论文部分内容阅读
【摘 要】对热电厂锅炉烟气的脱硫及石灰石粉制备系统进行了概括的介绍，并结合主要设备的结构和工作原理对生产运行过程中遇到的问题进行了分析，结合工艺在优化试验中的问题提出了一些看法和建议。
【关键词】烟气脱硫；石灰石粉；制备；输送
海化集团热电分公司主要是通过煤的燃烧产生热能来发电，煤燃烧的同时就会产生SO2等污染气体。目前世界各国研制开发的脱硫技术很多，但技术最成熟、运行最稳定、应用最广泛的就是石灰石-石膏脱硫法，设计烟气脱硫效率为95％以上。
海化集团热电分公司现有7台240t/h和3台650t/h的锅炉，每天消耗脱硫石灰石粉约1000t。脱硫原料石灰石粉的制备及输送系统作为单独的一个部分从锅炉主体设备划分出去，另址建造了粉磨站，专门磨制石灰石粉，以满足整个热电分公司的烟气脱硫。石灰石粉制备系统的主要功能是为整个烟气脱硫系统提供符合质量要求的石灰石粉作为烟气中SO2的吸附剂。磨制成石灰石粉先用压缩空气送入储粉仓，进一步送入循环流化床锅炉的燃烧室内，伴随着煤燃烧的同时跟产生的SO2进行反应，从而达到烟气的排放标准。
一、系统说明
石灰石粉制备系统配备2台江苏鹏飞制造的3.2x13m的球磨机以及各自相应的调速皮带秤、皮带机、提升机、分级机、布袋式除尘器、高压风机、空气压缩机等设备。每台磨机的设计台时为70t／h，因此，基本上只开一台球磨机，另一台备用，在其中一套设备处于故障状态时，石灰石粉制备系统仍能够满足整个热电分公司脱硫系统的用量需求。
（一）采用球磨机、分级机、袋式除尘器圈流制备
采用高效的圈流超细粉磨系统和动态分级装置，具有能耗低、选粉效率高、成品颗粒级配均匀、细小，对原材物料的易磨性变化的适应性强等优点，从而可以充分保障产品的产、质量。
1、超细管式球磨机工作原理
石灰石先经过晾晒烘干后，储存于石灰石库内，由调速皮带秤计量后经皮带机送入喂料溜子，经中空轴进料螺旋进入球磨机粗磨仓内，粗磨仓内装有￠60-90的研磨体（钢球），在离心力的作用下，研磨体被提升到一定的高度，并呈抛物状落下，冲击粗磨仓内的物料。同时，磨机回转时部分研磨体还以滑动或滚动的方式对物料进行研磨。直到石灰石颗粒被粉碎到粒度≤8mm，才能通过隔仓板的篦缝，进入组合式隔仓板，被强行送入细磨仓内。研磨体不能通过隔仓板的篦缝，一直留在粗磨仓内。物料在细磨仓内被较小规格的研磨体（钢段）和微型研磨体进一步研磨。由于连续有物料被加入磨机内，物料会在磨机前、后形成一定的高度差，像流水一样一直流到出料篦板，小于篦缝的物料顆粒通过出料篦板、出料中空轴、出料装置后被排出磨外；较粗颗粒不能通过篦缝流出，在细磨仓内进一步粉磨。出磨物料被提升机提入高效动态分级机内，筛分为粗粉和合格细粉。
2、高效动态分级机的工作原理
含尘气体从入口沿切线方向进入分级机。粉磨后的物料由顶部喂入分级机的进料口，通过旋转的撒料盘和固定的缓冲板的作用，在分散状态下被抛向导向叶片，并通过导向叶片进入转子，物料在旋转的气流中进行分选，分选主要是根据离心力与旋转气流的向心力的平衡，达到有效分级。细粉随气流进入袋式收尘器内，收集后即为成品；粗粉由于重力作用落入下部集灰斗，再进入回料斜槽被送回球磨机内进一步粉磨。
3、采用双套管密相气力输送
输送器组件包括分料器组件、输灰罐、排气阀、进料阀、膨胀节、插板阀、加压及流化部、出料部，还包括每台输灰器落料管上部设置的电动阀门及气动阀门。输送管线部分包括自出料阀开始至石灰石粉接收仓入料口的输灰管道、弯头、管道补偿器、补气器组件、排堵组件。石灰石粉接收仓顶设备包括管道分路阀、进料箱、压力真空释放阀、除尘器。
四套气力输灰系统相近，每套系统包括两台输送器，共用一条DN200\DN225输灰管道。系统运行时每台输送器单独装灰，交替送粉。
