎明重工科技股份有限公司，鄭州 450001）

歐版磨粉機(jī)在脫硫石灰石制粉中的應(yīng)用

侯憲勇，肖 威

（河南黎明重工科技股份有限公司，鄭州 450001）

環(huán)保脫硫工藝中的脫硫劑大都為石灰石粉，石灰石粉的品質(zhì)、細(xì)度及粒徑分布是影響脫硫效果的關(guān)鍵性因素之一，而選擇合適的石灰石粉制備的工藝和裝備則對(duì)整個(gè)脫硫過程起著至關(guān)重要的作用；本文重點(diǎn)介紹了歐版磨粉機(jī)制備脫硫石灰石粉的技術(shù)特點(diǎn)及其在環(huán)保脫硫石灰石制粉中的應(yīng)用。

環(huán)保脫硫;石灰石;制粉技術(shù);歐版磨粉機(jī)

1 前言

我國(guó)二氧化硫排放量居世界第一，火電廠、燃煤鍋爐是二氧化硫污染最集中、規(guī)模最大的行業(yè)，也是我國(guó)控制二氧化硫污染的重點(diǎn)行業(yè)。如果這些行業(yè)排放的大氣污染物得不到有效控制，將直接影響到中國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量的改善和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。目前，國(guó)家加大了對(duì)火電廠、鋼廠脫硫監(jiān)管的力度，要求新建、改建和擴(kuò)建的燃煤電廠、冶金鋼廠必須滿足二氧化硫控制目標(biāo)的要求。

石灰石-石膏煙氣脫硫濕法工藝（FGD）和鍋爐內(nèi)噴鈣工藝，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的技術(shù)，國(guó)內(nèi)90%以上的火電廠采用的都是石灰石-石膏法脫硫技術(shù)。

石灰石-石膏法脫硫的工作原理是：將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣達(dá)到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。經(jīng)吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機(jī)送至石膏貯倉(cāng)堆放，脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴，再經(jīng)過換熱器加熱升溫后，由煙囪排入大氣。由于吸收塔內(nèi)吸收劑漿液通過循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大于95% 。

鍋爐內(nèi)噴鈣工藝以石灰石粉為吸收劑，石灰石粉由氣力噴入爐膛，在爐膛內(nèi)受熱分解為氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣。由于反應(yīng)在氣固兩相之間進(jìn)行，反應(yīng)速度較慢，吸收劑利用率較低。因此在煙道尾部設(shè)尾部增濕活化反應(yīng)器，增濕水以霧狀噴入活化反應(yīng)器內(nèi)，與未反應(yīng)的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進(jìn)而與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)。

無論是鍋爐內(nèi)噴鈣，還是石灰石-石膏法對(duì)燃燒后煙氣脫硫凈化，吸收二氧化硫的介質(zhì)都是石灰石粉，石灰石粉的粒度對(duì)脫硫效率有較大的影響，粒度愈小，愈有利于二氧化硫的吸收，石灰石粉的制備則成為火電廠、鋼廠脫硫，提高脫硫效率的先決條件。另外，石灰石粉的制備成本對(duì)脫硫成本有較大的影響。低成本制備高細(xì)度的石灰石粉技術(shù)成為環(huán)保脫硫技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。

2 影響石灰石脫硫效率的主要因素

（1）石灰石品質(zhì)

通常，石灰石中碳酸鈣的含量應(yīng)高于85%，含量太低則會(huì)由于雜質(zhì)較多給運(yùn)行帶來一些問題，造成吸收劑耗量和運(yùn)輸費(fèi)用增加，石膏純度下降。

石灰石品質(zhì)由CaO的含量決定，石灰石純度越高，脫硫效率越好。但在工藝進(jìn)行配料設(shè)計(jì)時(shí)，既要計(jì)算其化學(xué)成分，也要了解它的物理性能。石灰石一級(jí)品的氧化鈣含量為48%～54%，但石灰石不一定是CaO含量越高越好。如CaO＞54%的石灰?guī)r，其因純度較高而大理石化，不易粉磨，化學(xué)穩(wěn)定性也強(qiáng)，因而不適合用作脫硫劑。

