LM型立式輥磨機(jī)在循環(huán)流化床鍋爐脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

孔金山 ，李光業(yè)

1 概述

電廠鍋爐機(jī)組大多采用石灰石法脫硫，需要的石灰石粉細(xì)度一般要求比較細(xì)，45μm篩90%通過或60μm篩95%通過。石灰石法脫硫初期投資和運(yùn)行費(fèi)用高、占地面積大、系統(tǒng)操作復(fù)雜、堵塞腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重，副產(chǎn)物——石灰石、廢水處理比較困難[1]。

循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型脫硫技術(shù)，其通過向爐內(nèi)添加石灰石等脫硫劑，在鍋爐燃燒的同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫。循環(huán)流化床（CFB）鍋爐脫硫的主要原理是，將CaCO3噴入高溫爐膛，CaCO3在高溫爐膛分解產(chǎn)生CaO，CaO與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaSO4，達(dá)到鍋爐脫硫的目的[2]。

現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐普遍采用爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝，該工藝設(shè)計(jì)有石灰石粉制備、輸送、給料、計(jì)量等系統(tǒng)。石灰石粉制備系統(tǒng)作為循環(huán)流化床鍋爐重要的輔助系統(tǒng)，具有工藝系統(tǒng)簡單、工程造價(jià)低、運(yùn)行電耗低等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。

LM型立式輥磨集細(xì)碎、烘干、磨粉、選粉為一體，可翻輥檢修，輥磨套也可以翻面使用，不僅提升了易用性，而且有效控制了成本[3]，在循環(huán)流化床鍋爐石灰石粉制備系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。

2 LM型立式輥磨結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 LM型立式輥磨結(jié)構(gòu)

LM立式輥磨主要由驅(qū)動(dòng)裝置、研磨機(jī)構(gòu)、分級(jí)裝置、機(jī)體、限位器、加壓系統(tǒng)（包括液壓站、油缸和蓄能器等）、稀油潤滑系統(tǒng)等組成（見圖1）。

2.2 LM型立式輥磨工作原理[4]

LM型立式輥磨工作原理如圖2所示，磨盤在傳動(dòng)裝置帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，磨輥在磨盤的摩擦作用下圍繞磨輥軸自轉(zhuǎn)。物料從輥磨進(jìn)料口落入磨盤中央，由于磨盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用而向磨盤邊緣移動(dòng)，在磨盤和磨輥之間形成碾磨料層，被碾壓粉碎。粉磨后的物料繼續(xù)向盤邊運(yùn)動(dòng)，直至溢出盤外。磨盤周邊設(shè)有噴口環(huán)，其中大顆粒最先降落到磨盤上，較小的顆粒在上升氣流的作用下被帶入選粉裝置進(jìn)行粗細(xì)分級(jí)；粗粉重新返回到磨盤再粉磨，符合細(xì)度要求的細(xì)粉，作為成品被氣流帶向機(jī)殼上部出口，進(jìn)入收塵器被收集。混入物料的鐵塊等雜物隨物料運(yùn)動(dòng)到磨盤邊緣時(shí)，由于自身重量大而不能被風(fēng)吹起，落至磨機(jī)下腔被安裝在磨盤底部的刮料板刮入排渣口，排出機(jī)外。

2.3 LM型立式輥磨技術(shù)參數(shù)

立式輥磨LM170K主機(jī)及配套設(shè)備性能參數(shù)見表1。

表1 立式輥磨LM170K主機(jī)及配套設(shè)備性能參數(shù)表

圖1 LM型立式輥磨結(jié)構(gòu)

圖2 LM型立式輥磨工作原理示意圖

3 石灰石粉磨生產(chǎn)線工藝流程

石灰石粉磨工藝系統(tǒng)流程如圖3所示。

石灰石由鏟車送入儲(chǔ)料倉，經(jīng)過棒條閥、定量給料機(jī)及除鐵器除鐵后，經(jīng)斗式提升機(jī)提升到鎖風(fēng)喂料閥，然后被均勻、穩(wěn)定地送入輥磨內(nèi)。石灰石在磨機(jī)內(nèi)被粉磨，經(jīng)動(dòng)態(tài)選粉機(jī)分級(jí)后，合格的符合粒度要求的石灰石粉，由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)力輸送到收粉器收集為成品；不合格的大顆粒重新落回磨盤上被粉磨。

