脫硫系統(tǒng)干式球磨機(jī)出力下降原因分析

羅晉旭，崔鵬飛

(1.山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 太原 030200；2.山西漳澤電力股份有限公司漳澤發(fā)電分公司，山西 長治 046021)

0 引言

某發(fā)電公司4臺(tái)機(jī)組分別于2006年10月和2008年6月完成了煙氣脫硫改造，采用了最成熟的石灰石-石膏濕法脫硫工藝。3，4號(hào)脫硫系統(tǒng)共用1套制粉系統(tǒng)，5，6號(hào)脫硫系統(tǒng)共用1套制粉系統(tǒng)，設(shè)計(jì)最大出力為25 t/h。制粉系統(tǒng)的工藝流程為：石料從原料倉經(jīng)振動(dòng)給料機(jī)進(jìn)入破碎機(jī)破碎后，通過螺旋輸送機(jī)經(jīng)1號(hào)斗提機(jī)提升至中間料倉；中間料倉的石料通過稱重皮帶機(jī)進(jìn)入球磨機(jī)；磨制后的石灰石粉進(jìn)入2號(hào)斗提機(jī)，提升至高效變頻選粉機(jī)；合格的石灰石粉經(jīng)1號(hào)埋刮板機(jī)進(jìn)入3號(hào)斗提機(jī)提升至粉倉；不合格的石灰石粉經(jīng)2號(hào)埋刮板機(jī)進(jìn)入球磨機(jī)入口重新磨制。系統(tǒng)負(fù)壓由氣箱脈沖除塵器提供。

該制粉系統(tǒng)在運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生球磨機(jī)堵塞和出力下降的問題。脫硫運(yùn)行和檢修維護(hù)人員根據(jù)運(yùn)行工況和檢修經(jīng)驗(yàn)，分析和總結(jié)出現(xiàn)的問題，找出了問題出現(xiàn)的原因，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)制粉系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和改造，確保了脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1 工作原理

干式球磨機(jī)筒體內(nèi)分為粗粉倉、細(xì)粉倉和卸料倉。石料從球磨機(jī)入口螺旋進(jìn)入粗粉倉，粗粉倉筒壁上鑲有階梯鋼瓦，內(nèi)裝不同規(guī)格的大鋼球，筒體轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力使得鋼瓦將鋼球提升至一定高度后拋出，鋼球受重力作用自由下落對(duì)石料產(chǎn)生撞擊和擠壓，將石料粉碎。石料在粗粉倉粗磨后，經(jīng)中間隔倉板粗篩板篩選，小于篩縫尺寸的細(xì)料通過篩板進(jìn)入細(xì)粉倉。細(xì)粉倉內(nèi)鑲有波紋鋼瓦，內(nèi)有不同規(guī)格的小鋼球，小鋼球通過滾動(dòng)和滑動(dòng)進(jìn)一步將石料細(xì)磨。達(dá)到細(xì)度要求的細(xì)粉通過出料篦板和卸料倉經(jīng)回轉(zhuǎn)篩筒篩選后排出，從而完成石灰石粉的磨制。

2 球磨機(jī)出力下降的原因

(1)球磨機(jī)鋼球配比不合理，使不合格的石灰石粉頻繁堵塞細(xì)粉倉出料篦板。鋼球配比是否合理將直接影響球磨機(jī)的出力，只有合理配比鋼球，才能保證鋼球與鋼球、鋼球與石料、鋼球與球磨機(jī)鋼瓦之間產(chǎn)生合理磨擦，否則會(huì)增大球磨機(jī)電耗。大球磨為中球、中球磨為小球、球磨機(jī)鋼瓦脫落，都會(huì)使石灰石粉細(xì)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。不合格的石灰石粉通過高效變頻選粉機(jī)篩選后，重新回到球磨機(jī)入口，再次磨制，大的顆粒會(huì)集聚在細(xì)粉倉出料篦板和球磨機(jī)出口回轉(zhuǎn)篩筒篩上，使球磨機(jī)出粉不暢、出力下降，影響球磨機(jī)的正常運(yùn)行。

(2)鋼球質(zhì)量差，磨損嚴(yán)重。脫硫系統(tǒng)投運(yùn)初期，球磨機(jī)使用磨制煤粉的鋼球，在磨制石料的過程中，由于石灰石硬度大，使得鋼球磨損嚴(yán)重。2006年5，6號(hào)脫硫系統(tǒng)投運(yùn)以后，共用的制粉系統(tǒng)球磨機(jī)出力下降。經(jīng)檢查，球磨機(jī)內(nèi)的鋼球碎片較多，使粗粉倉和細(xì)粉倉中間的隔倉板被鋼球碎片堵塞，粗粉倉的石灰石粉不能進(jìn)入細(xì)粉倉，且部分鋼球碎片通過隔倉板聚集在出料篦板上，造成球磨機(jī)出力下降。在石灰石磨制過程中，由于撞擊和擠壓必然會(huì)損耗鋼球量，而如果不定期補(bǔ)充鋼球會(huì)造成球磨機(jī)出力下降，電耗增大。