（2）石灰石粒徑（細(xì)度）

石灰石粉的細(xì)度是影響脫硫效率的一個(gè)重要因素，反應(yīng)接觸面積很大程度上決定了化學(xué)反應(yīng)速度，石灰石粉的顆粒越細(xì)，質(zhì)量比表面積就越大，單位質(zhì)量的化學(xué)反應(yīng)的接觸面積也越大。由于石灰石的消溶反應(yīng)是固—液兩相反應(yīng)，其反應(yīng)速率與石灰石顆粒比表面積成正比，因此，較細(xì)的石灰石顆粒的消溶性能好，各種相關(guān)反應(yīng)速率較高，能夠以更快的速度與漿液中的HSO3-反應(yīng)，從而更快地吸收二氧化硫氣體，脫硫效率及石灰石利用率較高。

但石灰石的粒度愈小，破碎的能耗愈高。要研磨成較細(xì)的石灰石粉，需要有較大的磨機(jī)，消耗較高的電能，從而會(huì)增加成本，因此需要權(quán)衡利弊，綜合考慮。通常要求的石灰石粉通過250目篩或325目篩的過篩率達(dá)到90%即可。

同時(shí)石灰石粉的粒度與石灰石的品質(zhì)有關(guān)。為保證脫硫效率和石灰石利用率達(dá)到一定水平，當(dāng)石灰石中雜質(zhì)含量較高時(shí)，應(yīng)當(dāng)磨制得更細(xì)一些。

（3）石灰石的反應(yīng)活性對(duì)脫硫系統(tǒng)性能的影響

石灰石作為吸收劑的特性不僅包括其化學(xué)成分，主要也包括其反應(yīng)活性，脫硫系統(tǒng)的堿量是通過石灰石粉的溶解來提供，吸收劑的活性影響到吸收劑的溶解度和溶解速度，是表示一種在酸性環(huán)境中的轉(zhuǎn)化特性。吸收劑的活性包含吸收劑種類、物化特性和與其反應(yīng)的酸性環(huán)境。吸收劑的物化特性包括純度、晶體結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)含量、粒度分布、包括內(nèi)表面（即孔隙率）在內(nèi)的單位總表面積和顆粒密度?；钚暂^高的石灰石在保持相同石灰石利用率的情況下，可以達(dá)到較高的二氧化硫脫除效率。石灰石反應(yīng)活性高，石灰石利用率也高，石膏中過剩CaCO3含量低，即石膏純度高。

3 石灰石粉制備技術(shù)及工藝流程

脫硫用石灰石粉要求粒度250目或325目（45μm），325目石灰石粉脫硫效果更好。但制備如此細(xì)的石灰石粉，目前主要采用的磨機(jī)為雷蒙磨（擺式磨）、懸輥磨、球磨機(jī)或歐版磨粉機(jī)。以往，雷蒙磨、懸輥磨、球磨機(jī)使用的較多，近年來，隨著對(duì)石灰石粉細(xì)度要求的提高和節(jié)能減排的需要，愈來愈多的電廠脫硫制備石灰石粉開始采用歐版磨粉機(jī)方案。歐版磨粉機(jī)制備石灰石粉工藝流程見圖1。

圖1 歐版磨制備石灰石粉工藝流程

由圖1可知，制粉系統(tǒng)采用的設(shè)備為：破碎機(jī)、提升機(jī)、電磁振動(dòng)給料機(jī)、歐版磨粉機(jī)。由于歐版磨粉機(jī)內(nèi)部帶有選粉裝置，不需外部的選粉機(jī)，因而流程簡(jiǎn)單。

工藝流程簡(jiǎn)述如下：大塊狀石灰石經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎到所需粒度后，由提升機(jī)將其送至儲(chǔ)料斗，再經(jīng)振動(dòng)給料機(jī)將其均勻定量連續(xù)地送入歐版磨粉機(jī)主機(jī)磨室內(nèi)進(jìn)行研磨，粉磨后的石灰石粉被風(fēng)吹起，經(jīng)選粉機(jī)進(jìn)行分級(jí)。符合細(xì)度的石灰石粉隨氣流經(jīng)管道進(jìn)入新型隔離式旋風(fēng)集粉器內(nèi)，進(jìn)行分離收集。收集的石灰石粉成品經(jīng)出料口并由輸送裝置送入石粉倉(cāng)，以備脫硫使用。不合格的粉粒經(jīng)選粉機(jī)分離后被甩向筒壁，沿筒壁落下后重新回到磨機(jī)研磨。整個(gè)系統(tǒng)在負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行，系統(tǒng)粉塵不外溢從而保證了現(xiàn)場(chǎng)清潔。