控制方式采用上位机-DCS控制方式。控制系统能对整个工艺流程进行集中监视、管理和自动顺序控制，并可实现远程单独操作。全部监控通过CRT画面、键盘和鼠标进行，不设常规表盘。该控制系统可以对整个输粉过程进行集中监视、管理实现故障自动报警和系统停运和数据显示等功能。
（1）气源
气源：压缩空气 输送气源压力：0.5MPa—0.6 MPa
温度：常温 仪用气源压力：0.6 MPa—0.7 MPa
注：仪用气源压力比输送气源压力高出0.1 MPa。
（2）双套管简介：双套管密相气力输送是一种正压浓相气力输送系统，与常规正压气力输送相比，其最主要不同是该系统采用了特殊结构的输送管道：双套管。其工作原理是：在输送管内上方增设一根辅助空气管，辅助空气管上每隔一定距离设置一个开口，开口中安装节流板，石灰石粉在输送气的作用下，以较低的速度向前运动。当管内石粉出现沉积时，输送空气从辅助空气管中流过，并在开口处喷出，扰动沉积下的粉，将积粉扰动吹散，使石粉继续向前输送。不断的扰动使石粉输送实现密相、低速输送而不堵管，确保系统的安全可靠运行。双套管气力输送系统可实行多个压力输送罐串联运行。
二、影响石灰石粉脱硫和制备过程的因素
（一）电厂脱硫通常要求石灰石粉中的CaCO3含量高于85%，如果杂质较多，不但影响对SO2气体的吸收效率，增加石灰石粉的用量、粉磨电耗及运营成本，还会给生产运行带来一些问题。热电粉磨站所用原料石灰石是海化纯碱厂生产纯碱的副产品，参数如下：CaCO3≥90%,粒度≤50mm，水分≤1%。
（二）石灰石粉细度
石灰石粉的细度是影响脱硫效率的一个重要因素，反应接触面积很大程度上决定了化学反应速度，石灰石粉的颗粒越细，单位质量的化学反应的接触面积也越大，能够以更快的速度与烟气中的SO2气体反应。根据计算，为保证脱硫效率＞95％，热电分公司电厂烟气脱硫所需的石灰石粉细度应为R30＜10。如前所述，影响石灰石粉细度主要有两个因素，即通风风量和分级机的转速。在磨机的出力一定的情况下，磨机的通风量也基本上保持不变，因此分级机的转速是调节石灰石粉细度的主要手段。在保持磨机风量稳定不变的情况下分级机转速与石灰石粉细度之间的关系基本上呈线性变化，分级机转速的越高，石灰石粉的细度也越细，因此生产上根据经验将转速调配到一个合适数值范围，基本上不常变动。
（三）运行参数的选择
系统优化的目的就是要保证系统安全运行、产品合格，对运行参数进行合理的调整，使得系统的运行更为经济、有效。
1、严格控制石灰石的质量，确保入磨物料CaCO3≥90%。进厂的石灰石存放于料棚内。遇到雨天，控制进料，以减少烘干煤耗和电耗，保障入磨物料水分≤1%。
2、优化球磨机工艺操作，加强巡检，根据磨机参数及时调整喂料量，杜绝满磨、糊磨和空磨；定期调整研磨体级配和检查隔仓板、出料篦板是否堵塞；物料入磨前加有除铁器，及时去除碎铁屑，以防影响粉磨效率；及时检查各辅机的运行情况，尤其分级机和袋式除尘器的参数，以保障球磨机的最大出力率。
3、石灰石粉的输送由于是气力输送，要严防泄漏和阀门开关不到位。要及时检查和更换有故障的设备或阀门，否则，一旦泄漏，不仅造成环境污染，还会影响压缩机等其它设备的运行，甚至造成其他事故。
三、总结
（一）海化集团热电分公司石灰石粉烟气脱硫系统，利用纯碱厂的副产品石灰石为原料，磨制成锅炉烟气脱硫用的石灰石粉，从整个系统运行的情况和参数来看，这些设备的运行可靠性高，运行状态良好，石灰石粉制备及输送系统达到设计要求。
（二）石灰石粉脱硫技术的实施使热电厂锅炉的烟气达到了环保排放标准；随着企业的不断发展，尤其当前环保要求越来越严，这一系统将越发显得重要，有着较大的发展前景。
（三）本系统不足之处：入磨物料粒径太大，缺少二级破碎，迫使粗粉仓内研磨体的直径较大，降低了粉磨效率，增加了电耗和成本。建议在入磨前加一锤式破碎机，将石灰石破碎到粒度≤10mm。
