介紹了兩種石灰石制粉工藝的系統設備配置，并對其在已建成項目上的實際調試、行情況進行比較，通過比較歸納出各自的優缺點。關鍵詞：石灰石制粉系統;設備配置;振動磨;柱磨機;選粉機。
循環流化床鍋爐燃燒時需要向爐內噴射一定粒度的石灰石粉,以達到煙氣脫硫的目的。市場上購買成品石灰石粉的價格較高,很多電廠會配套石灰石制粉系統,制造出符合脫硫石灰石粉粒度要求的成品粉料。本文中對兩種已建成運行的石灰石制粉系統工藝流程進行了描述,并對各自的優缺點和現場運行情況進行比較,以供參考。
1 成品石灰石粉產品質量標準
目前我國暫無石灰石脫硫粉質量標準,仍沿用美國Ahlstrom 和FW 公司的相應規定: CaCO3含量> 85% ,粒度級配符合Ahlstrom、FW和CS曲線要求,保證活性2級以上。一般,進入爐膛的石灰石顆粒直徑應小于1 mm,從粒徑分布上講,大多數顆粒的直徑應集中于d50附近區域。分級后的成品石灰石粉粒度0. 1～1. 5 mm占60%以上,平均粒度0. 40～0. 55 mm。Ahlstrom粒度分布曲線是爐內達到較大脫硫效率的一種理想狀態,即成品石灰石的粒度分布與之越接近則每單位質量脫硫劑在單位時間內能捕獲和固定的硫量就越大,脫硫效率也越高。就目前常見的石灰石制粉系統實際運行情況來看,要使成品粒度完全符合曲線的分布要求不太現實,但均可實現成品石灰石粉(粒度≤1. 5 mm)含量大于95%, 0. 1～1. 5 mm占60%以上的基本要求,并在調試過程中盡量去接近曲線所要求的粒度分布范圍。
2 石灰石制粉工藝流程
2. 1 振動磨+三分離選粉機的制粉工藝采用振動磨作為破碎設備,三分離選粉機作為分選設備的石灰石制粉工藝。廠內設原料石灰石棚,用于存放粒度≤20mm的石灰石原料。原料棚內設有受料斗,利用裝載車裝料。料斗出口接帶式給料機給料(帶式給料機變頻調速,給料量可調) ,并在其后續的帶式輸送機頭部設電磁除鐵器,用于除去石灰石原料中的鐵制雜物,以保證振動磨的安全運行。振動磨機制取的石灰石粉經刮板機和斗提機輸送進入三分離選粉機,經過三分離選粉機分選后的石灰石粉分為三路:一路為粒度≤1. 5 mm的成品粉,通過刮板機和斗提機輸送進入成品石灰石粉倉;一路為粒度≤325目的細粉,通過刮板機和斗提機輸送進入細粉倉(煙氣脫硫用) ;一路為未達到粒度要求的粉料,通過刮板機輸送回石灰石原料棚。
2. 2 柱磨機+瀑流選粉機的制粉工藝采用柱磨機作為破碎設備,瀑流選粉機為分選設備的石灰石制粉工藝。廠內設原料石灰石棚,用于存放粒度≤20 mm的石灰石原料。原料棚內設有受料斗,利用裝載車裝料。料斗出口設電磁振動給料機向皮帶機均勻給料,原料石灰石通過帶式輸送機輸送進入柱磨機,帶式輸送機頭部設電磁除鐵器,用于除去石灰石原料中的鐵制雜物。柱磨機制取的石灰石粉通過斗式提升機輸送進入瀑流選粉機。經過選粉機分選后的物料分成兩路,一路為粒度未達到要求即≥1. 5 mm的物料,將通過瀑流選粉機的返料口回到柱磨機再次磨細;另一路為粒度符合要求即≤1. 5 mm的成品粉料,將通過成品粉料出口進入刮板機,然后通過斗式提升機輸送入石灰石粉倉。
3 兩種制粉工藝比較