由于進(jìn)入磨機(jī)內(nèi)的石灰石有時(shí)有一定的含水量，研磨時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)使其變成水蒸氣，使系統(tǒng)內(nèi)氣體的總量增加，同時(shí)由于管道接合處會(huì)有空氣隨石灰石進(jìn)入系統(tǒng)，也會(huì)使系統(tǒng)內(nèi)氣體總量增加。研磨時(shí)的摩擦熱也會(huì)使氣體升溫，體積膨脹。此時(shí)為了保持系統(tǒng)的負(fù)壓運(yùn)行狀態(tài)，可以開啟風(fēng)機(jī)和主機(jī)之間的閥門，使多余氣體自動(dòng)導(dǎo)入脈沖布袋除塵器經(jīng)過濾后排出，確保環(huán)境達(dá)標(biāo)。

4 歐版磨粉機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

歐版磨粉機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)由主機(jī)、選粉機(jī)、管道裝置、離心引風(fēng)機(jī)、隔離式旋風(fēng)集粉器、除塵器組成。

（1）主機(jī)工作原理

電動(dòng)機(jī)通過三角帶帶動(dòng)橫向傳動(dòng)軸，橫向傳動(dòng)軸再通過另一端的錐齒輪帶動(dòng)主軸。主軸的上端連接著磨輥吊架，磨輥部件通過橫擔(dān)軸懸掛在磨輥吊架上，整個(gè)磨輥部件可以繞橫擔(dān)軸擺動(dòng)。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磨輥部件在圍繞中心軸回轉(zhuǎn)的同時(shí)，在離心力的作用下磨輥沿著磨環(huán)內(nèi)圓滾動(dòng)。磨輥吊架下端裝有鏟刀架，鏟刀架下裝有鏟刀座盤，鏟刀座盤上裝有鏟刀。鏟刀刃將磨機(jī)內(nèi)的物料鏟起后送往磨環(huán)和磨輥之間進(jìn)行碾壓。

（2）選粉機(jī)工作過程

變頻調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)葉盤旋轉(zhuǎn)，葉盤上的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)形成旋轉(zhuǎn)氣流，大顆粒物料的離心力較大，被甩向筒壁后下落回到磨機(jī)，合格物料則會(huì)通過選粉機(jī)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速要按成品粉塵粒度大小做相應(yīng)的調(diào)節(jié)：如要獲得較細(xì)粒度的粉塵時(shí)，就應(yīng)該提高葉片的轉(zhuǎn)速，如果要獲得較粗粒度的粉塵時(shí)，就應(yīng)該降低葉片的轉(zhuǎn)速，具體的轉(zhuǎn)速要根據(jù)成品的目數(shù)、物料的比重、當(dāng)?shù)氐臏囟群蜐穸?、氣壓高低以及顆粒的具體特性、磨機(jī)的使用狀態(tài)進(jìn)行仔細(xì)調(diào)節(jié)。

（3）旋風(fēng)集粉器對(duì)磨粉機(jī)的性能起到很重要的作用

帶粉氣流進(jìn)入集粉器時(shí)，在集粉器內(nèi)會(huì)形成向下運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)氣流。旋轉(zhuǎn)粒子在離心力的作用下，顆粒物被甩向筒壁。顆粒一旦碰到筒壁即被捕集并沿著筒壁滑向桶底。向下運(yùn)動(dòng)的氣體在錐體的作用下加速旋轉(zhuǎn)并被向上反射從回氣管排出進(jìn)入風(fēng)機(jī)。集粉器的下端裝有卸料閥，從集粉器下端掉落下的粉塵通過上下錐閥排出。由于在集粉器錐底形成的向上旋轉(zhuǎn)的氣流核心呈負(fù)壓狀態(tài)，所以對(duì)集粉器的下端密封要求很高，不允許有漏氣現(xiàn)象。一旦漏氣就會(huì)使已經(jīng)被捕集的粉塵被氣體重新吹起帶走，直接影響到整機(jī)的產(chǎn)量。因此集粉器的下端裝有上、下錐閥，其作用是分別打開或關(guān)閉，從而能夠在卸料時(shí)保證外界空氣不被吸入集粉器。

