约舛中目国际脱曩脱硝技术与设备晨览会技术研讨会2 4C h i n aI n t e r n a t i o n a ld e S O xd e N O xE x h i b i t i o n & C o n f e r e n c e石灰石一石膏法脱硫技术中干磨制浆系统设计探讨王正华1张力湖南省电力勘测设计院要：千密钠浆系统因投资少无腐蚀等闯题，在火电厂烟气睨硫系统得到越来越多的应 g o 本文就于窘翻浆系统的设计方案进行7 分析认为干蠹系统设计中应进行系统优化选型并采取措施劝治= 次污染及降彳氐石灰石表函含水率以及选取合适的石灰石供匣点等阚驻分析的结果为火奄厂采甩于密韵浆系统时提供一定的指导。关t 蜀t 瞠硫。干密1 引言随着我国在脱硫方面环保力度的增加以及脱硫装置国产化的深入，石灰石一石膏法脱硫技术将继续成为我国烟气脱硫工艺的主流【l l 。石灰石一石膏湿法脱硫工艺常常采用廉价的石灰石 作为脱硫吸收剂，由于石灰石的品质对脱硫效果及石膏的销售有直接的影响，同时石灰石浆液制备系统的合理化设计不仅直接影响电厂脱硫装置的初始投资和运行成本，而且如果考虑不当会对电厂附近区域造成二次污染。因此石灰石石膏法烟气脱硫中石灰石浆液制各系统的设计常常成为脱硫系统设计方案中的焦点。石灰石作为吸收剂的制备和供应一般有三种方式；采用干式磨制粉、加水制浆( 干式粉磨车间可建在电厂内，也可建在电厂外、矿山附近) ；采用湿式球磨机直接制浆；采购石灰石粉成品运至电厂，在厂内加水制浆。由于目前地区性石灰石供应情况不同，特别是烟气脱硫在地区内没有形成规模化的情况下，直接供应粒径小于2 0 m m 的石灰石颗粒一般没有问题，但较细的石灰石粉( 如粒径小于6 0 p r o ) 的生产厂家基本很少。同时外购石灰石粉的供应和价格直接影响到脱硫装置的运行，相关文献 2 1 对夏港4 1 3 5 M W 机组电厂烟气脱硫装置的制粉系统做过分析比较，结论为：当外购成品石灰石粉的到厂价( 含税) 低于1 1 3 6 元t 时。外购成品石灰石粉方案优于干法制备方案；当外购成品石灰石粉的到厂价( 含税) 低于1 2 1 8 元t 时，外购成品石灰石粉方案将优于湿法制备方案。由于目前外购成品石灰石粉价格普遍较高( 如湖南在1 8 0 元t 左右) ，因此外购成品石灰石粉方案目前设计中应用较少，前两种方式应用较多。从表1 中可以看出干磨制浆方案相对湿磨制浆方案具有一定的优势，因此在烟气脱硫推广中选择干磨制浆方案的火电厂越来越多，如杭州半山、山西太原、重庆珞璜、广东粤连、湘潭电厂等。由于我国从脱硫技术的引进到近期烟气脱硫在全国性推广，湿磨制浆方式占主导地位，因此很多火电厂对干磨制浆方案缺乏一定的了解，在选择吸收剂制备方案上往往难以根据自身的情况进行选择。基于此本文对干磨制浆系统设计方案进行了分析，为火电厂进行合理化选择吸收剂制备系统提供一定的参考。1 王正华，男( 1 9 7 6 - ) ，工学硕士，湖南省电力勘测设计院，主要从事电厂机务及烟气脱硫脱硝技术的设 计工作。发表专业论文1 0 余篇。92 0 0 4 中量目际脱麓脱爵技术与设鲁晨冀会技术研讨会2 0 0 4C h i n aI n t e r n a t i o n a ld e S O xd e N O xE x h i b i t i o n & C o n f e r e n c e表l 干、湿磨方案的比较序号特性千磨制浆湿磨制浆1投资价格低价格高2电耗相当相当3对环境的污染需防粉尘污染需防泄漏系统对物料水4敏感不敏感份的敏感性5石灰石堆场需设防雨棚不需防雨棚6占地面积相当相当7储存性可利用容量储备预留磨机检修时间磨机与脱硫系统同时运行。8产品细度调节石灰石粉的细度调节较简单，适应性强。细度调节困难，适应性差。