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，合肥 230051）

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，合肥 230051）

以某石灰石-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方案中的設(shè)備工作原理、基本工藝流程、系統(tǒng)配置、布置方式說明等；通過分析探討兩種方案的運(yùn)行特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以及工藝系統(tǒng)和實(shí)際運(yùn)行效果，比較了兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，認(rèn)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。

煙氣脫硫;立式干磨;石灰石制粉;方案比較

我國是一個以煤為主要能源的國家，在今后較長的時期內(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(jìn)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(jī)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控制力度，愈加顯得重要和緊迫，火電廠配套建造脫硫設(shè)施已是大勢所趨。采用石灰石-石膏法對燃燒后的煙氣脫硫凈化，是目前國內(nèi)外最成熟、應(yīng)用最廣泛的控制二氧化硫排放技術(shù)，國內(nèi)90%以上的火電廠采用石灰石-石膏法脫硫。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，因而石灰石粉的制備就成為火電廠提高脫硫效率的決定性條件。本文以某石灰石-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(jìn)行比較說明。

1 臥式干磨

臥式干磨由水平的筒體、進(jìn)出料空心軸及磨頭等部分組成，筒體為長的圓筒，筒內(nèi)裝有研磨體，筒體為鋼板制造，有鋼制襯板與筒體固定，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。臥式干磨結(jié)構(gòu)的原理示意見圖1。

圖1 臥式干磨結(jié)構(gòu)原理圖

根據(jù)研磨物料的粒度加以選擇，物料由球磨機(jī)進(jìn)料端空心軸裝入筒體內(nèi)，當(dāng)球磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)動時，研磨體由于慣性和離心力、摩擦力的作用，使它貼在附近筒體襯板上而被筒體帶走，當(dāng)研磨體被帶到一定的高度時，由于重力作用而被拋落，下落的研磨體像拋射體一樣將筒體內(nèi)的物料擊碎。

物料由進(jìn)料裝置經(jīng)入料中空軸螺旋均勻地進(jìn)入磨機(jī)第一倉，該倉內(nèi)有階梯襯板或波紋襯板，內(nèi)裝不同規(guī)格的鋼球，筒體轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對物料產(chǎn)生重?fù)艉脱心プ饔?。物料在第一倉達(dá)到粗磨后，經(jīng)單層隔倉板進(jìn)入第二倉，該倉內(nèi)鑲有平襯板，內(nèi)有鋼球，將物料進(jìn)一步研磨。粉狀物通過卸料篦板排出，完成粉磨作業(yè)。

筒體在回轉(zhuǎn)的過程中，研磨體也有滑落現(xiàn)象，在滑落過程中給物料以研磨作用，為了有效地利用研磨作用，將粒度較大的物料（一般為20目以上）磨細(xì)時，把磨體筒體用隔倉板分隔為二段，即成為雙倉，物料進(jìn)入第一倉時候被鋼球擊碎，物料進(jìn)入第二倉時候，鋼段對物料進(jìn)行研磨，磨細(xì)合格的物料從出料端空心軸排出；對進(jìn)料顆粒小的物料進(jìn)行磨細(xì)時，如砂二號礦渣、粗粉煤灰等，磨機(jī)筒體可不設(shè)隔板，成為一個單倉筒磨，研磨體也可用鋼段。

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)。立式干磨集破碎、干燥、磨粉、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。立式干磨結(jié)構(gòu)的原理示意見圖2。

圖2 立式干磨結(jié)構(gòu)原理圖

立式干磨工作原理：電動機(jī)驅(qū)動減速機(jī)帶動磨盤轉(zhuǎn)動，需磨粉的物料由鎖風(fēng)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(jìn)入磨粉輥道。磨輥在液壓裝置和傳動臂的作用下，向輥道內(nèi)物料施加磨粉力，物料受到擠壓和剪切作用而被粉碎。同時，風(fēng)從圍繞磨盤的風(fēng)環(huán)高速均勻向上噴出，磨粉后的物料被風(fēng)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磨粉，另一方面對懸浮物料進(jìn)行烘干，細(xì)粉則由熱風(fēng)帶入分離器進(jìn)行分級，合格的細(xì)粉隨同氣流出磨，由收塵設(shè)備收集下來的即為產(chǎn)品，不合格的在分離器葉片的作用下重新落至磨盤，與新喂入的物料一起重新磨粉，如此循環(huán)，完成磨粉作業(yè)全過程。

3 臥式干磨和立式干磨的磨粉機(jī)理

3.1 臥式干磨的磨粉機(jī)理

臥式干磨作為一種傳統(tǒng)的磨粉設(shè)備，一直在物料的磨粉作業(yè)中處于壟斷地位，但臥式干磨磨粉機(jī)理也存在缺陷，導(dǎo)致能量有效利用率極低，據(jù)資料報道，一般只有1%～3%。因此，磨粉作業(yè)的節(jié)能同樣是節(jié)能降耗應(yīng)重視的問題之一。