5 歐版磨粉機(jī)制備石灰石粉的技術(shù)特點(diǎn)

MTW歐版磨粉機(jī)采用了錐齒輪整體傳動(dòng)、內(nèi)部稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)、弧形風(fēng)道等多項(xiàng)專利技術(shù)，性能穩(wěn)定，操作方便，能耗低，可調(diào)可控成品粒度粉磨物料應(yīng)用廣泛；配備專用除塵器，粉塵排放濃度可完全達(dá)到國(guó)家環(huán)保有關(guān)規(guī)定，目前已在國(guó)電、華電、華能、大唐等下屬多家電廠脫硫石灰石制粉項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。

該技術(shù)的主要特點(diǎn)有：

（1）錐齒輪整體傳動(dòng)，能量損耗小、效率高：傳統(tǒng)擺式磨、懸輥磨機(jī)需另有減速機(jī)、通過聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)主軸，安裝時(shí)對(duì)中難度大，易產(chǎn)生噪聲，降低效率，MTW歐版磨粉機(jī)為錐齒輪整體傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)更加緊湊，安裝調(diào)節(jié)更方便快捷，效率大大增加。

（2）內(nèi)部稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)、先進(jìn)可靠：傳統(tǒng)磨機(jī)潤(rùn)滑形式為脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑阻力大、溫升高、軸承壽命短，MTW歐版磨粉機(jī)采用內(nèi)部油泵，無需另外增加油泵或潤(rùn)滑站，就可以實(shí)現(xiàn)主軸軸承和圓錐齒輪軸軸承的潤(rùn)滑，極大地提高了設(shè)備的使用壽命。

（3）傳統(tǒng)磨機(jī)中的磨粉機(jī)風(fēng)道均為直板型風(fēng)道，這種結(jié)構(gòu)存在氣流直接沖擊風(fēng)道板而產(chǎn)生阻力，氣流分子間相互碰撞的能量損失大，易產(chǎn)生渦流導(dǎo)致風(fēng)道堵塞等缺點(diǎn)。而弧形風(fēng)道的風(fēng)量損失小、物料流動(dòng)性好。MTW歐版磨粉機(jī)所采用風(fēng)道為曲面型風(fēng)道，切向氣流進(jìn)口順滑，阻力小，內(nèi)部出口方向有利于物料的分散，不容易堵料?；⌒物L(fēng)道與直板型風(fēng)道對(duì)比示意見圖2。

圖2 弧形風(fēng)道與直板型風(fēng)道對(duì)比示意圖

（4）特殊磨輥及磨環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為曲面可換刀刃鏟刀（見圖3），提高了粉磨效率，降低了使用成本。傳統(tǒng)磨機(jī)鏟刀刀刃磨損較快，鏟刀為整體鏟刀，刃部磨損后，需要整體更換鏟刀，浪費(fèi)材料，增加停機(jī)更換時(shí)間。MTW歐版磨粉機(jī)鏟刀，刃部采用高耐磨合金材料，使用壽命長(zhǎng)，更換時(shí)只需更換刀刃部分，提高了材料利用率。另外，傳統(tǒng)的平面型鏟刀，物料鏟起后堆積在一個(gè)層面上，使磨輥磨環(huán)中部磨損嚴(yán)重，曲面型鏟刀可將物料導(dǎo)向立面，使磨輥磨環(huán)上、中、下部都能磨粉，使其均勻磨損，同時(shí)也增大了有效工作面積，從而增加了產(chǎn)量。