作者简介：李树才（1972-），山东昌乐人，男，大学本科，工程师，在山东海化集团有限公司热电分公司工作，长期从事企业环保、脱硫、生产、节能的研究和管理工作。
【关键词】烟气脱硫；石灰石粉；制备；输送
海化集团热电分公司主要是通过煤的燃烧产生热能来发电，煤燃烧的同时就会产生SO2等污染气体。目前世界各国研制开发的脱硫技术很多，但技术最成熟、运行最稳定、应用最广泛的就是石灰石-石膏脱硫法，设计烟气脱硫效率为95％以上。
海化集团热电分公司现有7台240t/h和3台650t/h的锅炉，每天消耗脱硫石灰石粉约1000t。脱硫原料石灰石粉的制备及输送系统作为单独的一个部分从锅炉主体设备划分出去，另址建造了粉磨站，专门磨制石灰石粉，以满足整个热电分公司的烟气脱硫。石灰石粉制备系统的主要功能是为整个烟气脱硫系统提供符合质量要求的石灰石粉作为烟气中SO2的吸附剂。磨制成石灰石粉先用压缩空气送入储粉仓，进一步送入循环流化床锅炉的燃烧室内，伴随着煤燃烧的同时跟产生的SO2进行反应，从而达到烟气的排放标准。
一、系统说明
石灰石粉制备系统配备2台江苏鹏飞制造的3.2x13m的球磨机以及各自相应的调速皮带秤、皮带机、提升机、分级机、布袋式除尘器、高压风机、空气压缩机等设备。每台磨机的设计台时为70t／h，因此，基本上只开一台球磨机，另一台备用，在其中一套设备处于故障状态时，石灰石粉制备系统仍能够满足整个热电分公司脱硫系统的用量需求。
（一）采用球磨机、分级机、袋式除尘器圈流制备
采用高效的圈流超细粉磨系统和动态分级装置，具有能耗低、选粉效率高、成品颗粒级配均匀、细小，对原材物料的易磨性变化的适应性强等优点，从而可以充分保障产品的产、质量。
1、超细管式球磨机工作原理
石灰石先经过晾晒烘干后，储存于石灰石库内，由调速皮带秤计量后经皮带机送入喂料溜子，经中空轴进料螺旋进入球磨机粗磨仓内，粗磨仓内装有￠60-90的研磨体（钢球），在离心力的作用下，研磨体被提升到一定的高度，并呈抛物状落下，冲击粗磨仓内的物料。同时，磨机回转时部分研磨体还以滑动或滚动的方式对物料进行研磨。直到石灰石颗粒被粉碎到粒度≤8mm，才能通过隔仓板的篦缝，进入组合式隔仓板，被强行送入细磨仓内。研磨体不能通过隔仓板的篦缝，一直留在粗磨仓内。物料在细磨仓内被较小规格的研磨体（钢段）和微型研磨体进一步研磨。由于连续有物料被加入磨机内，物料会在磨机前、后形成一定的高度差，像流水一样一直流到出料篦板，小于篦缝的物料顆粒通过出料篦板、出料中空轴、出料装置后被排出磨外；较粗颗粒不能通过篦缝流出，在细磨仓内进一步粉磨。出磨物料被提升机提入高效动态分级机内，筛分为粗粉和合格细粉。
2、高效动态分级机的工作原理
含尘气体从入口沿切线方向进入分级机。粉磨后的物料由顶部喂入分级机的进料口，通过旋转的撒料盘和固定的缓冲板的作用，在分散状态下被抛向导向叶片，并通过导向叶片进入转子，物料在旋转的气流中进行分选，分选主要是根据离心力与旋转气流的向心力的平衡，达到有效分级。细粉随气流进入袋式收尘器内，收集后即为成品；粗粉由于重力作用落入下部集灰斗，再进入回料斜槽被送回球磨机内进一步粉磨。
3、采用双套管密相气力输送
输送器组件包括分料器组件、输灰罐、排气阀、进料阀、膨胀节、插板阀、加压及流化部、出料部，还包括每台输灰器落料管上部设置的电动阀门及气动阀门。输送管线部分包括自出料阀开始至石灰石粉接收仓入料口的输灰管道、弯头、管道补偿器、补气器组件、排堵组件。石灰石粉接收仓顶设备包括管道分路阀、进料箱、压力真空释放阀、除尘器。
四套气力输灰系统相近，每套系统包括两台输送器，共用一条DN200\DN225输灰管道。系统运行时每台输送器单独装灰，交替送粉。
控制方式采用上位机-DCS控制方式。控制系统能对整个工艺流程进行集中监视、管理和自动顺序控制，并可实现远程单独操作。全部监控通过CRT画面、键盘和鼠标进行，不设常规表盘。该控制系统可以对整个输粉过程进行集中监视、管理实现故障自动报警和系统停运和数据显示等功能。