9对系统的腐蚀无有一定的腐蚀性1 0对系统的磨损较大较小1 1石灰石粉外卖可行困难的可行性2 干磨制浆制备方案我国很多地区特别是中部和南方地区的电厂周围一般有丰富的石灰石矿山，具有在石灰石矿山附近建设干磨制粉厂的条件；加上我国很多电厂在主体工程建设时没有预留脱硫场地的空间，即使预留了一定的空间，还要考虑今后新建设项目的场地，如脱硝装置等；另外厂内自建干磨车间易造成粉尘和噪音污染问题，因此在厂外建设干磨车间、场内制浆方案常常成为许多火电厂的首选。2 1 干磨制浆系统设计图I 和图2 分别给出卧式磨和立式磨系统流程示意图。开采的石灰石通过卸料机械卸到石灰石堆场上堆放。堆场的堆放点和设计储存量应根据实际情况进行合理化设计。如果石灰石供应点距离磨制车间较近，可以直接将石灰石卸到卸料斗或设计l 天左右储存量的堆料厂，石灰石供应点距离磨制车间较远( 1 公里以上) ，一般易在卸料斗附近设置堆场，设计储存量约为全厂脱硫系统3 5 天的石灰石耗量较为适宜。堆场上储存的石灰石块料经输送机械送到堆场附近的卸料斗中，然后进入吸收剂制备系统，进行粉磨。干磨制粉车间从石灰石卸料斗开始，并包括卸料斗。直径不大于2 0 m m 的石灰石块料，经卸料斗、皮带输送机、斗式提料机送至石灰石块仓，石灰石块仓设计容量应按全厂的F G D装置所需1 3 天的石灰石耗量设计，石灰石块仓下设计两个下料口，分别设置一台皮带称重给料机，可通过变频电机调节皮带行走速度改变给料量，实现定量给料自动控制。石灰石块料由皮带秤重给料机送入干磨机。符合细度要求的粉料经输送设备进入粉仓内储存。石灰石粉仓设计容量按全厂的F G D 装置所需3 5 天石灰石耗量设计，考虑电厂石灰石粉的运行方式，易设置两个粉仓，不仅可以降低石灰石粉仓的尺寸和高度，同时有利于石灰石粉的装车。磨制好的石灰石粉用密封罐车运至电厂的石灰石储仓，石灰石粉分别进入石灰石浆罐分别进行制浆，每个石灰石粉仓设计1 2 个下料口，每个下料口设置一个变频旋转给料阀和一个皮带称重给料机，以达到控制制浆的目的。1 02 0 0 4 中目国际脓脱硝技术与设鲁晨览会技术研讨会2 0 舛C h i n aI n t e r n a t i o n a ld e S O xd e N O xE x h i b i t i o n C o n f e r e n c e电厂内的石灰石浆液制备的设计方式可以采用三种方式：1 ) 设一座石灰石储仓母仓( 储量可按全厂的F G D 装置所需约3 天的石灰石耗量设计) 和各机组脱硫所需的石灰石储仓子仓( 储量可按对应的F G D 装置所需约1天的石灰石耗量设计) 。母仓内的石灰石粉经气力输送到石灰石储仓子仓，就地制浆，制备的浆液供应相对应的脱硫装置。 2 ) 设各机组脱硫所需的石灰石储仓子仓( 储量可按对应的F G D 装置所需约3 天的石灰石耗量设计) ，就地制浆，制备的浆液供应相对应的脱硫装置。3 ) 只设石灰石储仓母仓( 储量可按全厂的F G D 装置所需3 5 天石灰石耗量设计) 。就地制浆，制备的浆液供应全厂的脱硫装置。第一种方式所需场地较大，但具有相对较好的灵活性，特别是对于多台机组的火电厂易优先考虑；第二种方式中各脱硫装置相对独立，提高了石灰石粉额运输成本，互补性相对差，但省去了母仓的脱硫场地，一般在单台机组火电厂或火电厂内机组投资方相对独立的火电厂适宜推广；第三种方式最省场地，适宜于单台机组的火电厂。在多套脱硫装置的设计中此方案适宜用在脱硫装置比较集中的电厂，在相距较远的情况下供浆距离较长，同时缺少灵活性，一般不推荐此种方式。2 2 干磨倒粉系统设计中常见问题分析从表l 中可以看出干磨制粉系统虽然具有投资低、系统腐蚀小等优点，但具有磨损大、粉尘污染以及对石灰石水份较敏感等问题，因此在干磨制粉系统的设计中针对这些问题采取合理的设备选型及优化设计尤为重要。2 2 1 千磨系统的优化选型干式磨粉系统一般分成卧式钢球磨系统和立式辊磨系统( 两种磨机系统的流程示意图见图l 、图2 ) 。