振動磨+三分離選粉機的制粉工藝投入運行的項目,如北京清巖脫硫技術有限公司石灰石制備廠,共4臺振動磨機(每兩臺磨機配一臺三分離選粉機) , 每臺振動磨產量約為8 t/h, 已于2006年建成運行,運行情況良好。根據現場實際運行情況,本石灰石制粉工藝制備的石灰石粉出料粒度均勻,產量較為穩定。通過三分離選粉機一臺設備能夠同時實現兩種成品粉料的制備( ≤1. 5 mm的成品粗粉,和≤325目的煙氣脫硫用細粉) 。但本工藝尚存在較多的不足。由于振動磨機的磨介為鋼棒條,磨機運行時通過磨介和石灰石粉的摩擦、撞擊來研磨石灰石。
因此運行時磨介與磨機筒壁的撞擊聲大。現場在磨機附近1 m左右實測的噪音可達110 dB甚至更高,噪聲污染嚴重。增設隔音罩后,噪音得到緩解,但由于工藝布置與前端及后續設備相關聯,且檢修和觀察孔均需要留有一定的空間,隔音罩無法做到將磨機完全密封隔開,因此現場噪音水平依舊偏高。振動磨機及三分離選粉機的能耗較大也是本工藝客觀存在的一個缺陷,兩臺磨機加起來的額定產量約16 t,功率相加達到150 kW。相同的產量下,柱磨機功率為110 kW。三分離選粉機的總功率為60 kW,瀑流選粉機的功率則為55 kW。從中不難看出,相同產量下振動磨+三分離選粉機的制粉工藝能耗偏高。三分離選粉機的出口正壓較明顯,揚塵較大。且調試中發現,受制于選粉機的選粉效率,要調試到兩種產品(即成品粗粉及細粉)同時符合粒度要求較為困難,往往只能確保其中一種產品達到粒度分布的要求,另一種產品成品率會偏低。例如調試中滿足了成品粗粉的粒度分布( ≤1. 5 mm的石灰石粉含量≥95%) ,則細粉出口≤325目的石灰石粉含量只能調到90%左右。柱磨機+瀑流選粉機的制粉工藝投入運行的項目,如中國石化洛陽資產分公司碳酸鈣脫硫劑項目,已于2008 年底建成運行, 有一套產量為15 t/h的石灰石粉生產線,現運行情況良好。柱磨機通過內部輥輪的公轉自轉運動使料層受到輥輪的反復滾動碾壓而成粉末,最后從磨機的下部自動卸料。設備通過調整堵料高度、彈簧壓力和碾磨間隙很方便的控制出料粒級范圍。
與振動磨+三分離選粉機的制粉工藝相比,本工藝主機設備(柱磨機)更加節能;配套瀑流選粉機為密封的閉式循環系統,并設有與除塵器連接的出風口,以確保選粉機內部為微負壓環境,因此系統運行時揚塵點少,揚塵情況亦不明顯;本工藝成品粉料為≤1. 5 mm的石灰石粉,粒度可滿足成品含量≥95%的要求,本系統的產品中無≤325目的煙氣脫硫用石灰石細粉,若要考慮細粉產品,在選粉機后需增設一級旋風分離設備;與振動磨相比,柱磨機運行時的噪聲較小,正常運行時噪聲在80 dB以下。
4 配套給料、輸送機械
兩種輸送工藝均配套了斗提機和刮板機作為粉料輸送設備。斗提機和刮板機密封性能良好,有利于減少揚塵,較為適合石灰石粉料的輸送。上述振動磨+三分離選粉機制粉工藝采用的前端給料設備與柱磨機+瀑流選粉機的制粉工藝有所不同。第一種工藝選用了可計量的帶式給料機,通過變頻調速來控制給料量大小,運行調試較為方便,給料比較順暢,但成本相對較高。第二種工藝選用了電磁振動給料機給料,并在后續的皮帶機上設皮帶秤用于計量,本配置成本較低,但調試時不如帶式給料機方便。
5 結 論
通過以上兩種制粉工藝對比及項目現場實際運行情況所反饋的信息,不難看出柱磨機+瀑流選粉機的制粉工藝在節能上有一定的優勢,且運行噪音低,運轉穩定性較高,系統揚塵點較少,揚塵情況不明顯,具備更為理想的運行環境。不失為石灰石粉料生產較為可靠的一種工藝選擇。