(3)氣箱脈沖除塵器工作不正常，系統(tǒng)負(fù)壓不能正常維持。氣箱脈沖除塵器內(nèi)分為4個(gè)除塵室，共256條濾袋，并在每個(gè)除塵室側(cè)邊出口管道上裝有1個(gè)氣缸帶動(dòng)的提升閥，除塵器通風(fēng)機(jī)把含塵氣體吸入除塵室中。當(dāng)除塵器過濾含塵氣體10 min時(shí)，清灰控制器就發(fā)出信號(hào)，第1個(gè)除塵室的提升閥關(guān)閉切斷過濾氣流，該除塵室的脈沖電磁閥開啟。大于0.5 MPa的壓縮空氣經(jīng)脈沖閥噴入凈氣室，并迅速膨脹涌入濾袋內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)，清掉濾袋外表面的灰塵。10 s后提升閥抬起，該除塵室的濾袋恢復(fù)到過濾狀態(tài)，下一個(gè)除塵室進(jìn)入清灰狀態(tài)。依次類推，4個(gè)除塵室清理完畢為一個(gè)清灰周期。

① 除塵器提升閥動(dòng)作不正常，通風(fēng)機(jī)工作不正常。當(dāng)除塵器的提升閥脫落、氣缸動(dòng)作不正?；蛎}沖電磁閥不能正常開關(guān)時(shí)，除塵器濾袋上的灰塵不能被清掉或含塵氣流通道被關(guān)閉，除塵器前后差壓升高，制粉系統(tǒng)負(fù)壓下降，球磨機(jī)出力減小。如果通風(fēng)機(jī)擋板門調(diào)整不當(dāng)或通風(fēng)機(jī)工作不正常時(shí)，制粉系統(tǒng)負(fù)壓降低，球磨機(jī)的輸送能力下降，影響球磨機(jī)的正常運(yùn)行。

② 濾袋結(jié)露板結(jié)，系統(tǒng)負(fù)壓下降。石灰石漿液池的吸塵管是為了保證粉倉下粉通暢和防止石灰石粉倉下粉過程中對(duì)漿液池周圍的污染。吸塵管安裝在除塵器的負(fù)壓系統(tǒng)上，當(dāng)除塵器運(yùn)行和停運(yùn)時(shí)，會(huì)有大量的潮濕氣體通過吸塵管吸入除塵器，使濾袋結(jié)灰板結(jié)，降低濾袋的通透性。大量的潮濕氣體也會(huì)使石灰石粉沉積在負(fù)壓管上，長時(shí)間運(yùn)行后會(huì)導(dǎo)致管徑結(jié)垢變細(xì)甚至堵塞，造成系統(tǒng)負(fù)壓降低，影響除塵器的正常運(yùn)行。

③ 油霧器缺油和油水分離器未定期放水。當(dāng)油霧器未定期加油和油水分離器未定期放水時(shí)，氣缸缺油，導(dǎo)致大量水分進(jìn)入氣缸，長時(shí)間運(yùn)行會(huì)使氣缸動(dòng)作不靈活。當(dāng)任一除塵室電磁閥動(dòng)作失靈時(shí)，清灰系統(tǒng)PLC就會(huì)發(fā)生故障，其他除塵室電磁閥就會(huì)停止工作，進(jìn)而使得濾袋外表面大量積灰得不到吹掃，系統(tǒng)負(fù)壓逐漸下降。

④ 壓縮空氣系統(tǒng)壓力不足。脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)了專門的壓縮空氣系統(tǒng)，當(dāng)空壓機(jī)入口濾網(wǎng)堵塞或運(yùn)行時(shí)間超過維護(hù)小時(shí)數(shù)時(shí)，空壓機(jī)會(huì)出現(xiàn)不加載的問題，從而使得壓縮空氣系統(tǒng)壓力降低，不能維持除塵器電磁閥和氣缸的正常動(dòng)作，造成制粉系統(tǒng)負(fù)壓低，球磨機(jī)不能正常工作。

