LMY輥磨在循環(huán)流化床鍋爐兩級(jí)脫硫制粉系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐小定，丁成坤，李光增

1 前言

循環(huán)流化床鍋爐（CFB）燃燒技術(shù)具有氮氧化物排放低、燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，可在燃燒過(guò)程中直接脫硫。循環(huán)硫化床鍋爐的檢驗(yàn)規(guī)程和安全規(guī)程已被列入ASME標(biāo)準(zhǔn)[1]。循環(huán)流化床鍋爐（CFB）采用爐內(nèi)脫硫工藝，通過(guò)向爐內(nèi)添加石灰石等脫硫劑進(jìn)行脫硫。在鍋爐燃燒過(guò)程中，將CaCO3噴入高溫爐膛，CaCO3分解為CaO和CO2，CaO和煙氣中的SO2快速反應(yīng)生成CaSO3，實(shí)現(xiàn)脫硫[2]。

隨著環(huán)保要求的提高，特別是GB 13223-2011《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，傳統(tǒng)的爐內(nèi)脫硫技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足環(huán)保要求，為實(shí)現(xiàn)超凈脫硫排放，目前大部分火電廠采用爐內(nèi)脫硫配合爐外脫硫的二級(jí)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行脫硫，相應(yīng)CFB脫硫粉的制備由只用粗粉，變?yōu)橥瑫r(shí)需要粗粉和細(xì)粉兩種規(guī)格的脫硫粉，以滿(mǎn)足CFB鍋爐的兩級(jí)脫硫工藝需求[3-4]。

我公司改造的LM型輥磨在大連某公司的循環(huán)流化床鍋爐（CFB）脫硫系統(tǒng)中主要用于制備爐內(nèi)脫硫粗粉。若要同時(shí)制備CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫用粗粉和爐外脫硫用細(xì)粉，就需要兩套制粉系統(tǒng)分別生產(chǎn)粗粉和細(xì)粉，或者用一套制粉系統(tǒng)在不同時(shí)段分別生產(chǎn)粗粉和細(xì)粉。我公司在生產(chǎn)粗粉的基礎(chǔ)上，對(duì)LM輥磨再次進(jìn)行了改造，并且采用了有別于傳統(tǒng)輥磨的LMY輥磨制粉系統(tǒng)，在東南亞某公司進(jìn)行了生產(chǎn)調(diào)試。LMY輥磨在生產(chǎn)爐內(nèi)脫硫用粗粉的同時(shí)還能生產(chǎn)爐外脫硫用的細(xì)粉，很好地滿(mǎn)足了CFB鍋爐兩級(jí)脫硫工藝需求。

2 CFB鍋爐兩級(jí)脫硫系統(tǒng)對(duì)粉體粒度的要求

2.1 一級(jí)爐內(nèi)CFB脫硫粗粉的粒度要求

在CFB鍋爐工況一定的情況下，石灰石的反應(yīng)能力決定了石灰石粉的添加量，而石灰石的粒徑大小對(duì)反應(yīng)能力有很大影響。在相同Ca/S比的情況下，若石灰石粉粒徑較大，則CaO和SO2反應(yīng)后將會(huì)在石灰石顆粒外表面生成致密的CaSO3，阻礙CaO和SO2繼續(xù)反應(yīng)，一定程度上增加了石灰石粉的添加量，增加了生產(chǎn)成本；若石灰石粉粒徑過(guò)小，石灰石粉從床內(nèi)飛出后，不易被后端的旋風(fēng)分離器捕獲進(jìn)行再循環(huán)，導(dǎo)致石灰石粉利用不充分[5]。

石灰石粉的粒徑過(guò)粗和過(guò)細(xì)均不利于CFB鍋爐的脫硫，床內(nèi)脫硫最佳粒徑受床內(nèi)流化速度、循環(huán)倍率、分離器特性、料層壓差等工況參數(shù)的密切影響。各大型循環(huán)流化床鍋爐制造商提供的最佳粒徑也各不相同，從資料上看，法國(guó)通用電氣阿爾斯通工業(yè)公司（GASI）認(rèn)為D50應(yīng)該是0.12～0.15mm，美國(guó)ABB-CE公司認(rèn)為D50應(yīng)該是0.5mm，美國(guó)福斯惠勒公司（Foster Wheeler）認(rèn)為D50應(yīng)該是0.3mm。雖然各CFB制造商提供的最佳粒徑D50各不相同，但是國(guó)內(nèi)外多數(shù)CFB鍋爐采用的是粒徑<1mm的石灰石[6]。

2.2 二級(jí)爐外脫硫細(xì)粉的粒度要求

石灰石的消溶反應(yīng)速率與石灰石顆粒比表面積成正比，石灰石顆粒粒度越小，消溶性能越好，與SO2的反應(yīng)速率也越高，脫硫效率和石灰石粉的利用率越高[4]。理論上，石灰石粉的粒度越小越好，但石灰石粉的粒度越小，其制備難度和生產(chǎn)成本越大，這就增加了鍋爐脫硫工程的造價(jià)。通常在實(shí)際使用時(shí)，控制爐外脫硫的脫硫粉細(xì)度為45μm篩篩余5%～10%。