循環流化床鍋爐燃燒時需要向爐內噴射一定粒度的石灰石粉,以達到煙氣脫硫的目的。市場上購買成品石灰石粉的價格較高,很多電廠會配套石灰石制粉系統,制造出符合脫硫石灰石粉粒度要求的成品粉料。本文中對兩種已建成運行的石灰石制粉系統工藝流程進行了描述,并對各自的優缺點和現場運行情況進行比較,以供參考。
1 成品石灰石粉產品質量標準
目前我國暫無石灰石脫硫粉質量標準,仍沿用美國Ahlstrom 和FW 公司的相應規定: CaCO3含量> 85% ,粒度級配符合Ahlstrom、FW和CS曲線要求,保證活性2級以上。一般,進入爐膛的石灰石顆粒直徑應小于1 mm,從粒徑分布上講,大多數顆粒的直徑應集中于d50附近區域。分級后的成品石灰石粉粒度0. 1～1. 5 mm占60%以上,平均粒度0. 40～0. 55 mm。Ahlstrom粒度分布曲線是爐內達到較大脫硫效率的一種理想狀態,即成品石灰石的粒度分布與之越接近則每單位質量脫硫劑在單位時間內能捕獲和固定的硫量就越大,脫硫效率也越高。就目前常見的石灰石制粉系統實際運行情況來看,要使成品粒度完全符合曲線的分布要求不太現實,但均可實現成品石灰石粉(粒度≤1. 5 mm)含量大于95%, 0. 1～1. 5 mm占60%以上的基本要求,并在調試過程中盡量去接近曲線所要求的粒度分布范圍。
2 石灰石制粉工藝流程
2. 1 振動磨+三分離選粉機的制粉工藝采用振動磨作為破碎設備,三分離選粉機作為分選設備的石灰石制粉工藝。廠內設原料石灰石棚,用于存放粒度≤20mm的石灰石原料。原料棚內設有受料斗,利用裝載車裝料。料斗出口接帶式給料機給料(帶式給料機變頻調速,給料量可調) ,并在其后續的帶式輸送機頭部設電磁除鐵器,用于除去石灰石原料中的鐵制雜物,以保證振動磨的安全運行。振動磨機制取的石灰石粉經刮板機和斗提機輸送進入三分離選粉機,經過三分離選粉機分選后的石灰石粉分為三路:一路為粒度≤1. 5 mm的成品粉,通過刮板機和斗提機輸送進入成品石灰石粉倉;一路為粒度≤325目的細粉,通過刮板機和斗提機輸送進入細粉倉(煙氣脫硫用) ;一路為未達到粒度要求的粉料,通過刮板機輸送回石灰石原料棚。
2. 2 柱磨機+瀑流選粉機的制粉工藝采用柱磨機作為破碎設備,瀑流選粉機為分選設備的石灰石制粉工藝。廠內設原料石灰石棚,用于存放粒度≤20 mm的石灰石原料。原料棚內設有受料斗,利用裝載車裝料。料斗出口設電磁振動給料機向皮帶機均勻給料,原料石灰石通過帶式輸送機輸送進入柱磨機,帶式輸送機頭部設電磁除鐵器,用于除去石灰石原料中的鐵制雜物。柱磨機制取的石灰石粉通過斗式提升機輸送進入瀑流選粉機。經過選粉機分選后的物料分成兩路,一路為粒度未達到要求即≥1. 5 mm的物料,將通過瀑流選粉機的返料口回到柱磨機再次磨細;另一路為粒度符合要求即≤1. 5 mm的成品粉料,將通過成品粉料出口進入刮板機,然后通過斗式提升機輸送入石灰石粉倉。
3 兩種制粉工藝比較