(4)石灰石品質(zhì)差，堵塞細(xì)粉倉出料篦板。制粉系統(tǒng)要求石灰石顆粒干燥、潔凈，直徑小于25 mm、CaCO3含量在95 %以上。如果石灰石來料中含有大量的雜質(zhì)(如膠皮、鐵件)，則會(huì)導(dǎo)致大量雜質(zhì)集聚在球磨機(jī)出口，少量雜質(zhì)卡在出料篦板的孔隙中，使球磨機(jī)出粉不暢，影響球磨機(jī)的正常運(yùn)行。如果石灰石中雜質(zhì)含量高，會(huì)增大球磨機(jī)鋼球消耗量和對(duì)鋼瓦的磨損，降低鋼瓦對(duì)鋼球的提升力，影響球磨機(jī)的破碎和研磨能力。

(5)石灰石露天堆放，惡劣天氣下含水率大。脫硫系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)專門的石料存放場(chǎng)所，石料露天堆放，當(dāng)遇到雨、雪天時(shí)，石料受潮結(jié)塊，進(jìn)入球磨機(jī)會(huì)成糊狀。大量潮濕石料包裹在鋼球和鋼瓦的外表面，會(huì)影響球磨機(jī)的正常運(yùn)行，有時(shí)候會(huì)造成滿磨，導(dǎo)致球磨機(jī)出力下降，甚至被迫停運(yùn)。

(6)高效變頻選粉機(jī)調(diào)整不合適，影響石灰石粉的細(xì)度和球磨機(jī)出力。進(jìn)入高效變頻選粉機(jī)的石灰石粉在旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力的作用下，被導(dǎo)向葉片導(dǎo)入渦流分選區(qū)。若石灰石顆粒足夠細(xì)，顆粒會(huì)被氣流帶入渦輪葉片內(nèi)的內(nèi)渦流區(qū)，隨氣流旋轉(zhuǎn)上升進(jìn)入5個(gè)旋風(fēng)收塵筒內(nèi)分離生成合格的石灰石粉；若石灰石顆粒粗，在重力作用下石灰石顆粒進(jìn)入2號(hào)埋刮板機(jī)輸送至球磨機(jī)入口重新磨制。如果選粉機(jī)變頻器和產(chǎn)生拽力的通風(fēng)機(jī)調(diào)整不合適，導(dǎo)致石灰石粉過細(xì)，則會(huì)有大量不合格粉進(jìn)入球磨機(jī)入口重新磨制，影響球磨機(jī)的出力；如果石灰石粉過粗，不能達(dá)到250目95 %以上通過，則石灰石粉細(xì)度不合格。

(7)運(yùn)行調(diào)整和檢修維護(hù)不到位。運(yùn)行人員巡檢不到位和責(zé)任心不強(qiáng)，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的變化并未對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，造成球磨機(jī)入料不足和系統(tǒng)故障，使球磨機(jī)出力下降。檢修人員對(duì)設(shè)備維護(hù)不到位，系統(tǒng)存在缺陷較多，制粉系統(tǒng)不能在最大出力工況下運(yùn)行。

3 控制措施和改造方案

3.1 定期補(bǔ)充和篩選鋼球

球磨機(jī)運(yùn)行過程中，運(yùn)行人員要根據(jù)球磨機(jī)運(yùn)行電流判斷球磨機(jī)的運(yùn)行工況，發(fā)現(xiàn)電流減小時(shí)應(yīng)聯(lián)系檢修人員補(bǔ)充鋼球，以達(dá)到球磨機(jī)初裝鋼球時(shí)的電流運(yùn)行。2009年7月，3，4號(hào)脫硫系統(tǒng)共用的相同球磨機(jī)細(xì)粉倉出料篦板堵死后，把球磨機(jī)內(nèi)的鋼球全部甩出，篩選后重新回裝，球磨機(jī)啟動(dòng)后出力不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，球磨機(jī)細(xì)粉倉出料篦板頻繁堵塞。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)鋼球配比不合適，重新按設(shè)計(jì)比例加裝鋼球后，球磨機(jī)出力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。針對(duì)該問題，檢修人員制定了球磨機(jī)鋼球篩選制度，利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)每年對(duì)球磨機(jī)鋼球篩選1次，依次把鋼球按比例重新分配，并補(bǔ)充需要的鋼球，以達(dá)到球磨機(jī)設(shè)計(jì)的鋼球裝載量，保證球磨機(jī)的最大出力。同時(shí)應(yīng)定期打開人孔門檢查球磨機(jī)隔倉板、出料篦板和鋼瓦的磨損、堵塞情況。

3.2 更換鋼球材質(zhì)