图1卧式筒磨系统图2 0 0 4 中一膏暇麓脱确技术与设鲁l 冀会技术研讨会 删C h mI n t e r n a t i o n a ld e S O xd e N O xE x 五4 b f f l o n & C o n f e r e n c e图2 立式辊磨系统图1 ) 卧式球磨系统的工作原理如下：球磨机的主体是一个水平装在两个大型轴承上的低速回转的简体【3 】。球磨机由电动机通过、减速机及周边大齿轮减速传动，或由低转速同步电机直接通过周边大齿轮减速传动，驱动回转部回转。筒体内部装有适当的磨矿介质钢球或钢段。磨矿介质在离心力和磨擦力的作用下，被提升到一定的高度，呈抛落或泄落状态落下。被磨制的物料由给料口连续地进入筒体内部，被运动的磨矿介质所粉碎，并通过溢流和连续给料的力量将产品排出机外。然后经高效选粉机，符合粒径要求的成品粉气进入袋式收尘器，在袋式收尘器中将成品粉收集下来。而自选粉机分离出来的大颗粒仍送回至磨机入口进行碾磨。卧式筒磨系统图如图1 所示。2 ) 立式辊磨系统的工作原理如下：电动机通过减速机带动磨盘转动，物料从进料口落在磨盘中央，同时热风从进风口进入磨内，在离心力的作用下，物料向磨盘边缘移动，经过磨盘上的环形槽时受到磨辊的碾压而粉碎，粉碎后的物料在磨盘边缘被风环处高速气流带起，大颗粒直接落到磨盘上重新粉磨，气流中的物料经过分离器时，在旋转转子的作用下，粗粉落到磨盘重新粉磨，合格细粉随气流一起出磨，在收尘装置中收集，即为产品。含有水分的物料在与热气体的接触过程中被烘干，达到所要求的产品水分。立式辊磨系统图如图2 所示。表2 给出了卧式筒磨系统和立式辊磨系统的比较。从表2 可以看出立磨系统与卧式球磨系统有着明显的优势。电厂在选择方案时可以根据当年的价格性能比进行合理选择。表2 卧式筒磨系统和立式辊磨系统的比较序号特性卧式筒磨系统立式辊磨系统1磨机投资相对低相对略高2系统设备投资相当相当3磨粉效率相对较低相对较高4烘干能力略低大5占用空间略大小6噪音低高低7磨损略大小1 22 0 0 4 中国目际脱奠脱磅技术与设备晨览会技术研讨会2 0 咐C h i n aI n t e r n a t i o n a ld e S O xd e N o xE x h i b i t i o n & C o n f e r e n c e8能耗大低9入口粒度要求一般要求S 2 0 m m可达1 0 0 r a m1 0维护工作量略低略大2 2 2 防治粉尘污染的设计方案干磨制粉由于设备泄漏常常会造成周围环境的粉尘污染，在设计中应采取有效措施，控制粉尘的污染。这些措施包括：1 ) 整个系统按负压设计；2 ) 所有卸料点都设置袋式收尘器负压排风除尘；3 ) 石灰石块仓和石灰石粉仓顶部都设置仓顶袋收尘器，磨内通风和选粉机采用气箱脉冲袋式收尘器；所有除尘器滤袋采用聚四氟乙烯覆膜滤料，保证排出气体含尘浓度小于5 0 r a g m 3 ( 标态) ：4 ) 输送设备采用密闭的管式螺旋输送机；5 ) 为了防止干粉制浆时，含粉气体的漏出，在石灰石浆罐顶部设置了一个带有水封的浆罐排气装置，有效地控制含粉气体的逸出。2 2 3 降低石灰石表面含水率的设计方案一般情况下，矿山开采时石灰石的含水率( 指石灰石表面水的相对含水量) 较低，一般在O 3 0 4 之间。但由于运输过程中石灰石受潮以及少量的粘土掺入，会使石灰石含水率略有增加，在石灰石运到堆场前的运输和储存过程中受到雨淋，加上混有大量泥沙时，石灰石表面的含水率会大大增加。此时，磨机内由于含水率的增高( 超过3 ) ，会出现糊球现象，影响石灰石干磨系统正常运行。因此在设计中因采取措施降低石灰石表面含水率，一般方案为：1 ) 石灰石堆场上建防雨棚，将石灰石堆放几天，使之自然晾干，取料时采用干湿场地，轮流取料以减少石灰石表面含水率；2 ) 采用烘干加粉磨的磨机，这种磨机的磨头部位设置一个烘干仓，可引入热风，使扬起的物料与热风充分接触，达到烘干物料的目的