2.3 給定設(shè)計(jì)粒度

東南亞某公司給定的設(shè)計(jì)粒度見(jiàn)表1、表2。

表1 一級(jí)CFB爐內(nèi)脫硫粗粉

表2 二級(jí)爐外脫硫細(xì)粉

3 LMY輥磨及兩級(jí)脫硫粉制備系統(tǒng)

3.1 LMY輥磨的結(jié)構(gòu)

LMY輥磨主要由驅(qū)動(dòng)部分、粉磨部分、機(jī)體、加壓系統(tǒng)（液壓站、油缸、蓄能器和管路）、潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成，LMY輥磨結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 LMY型輥磨結(jié)構(gòu)

3.2 LMY輥磨工作原理

主電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)磨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，物料從下料口落入磨盤(pán)中央，在離心力的作用下，物料從磨盤(pán)中央向邊緣均勻移動(dòng)，經(jīng)過(guò)磨盤(pán)上的粉磨輥道區(qū)域時(shí)，受到磨輥的碾壓，大塊物料直接被壓碎，細(xì)粒物料受擠壓后形成料床，進(jìn)行粒間粉碎。被粉碎的物料繼續(xù)向磨盤(pán)邊緣移動(dòng)，直到被甩出磨盤(pán)，在重力的作用下落入磨機(jī)下腔體，被多個(gè)圓周分布在磨盤(pán)下部的刮料裝置刮到出料口通道排出磨機(jī)。由輸送設(shè)備將粉碎后的物料輸送到分選設(shè)備中進(jìn)行顆粒分級(jí)，不合格的粗料經(jīng)輸送設(shè)備返回磨機(jī)再次粉磨破碎，合格的細(xì)料被細(xì)粉集粉器收集，作為輥磨磨出的產(chǎn)品。

3.3 兩級(jí)脫硫制粉系統(tǒng)工藝

石灰石經(jīng)鏟車(chē)運(yùn)至受料斗，由振動(dòng)給料機(jī)控制給料量，再通過(guò)皮帶機(jī)送至LMY輥磨，安裝在皮帶機(jī)上方的除鐵器除去原料中的鐵性物質(zhì)，進(jìn)入輥磨的石灰石經(jīng)粉磨后，由排渣口排出，經(jīng)1號(hào)提升機(jī)喂入V型選粉機(jī)進(jìn)行一次分級(jí)。經(jīng)V型選粉機(jī)分級(jí)后，不合格的產(chǎn)品經(jīng)1號(hào)刮板機(jī)返回磨機(jī)繼續(xù)粉磨，合格的產(chǎn)品由細(xì)粉集粉器收集。將合格的細(xì)粉由2號(hào)刮板輸送機(jī)送至2號(hào)提升機(jī)喂入分級(jí)機(jī)進(jìn)行二次分級(jí)，通過(guò)分級(jí)機(jī)的為爐外脫硫細(xì)粉合格品，未通過(guò)分級(jí)機(jī)的為爐內(nèi)脫硫粗粉合格品。兩級(jí)脫硫制粉系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

圖2 兩級(jí)脫硫制粉系統(tǒng)工藝流程

4 LMY輥磨技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行情況

4.1 LMY輥磨技術(shù)參數(shù)

LMY170輥磨技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 LMY輥磨技術(shù)參數(shù)

4.2 系統(tǒng)運(yùn)行情況

按照給定設(shè)計(jì)粒度和產(chǎn)量要求，兩級(jí)脫硫制粉系統(tǒng)運(yùn)行了半個(gè)月，給料量70t/h，瞬時(shí)產(chǎn)量66～75t/h，主機(jī)電流23～27A（額定電流31.4A）。對(duì)脫硫粉進(jìn)行取樣化驗(yàn)分析，爐內(nèi)脫硫粗粉的粒度分布見(jiàn)表4，爐外脫硫細(xì)粉的粒度分布見(jiàn)表5。

由表4可知，爐內(nèi)脫硫粗粉D50≈0.25mm，完全進(jìn)入控制范圍的粉體占比約為75%。由表5可知，爐外脫硫細(xì)粉44μm的通篩率為91.32%，可滿(mǎn)足給定的設(shè)計(jì)粒度要求。

表4 爐內(nèi)脫硫粗粉的粒度分布情況*

表5 爐外脫硫細(xì)粉的粒度分布情況*

5 結(jié)語(yǔ)

由制粉系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況可以看出，LMY型輥磨在循環(huán)硫化床脫硫制粉系統(tǒng)，特別是兩級(jí)脫硫制粉系統(tǒng)中，使用效果理想，一套系統(tǒng)同時(shí)生產(chǎn)爐外和爐內(nèi)兩種不同規(guī)格的脫硫粉。LMY輥磨兩級(jí)脫硫粉制備系統(tǒng)簡(jiǎn)化了脫硫制粉系統(tǒng)工藝，減小了設(shè)備占地面積，降低了投資成本，同時(shí)，粒度分布更好，能很好地滿(mǎn)足循環(huán)流化床兩級(jí)脫硫系統(tǒng)中的制粉需求。