2006年，5，6號(hào)脫硫系統(tǒng)改造完成后，共用的球磨機(jī)出現(xiàn)出力小、磨機(jī)內(nèi)部聲音異常的情況。停運(yùn)球磨機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)粗粉倉和細(xì)粉倉之間的隔倉板堵有破碎的鋼球，磨機(jī)出口筒篩篩孔上也有破碎的鋼球，判定為所用的鑄鐵鋼球不能滿足粉碎石灰石的需要。咨詢廠家后，把鑄鐵鋼球調(diào)整為錳鎳合金鋼球，并把出口筒篩的篩孔擴(kuò)大1/3。更換鋼球以后，沒有再出現(xiàn)鋼球破損的問題，保證了球磨機(jī)的正常運(yùn)行。

3.3 定期維護(hù)除塵器

制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)定期檢查除塵器電磁閥的動(dòng)作情況，發(fā)現(xiàn)動(dòng)作不正常時(shí)要對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)、提升閥、除塵器通風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢查，及時(shí)消除故障，確保制粉系統(tǒng)正常運(yùn)行。檢修人員應(yīng)定期對(duì)油霧器加油，運(yùn)行人員應(yīng)每日白班對(duì)油水分離器放水，確保氣缸動(dòng)作靈活和壓縮空氣干燥。

為了防止大量潮濕空氣進(jìn)入除塵器，造成濾袋板結(jié)石灰石粉和負(fù)壓管道結(jié)垢，2013年12月利用3號(hào)機(jī)組B級(jí)檢修的機(jī)會(huì)，改造石灰石漿液池的吸塵管，去掉原有的吸塵管道，制作了一套獨(dú)立的除塵水封系統(tǒng)。此系統(tǒng)既保證了制粉負(fù)壓系統(tǒng)的干燥，又防止了在制漿過程中對(duì)漿液池周邊的污染。

3.4 健全石灰石驗(yàn)收制度

為了防止對(duì)石灰石來料品的驗(yàn)收把關(guān)不嚴(yán)，專門成立了石灰石驗(yàn)收小組和石灰石化驗(yàn)室。由負(fù)責(zé)脫硫運(yùn)行的專業(yè)工程師、裝載車司機(jī)、當(dāng)值運(yùn)行人員3方確認(rèn)來料顆粒、潔凈度符合要求后方可卸車。卸車過程中若發(fā)現(xiàn)不符合要求的石料，則堅(jiān)決退回供應(yīng)商。對(duì)于通過驗(yàn)收的石料分車采樣后登記車牌號(hào)，由化驗(yàn)人員化驗(yàn)石灰石品質(zhì)，并根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果選擇供應(yīng)商。同時(shí)，運(yùn)行人員要定期檢查除鐵器，保證除鐵器運(yùn)行正常，當(dāng)發(fā)現(xiàn)除鐵器吸鐵、棄鐵不正常時(shí)，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系檢修處理。

3.5 改造石料場(chǎng)地

為了防止石料場(chǎng)積水，在堆放石料的場(chǎng)地上修建了排水溝和滲水井，并定期清理，防止下雨或積雪融化時(shí)石料浸泡在水中。為了保證雨季和下雪天有足夠的干燥石料，2010年5月修建了一個(gè)可以儲(chǔ)備2 000 m3石料的干料棚，保證在惡劣天氣下有足夠4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行7天的儲(chǔ)備石料。

3.6 降低球磨機(jī)入口石料的細(xì)度

制粉系統(tǒng)的石灰石輸送系統(tǒng)由原料倉、原料倉下的振動(dòng)給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)、斗提機(jī)、中間料倉組成，直徑25 mm左右的石料直接進(jìn)入球磨機(jī)磨制。為了降低球磨機(jī)入口石料的細(xì)度，2013年5月，將皮帶輸送機(jī)改造為破碎機(jī)和螺旋輸送機(jī)，石灰石顆粒由直徑25 mm破碎為8 mm左右后進(jìn)入球磨機(jī)。同時(shí)，運(yùn)行人員要根據(jù)球磨機(jī)的運(yùn)行工況及時(shí)調(diào)整進(jìn)料量，保證球磨機(jī)最大出力運(yùn)行。

3.7 定期調(diào)整高效變頻選粉機(jī)

脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)石灰石粉細(xì)度為250目通過率90 %以上，每周一對(duì)石灰石粉細(xì)度進(jìn)行化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果調(diào)整高效變頻選粉機(jī)，每調(diào)整1次就需要化驗(yàn)1次，直到把石灰石粉細(xì)度調(diào)整在合格范圍內(nèi)，確保制粉系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行。

綜上，影響干式球磨機(jī)出力的因素很多，如鋼球的配比、鋼球的裝載量、系統(tǒng)負(fù)壓的維持、石灰石的品質(zhì)、石灰石含水率以及運(yùn)行調(diào)整等。只有精心調(diào)整，尋求合理的運(yùn)行調(diào)整方式，加強(qiáng)檢修維護(hù)，才能確保球磨機(jī)在最大出力工況下運(yùn)行。