圖3 曲面可換刀刃鏟刀示意圖

（5）成品粒度可調(diào)可控、選粉效率高：選粉機(jī)轉(zhuǎn)速采用變頻控制，轉(zhuǎn)速更加精確，細(xì)料分選效果更佳；隔離式旋風(fēng)集粉器、選粉效率大大提高，內(nèi)筒與混合氣粉流之間采用隔離結(jié)構(gòu)，能夠有效地提高選粉效率和選粉精度。隔離式旋風(fēng)集粉器與常規(guī)集粉器對(duì)比見圖4。

圖4 隔離式旋風(fēng)集粉器與常規(guī)集粉器示意圖

（6）無阻力進(jìn)風(fēng)蝸殼（小觀察門無渦流）：傳統(tǒng)磨機(jī)的進(jìn)風(fēng)蝸殼觀察門內(nèi)部門板內(nèi)面向外凸出，與進(jìn)風(fēng)蝸殼內(nèi)面不在一個(gè)平面上，這樣就易產(chǎn)生渦流效應(yīng)，增加系統(tǒng)能耗。MTW歐版磨粉機(jī)采用內(nèi)部門板內(nèi)面與進(jìn)風(fēng)蝸殼內(nèi)面在同一曲面上，這樣就能有效地避免渦流效應(yīng)。

（7）人性化設(shè)計(jì)、易于操作：歐版磨機(jī)不僅內(nèi)部采用了諸多先進(jìn)結(jié)構(gòu)，而且外觀也采用優(yōu)美的弧形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使整臺(tái)機(jī)器更加人性化，降低了工人操作時(shí)產(chǎn)生不必要損傷的可能性。

（8）注重環(huán)保理念：設(shè)備工作噪聲小，配備先進(jìn)的除塵器，粉塵排放濃度完全符合國(guó)家有關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。氣流由大旋風(fēng)集粉器上端回風(fēng)管吸入離心引風(fēng)機(jī)，該引風(fēng)機(jī)整個(gè)氣流系統(tǒng)是密閉循環(huán)的，并且是在正負(fù)壓狀態(tài)下循環(huán)流動(dòng)的，獨(dú)特的空氣自循環(huán)系統(tǒng)，大大降低了外排風(fēng)量，降低粉塵排放濃度，避免環(huán)境污染。

6 歐版磨粉機(jī)在環(huán)保脫硫石灰石粉制備系統(tǒng)中的選型

環(huán)保脫硫石灰石粉制備系統(tǒng)年可運(yùn)行300天，每天有效運(yùn)行時(shí)間為20小時(shí)，根據(jù)環(huán)保脫硫一年需要的石灰石粉量計(jì)算需要的單機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，再由單機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量選擇歐版磨機(jī)的型號(hào)和規(guī)格。用于石灰石粉制備的歐版磨粉機(jī)規(guī)格性能見下表。

用于石灰石粉制備的歐版磨粉機(jī)規(guī)格性能表

7 結(jié)論

綜上所述，采用歐版磨粉機(jī)制粉工藝的環(huán)保脫硫石灰石粉制備技術(shù)，其產(chǎn)品的細(xì)度及顆粒級(jí)配均齊，能夠很好滿足煙氣脫硫所需要的石灰石粉，提高脫硫效率，且生產(chǎn)線工藝流程通暢，投資省上馬快，易于生產(chǎn)管理，綜合能耗比傳統(tǒng)的雷蒙磨、懸輥磨、球磨機(jī)等工藝降低20%～30%，產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，可為火電、鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排提供可靠的技術(shù)和設(shè)備保障。

Application of Flour Mill MTW in Limestone Milling of Desulphurization

HOU Xian-yong, XIAO Wei
(Henan Liming Heavy Industry & Science Co., Ltd, Zhengzhou 450001, China)

Desulphurization agent in the environmental desulphurization technology presents limestone powder. Their quality, thin limit and particular distribution are one of the key factors which affect the desulphurization result. Technology and equipment of limestone powder preparation play a key role in a key impact on desulphurization process. The paper introduces the technical characteristic and application of flour mill MTW in limestone milling of desulphurization.

environmental desulphurization; limestone; powder milling technology; flour mill MTW

X701.3

A

1006-5377（2012）01-0020-04