臥式干磨的磨粉機(jī)理基于沖擊和研磨作用，其特點(diǎn)有：

（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）存在過磨粉現(xiàn)象；

（5）噪聲大，一般為100～120dB（A聲級）；

（6）研磨體消耗大。

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

3.2 立式干磨的磨粉機(jī)理

立式干磨在磨粉物料時，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，磨粉壓力是由填充在滾輪間隙之壓縮物料料床來傳遞的。

立式干磨運(yùn)行具有以下主要特點(diǎn)：

（1）磨輥?zhàn)饔迷谖锪仙系牧扇藶榈剡M(jìn)行控制，以確保物料及設(shè)備所受的力均勻恒定；

（2）合格的細(xì)粉可及時地分選出來；

（3）立式磨本體實(shí)現(xiàn)低噪聲運(yùn)行；

（4）集破碎、磨粉、烘干、分級、輸送五個工序于一體。

由于立式磨結(jié)構(gòu)及磨粉方式合理，因而立式磨的磨粉效率比臥式磨機(jī)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

石灰石干磨機(jī)可以采用立式或臥式干磨，立式干磨頂部自帶分離器，通過調(diào)節(jié)風(fēng)環(huán)閥，可改變產(chǎn)品細(xì)度，并可使得磨內(nèi)料床負(fù)荷均勻、穩(wěn)定。粉料出磨后，隨排風(fēng)機(jī)氣流進(jìn)入脈沖袋式收塵器中進(jìn)行收集，再經(jīng)水平及垂直輸送設(shè)備進(jìn)入石灰石粉倉內(nèi)儲存。若為臥磨機(jī)，粉料出磨后，先經(jīng)過一高效選粉機(jī)進(jìn)行分選，該選粉機(jī)具有一個由變頻電機(jī)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(jī)的通風(fēng)量，對成品的細(xì)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。分選后的粗料通過螺旋輸送機(jī)送回磨機(jī)入口再磨，細(xì)度符合要求的粉料則隨排風(fēng)機(jī)氣流進(jìn)入脈沖袋式收塵器中進(jìn)行收集，再經(jīng)水平及垂直輸送設(shè)備進(jìn)入石灰石粉倉內(nèi)儲存。

圖3所示的臥式干磨制粉系統(tǒng)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(diǎn)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(diǎn)。雖不需要配置高濃度收塵器，但相對投資也較大。

圖3 臥式干磨制粉系統(tǒng)工藝流程圖

圖4所示的立式干磨制粉系統(tǒng)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(diǎn)少、系統(tǒng)操作方便、設(shè)備布置靈活、系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)葉輪無磨損等優(yōu)點(diǎn)。但需要配置高濃度收塵器，相對投資較大。

對比發(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，且立式干磨本身帶有選粉機(jī)，不需要另加選粉機(jī)和提升設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)備較少；系統(tǒng)故障點(diǎn)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%，建筑空間為臥式干磨制粉系統(tǒng)的50%～60%。

圖4 立式干磨制粉系統(tǒng)工藝流程圖

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某建材裝備有限責(zé)任公司生產(chǎn)的HRM型立式干磨制粉系統(tǒng)與該廠原先使用的臥式干磨制粉系統(tǒng)作對比（見下表）。

石灰石粉制備系統(tǒng)方案對比一覽表

由上表可看出，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(jì)指標(biāo)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(biāo)還是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于臥式干磨制粉系統(tǒng)。在其他技術(shù)指標(biāo)方面，也同樣是立式干磨制粉系統(tǒng)要先進(jìn)的多。

5 結(jié)論

通過對臥式干磨制粉系統(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(fèi)用可大幅降低

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%且可露天布置，直接降低了企業(yè)投資費(fèi)用。且立式干磨本身有分離器，不需要另加選粉機(jī)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

立式干磨采用料床磨粉原理磨粉物料，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，因此噪聲小，比球磨機(jī)低20～25dB。另外，立式干磨采用全封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)在負(fù)壓下工作，無揚(yáng)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(jī)損失。

（4）產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定易檢測

產(chǎn)品的化學(xué)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)停留的時間僅為2～3min，而在球磨機(jī)內(nèi)則要15～20min。所以立式干磨產(chǎn)品的化學(xué)成分及細(xì)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(yùn)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)品粒度容易控制、運(yùn)行電耗低等優(yōu)點(diǎn)。國產(chǎn)立式干磨運(yùn)行的可靠性已為水泥、非金屬礦、冶金電力行業(yè)運(yùn)行的實(shí)踐所證實(shí)，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(jìn)一步推動電廠脫硫工作的進(jìn)展，為減少SO2對大氣的污染做出貢獻(xiàn)。

Comparison on Scheme of FGD Limestone Dry Milling

PAN Zi-li, YUAN Feng-yu, YANG Cheng-gang, LI Xiao-guang

X701.3

A

1006-5377（2012）09-0046-04