（1）气源
气源：压缩空气 输送气源压力：0.5MPa—0.6 MPa
温度：常温 仪用气源压力：0.6 MPa—0.7 MPa
注：仪用气源压力比输送气源压力高出0.1 MPa。
（2）双套管简介：双套管密相气力输送是一种正压浓相气力输送系统，与常规正压气力输送相比，其最主要不同是该系统采用了特殊结构的输送管道：双套管。其工作原理是：在输送管内上方增设一根辅助空气管，辅助空气管上每隔一定距离设置一个开口，开口中安装节流板，石灰石粉在输送气的作用下，以较低的速度向前运动。当管内石粉出现沉积时，输送空气从辅助空气管中流过，并在开口处喷出，扰动沉积下的粉，将积粉扰动吹散，使石粉继续向前输送。不断的扰动使石粉输送实现密相、低速输送而不堵管，确保系统的安全可靠运行。双套管气力输送系统可实行多个压力输送罐串联运行。
二、影响石灰石粉脱硫和制备过程的因素
（一）电厂脱硫通常要求石灰石粉中的CaCO3含量高于85%，如果杂质较多，不但影响对SO2气体的吸收效率，增加石灰石粉的用量、粉磨电耗及运营成本，还会给生产运行带来一些问题。热电粉磨站所用原料石灰石是海化纯碱厂生产纯碱的副产品，参数如下：CaCO3≥90%,粒度≤50mm，水分≤1%。
（二）石灰石粉细度
石灰石粉的细度是影响脱硫效率的一个重要因素，反应接触面积很大程度上决定了化学反应速度，石灰石粉的颗粒越细，单位质量的化学反应的接触面积也越大，能够以更快的速度与烟气中的SO2气体反应。根据计算，为保证脱硫效率＞95％，热电分公司电厂烟气脱硫所需的石灰石粉细度应为R30＜10。如前所述，影响石灰石粉细度主要有两个因素，即通风风量和分级机的转速。在磨机的出力一定的情况下，磨机的通风量也基本上保持不变，因此分级机的转速是调节石灰石粉细度的主要手段。在保持磨机风量稳定不变的情况下分级机转速与石灰石粉细度之间的关系基本上呈线性变化，分级机转速的越高，石灰石粉的细度也越细，因此生产上根据经验将转速调配到一个合适数值范围，基本上不常变动。
（三）运行参数的选择
系统优化的目的就是要保证系统安全运行、产品合格，对运行参数进行合理的调整，使得系统的运行更为经济、有效。
1、严格控制石灰石的质量，确保入磨物料CaCO3≥90%。进厂的石灰石存放于料棚内。遇到雨天，控制进料，以减少烘干煤耗和电耗，保障入磨物料水分≤1%。
2、优化球磨机工艺操作，加强巡检，根据磨机参数及时调整喂料量，杜绝满磨、糊磨和空磨；定期调整研磨体级配和检查隔仓板、出料篦板是否堵塞；物料入磨前加有除铁器，及时去除碎铁屑，以防影响粉磨效率；及时检查各辅机的运行情况，尤其分级机和袋式除尘器的参数，以保障球磨机的最大出力率。
3、石灰石粉的输送由于是气力输送，要严防泄漏和阀门开关不到位。要及时检查和更换有故障的设备或阀门，否则，一旦泄漏，不仅造成环境污染，还会影响压缩机等其它设备的运行，甚至造成其他事故。
三、总结
（一）海化集团热电分公司石灰石粉烟气脱硫系统，利用纯碱厂的副产品石灰石为原料，磨制成锅炉烟气脱硫用的石灰石粉，从整个系统运行的情况和参数来看，这些设备的运行可靠性高，运行状态良好，石灰石粉制备及输送系统达到设计要求。
（二）石灰石粉脱硫技术的实施使热电厂锅炉的烟气达到了环保排放标准；随着企业的不断发展，尤其当前环保要求越来越严，这一系统将越发显得重要，有着较大的发展前景。
（三）本系统不足之处：入磨物料粒径太大，缺少二级破碎，迫使粗粉仓内研磨体的直径较大，降低了粉磨效率，增加了电耗和成本。建议在入磨前加一锤式破碎机，将石灰石破碎到粒度≤10mm。
作者简介：李树才（1972-），山东昌乐人，男，大学本科，工程师，在山东海化集团有限公司热电分公司工作，长期从事企业环保、脱硫、生产、节能的研究和管理工作。