振動磨+三分離選粉機的制粉工藝投入運行的項目,如北京清巖脫硫技術有限公司石灰石制備廠,共4臺振動磨機(每兩臺磨機配一臺三分離選粉機) , 每臺振動磨產量約為8 t/h, 已于2006年建成運行,運行情況良好。根據現場實際運行情況,本石灰石制粉工藝制備的石灰石粉出料粒度均勻,產量較為穩定。通過三分離選粉機一臺設備能夠同時實現兩種成品粉料的制備( ≤1. 5 mm的成品粗粉,和≤325目的煙氣脫硫用細粉) 。但本工藝尚存在較多的不足。由于振動磨機的磨介為鋼棒條,磨機運行時通過磨介和石灰石粉的摩擦、撞擊來研磨石灰石。
因此運行時磨介與磨機筒壁的撞擊聲大。現場在磨機附近1 m左右實測的噪音可達110 dB甚至更高,噪聲污染嚴重。增設隔音罩后,噪音得到緩解,但由于工藝布置與前端及后續設備相關聯,且檢修和觀察孔均需要留有一定的空間,隔音罩無法做到將磨機完全密封隔開,因此現場噪音水平依舊偏高。振動磨機及三分離選粉機的能耗較大也是本工藝客觀存在的一個缺陷,兩臺磨機加起來的額定產量約16 t,功率相加達到150 kW。相同的產量下,柱磨機功率為110 kW。三分離選粉機的總功率為60 kW,瀑流選粉機的功率則為55 kW。從中不難看出,相同產量下振動磨+三分離選粉機的制粉工藝能耗偏高。三分離選粉機的出口正壓較明顯,揚塵較大。且調試中發現,受制于選粉機的選粉效率,要調試到兩種產品(即成品粗粉及細粉)同時符合粒度要求較為困難,往往只能確保其中一種產品達到粒度分布的要求,另一種產品成品率會偏低。例如調試中滿足了成品粗粉的粒度分布( ≤1. 5 mm的石灰石粉含量≥95%) ,則細粉出口≤325目的石灰石粉含量只能調到90%左右。柱磨機+瀑流選粉機的制粉工藝投入運行的項目,如中國石化洛陽資產分公司碳酸鈣脫硫劑項目,已于2008 年底建成運行, 有一套產量為15 t/h的石灰石粉生產線,現運行情況良好。柱磨機通過內部輥輪的公轉自轉運動使料層受到輥輪的反復滾動碾壓而成粉末,最后從磨機的下部自動卸料。設備通過調整堵料高度、彈簧壓力和碾磨間隙很方便的控制出料粒級范圍。
與振動磨+三分離選粉機的制粉工藝相比,本工藝主機設備(柱磨機)更加節能;配套瀑流選粉機為密封的閉式循環系統,并設有與除塵器連接的出風口,以確保選粉機內部為微負壓環境,因此系統運行時揚塵點少,揚塵情況亦不明顯;本工藝成品粉料為≤1. 5 mm的石灰石粉,粒度可滿足成品含量≥95%的要求,本系統的產品中無≤325目的煙氣脫硫用石灰石細粉,若要考慮細粉產品,在選粉機后需增設一級旋風分離設備;與振動磨相比,柱磨機運行時的噪聲較小,正常運行時噪聲在80 dB以下。
4 配套給料、輸送機械
兩種輸送工藝均配套了斗提機和刮板機作為粉料輸送設備。斗提機和刮板機密封性能良好,有利于減少揚塵,較為適合石灰石粉料的輸送。上述振動磨+三分離選粉機制粉工藝采用的前端給料設備與柱磨機+瀑流選粉機的制粉工藝有所不同。第一種工藝選用了可計量的帶式給料機,通過變頻調速來控制給料量大小,運行調試較為方便,給料比較順暢,但成本相對較高。第二種工藝選用了電磁振動給料機給料,并在后續的皮帶機上設皮帶秤用于計量,本配置成本較低,但調試時不如帶式給料機方便。
5 結 論
通過以上兩種制粉工藝對比及項目現場實際運行情況所反饋的信息,不難看出柱磨機+瀑流選粉機的制粉工藝在節能上有一定的優勢,且運行噪音低,運轉穩定性較高,系統揚塵點較少,揚塵情況不明顯,具備更為理想的運行環境。不失為石灰石粉料生產較為可靠的一種工藝選擇。