該工藝系統(tǒng)配備的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)采用變頻控制，通過調(diào)節(jié)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速，可以控制成品的細(xì)度分布。該系統(tǒng)為負(fù)壓運(yùn)行，結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲低，粉塵排放少，生產(chǎn)效率高。

4 循環(huán)流化床鍋爐脫硫?qū)κ沂降囊?/h2>

對(duì)于CFB鍋爐，石灰石粒度對(duì)脫硫效率的影響較大。石灰石粒度較大，爐內(nèi)脫硫效率較低；石灰石粒度較小容易被風(fēng)力抽走，無法再返回爐膛進(jìn)行脫硫反應(yīng)[5]。因此，流化床內(nèi)石灰石的最佳粒徑并不是一個(gè)固定值，它與流化床內(nèi)的流化速度、料層壓差、循環(huán)倍率、分離器特性等工況參數(shù)密切相關(guān)。從國外資料看，幾家大型循環(huán)流化床鍋爐制造商提供的最佳顆粒直徑各不相同，法國通用電氣阿爾斯通工業(yè)公司（GASI）認(rèn)為D50應(yīng)是120～150μm，美國福斯特惠勒（Foster Wheeler）公司認(rèn)為D50應(yīng)是300μm，美國ABB-CE公司認(rèn)為D50應(yīng)是500μm。

大連某公司給定的設(shè)計(jì)原則如下：中位徑D50為0.35mm±0.1mm，粒徑d≤0.1mm的石灰石粉＜20%，粒徑d≥1mm的石灰石粉＜5%，最大粒徑dmax≯1.5mm。

表2是根據(jù)CFB鍋爐要求，立式輥磨初步調(diào)試生產(chǎn)時(shí)的石灰石粉的檢驗(yàn)分析報(bào)告。粒度分析表明，初步調(diào)試結(jié)果不理想，粒徑d＜0.1mm的石灰石粉＞20%，說明細(xì)粉偏多，且有部分大顆粒，選粉切點(diǎn)也不好。

5 運(yùn)行分析

根據(jù)初期調(diào)試運(yùn)行的情況，結(jié)合運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，有針對(duì)性地對(duì)磨機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，并重新調(diào)整了運(yùn)行參數(shù)。

圖3 石灰石粉磨工藝系統(tǒng)流程

表2 初步調(diào)試生產(chǎn)時(shí)石灰石粉檢驗(yàn)分析報(bào)告

表3 改進(jìn)后的石灰石粉檢驗(yàn)分析報(bào)告

5.1 輥磨改進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

為使輥磨更好地磨制石灰石粗粉，針對(duì)較寬的粒度分布，對(duì)磨機(jī)進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)。

（1）重新設(shè)計(jì)輥套和襯板的曲面，獲得特殊的研磨曲線，更有利于形成粗粉。

（2）選擇合理的磨盤轉(zhuǎn)速，使磨機(jī)更容易出粗粉，同時(shí)兼顧磨機(jī)的效率和穩(wěn)定性等因素。

（3）在磨腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)特殊的擾流罩裝置，干涉和修正磨機(jī)內(nèi)的筒體風(fēng)速，使粗粉能夠獲得足夠的提升力，利于粗粉的空氣動(dòng)力輸送。

（4）配置特殊的選粉機(jī)葉輪，調(diào)整葉輪轉(zhuǎn)速、通風(fēng)面積、葉片間隔和葉片角度等參數(shù)，使選粉機(jī)更適合粗粉類型的分級(jí)。

5.2 改進(jìn)效果

通過以上改進(jìn)后，對(duì)輥磨調(diào)試生產(chǎn)后取樣，石灰石粉粒度分析如表3。從表3的運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，D50≈0.3mm,產(chǎn)品的合格率（0.1～1.4mm）達(dá)73.17%，較表2有明顯的改善，粗粉含量提高，粒徑d≤0.1mm和d≥1mm的石灰石粉含量明顯下降。粒度分布如圖4所示。

6 結(jié)語

實(shí)際運(yùn)行情況表明，立式輥磨在循環(huán)流化床鍋爐脫硫制粉中具有較好的使用效果。輥磨也可以加工符合循環(huán)流化床鍋爐的脫硫特性及對(duì)石灰石粒級(jí)分布要求的粗粉。立式輥磨產(chǎn)量高、能耗低、揚(yáng)塵少、噪聲小，一套易損件可加工50萬噸石灰石，能很好地滿足各類循環(huán)流化床鍋爐脫硫的需要。

圖4 石灰石粉粒度分布