李慧春

(河北龍鳳山爐料有限責(zé)任公司，河北 懷來 075400)

脫硫用石灰石粉的制取系統(tǒng)設(shè)計

李慧春

(河北龍鳳山爐料有限責(zé)任公司，河北 懷來 075400)

介紹了石灰石作為脫硫劑的性能，通過兩種石灰石粉磨工藝的比較，得出經(jīng)濟(jì)可行的脫硫用石灰石粉加工工藝。

脫硫；磨粉系統(tǒng)；石灰石

河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠燒區(qū)現(xiàn)有一臺200m2燒結(jié)機(jī)，二期待建一臺200m2燒結(jié)機(jī)，每臺燒結(jié)機(jī)有兩條煙道，兩臺共4個煙道，每臺燒結(jié)機(jī)每條煙道配有一套除塵裝置和一臺引風(fēng)機(jī)，煙氣經(jīng)過上述裝置后進(jìn)入煙囪排放。由于現(xiàn)有的200m2燒結(jié)機(jī)及二期待建的200m2燒結(jié)機(jī)機(jī)頭均未設(shè)計脫硫設(shè)施，為響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，公司準(zhǔn)備對兩臺200m2燒結(jié)機(jī)煙氣進(jìn)行脫硫處理。脫硫劑選用石灰石粉。

1 石灰石粉的性能及對脫硫的影響

石灰?guī)r是地殼中分布較廣的礦產(chǎn)， 主要成分是CaCO3。石灰?guī)r具有良好的加工性、磨光性和很好的膠結(jié)性能，不溶于水，易溶于酸，能與各種強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng)并形成相應(yīng)的鈣鹽，同時放出CO2。脫硫?qū)κ沂鄣某煞?、?xì)度、反應(yīng)活性等指標(biāo)提出相應(yīng)要求。

1.1 石灰石濕法脫硫過程的主要反應(yīng)

石灰石濕法脫硫過程是典型的氣體化學(xué)吸收過程，在洗滌煙氣的過程中發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。從煙氣中脫除SO2的過程是在氣、液、固三相中進(jìn)行，發(fā)生氣—液反應(yīng)和液—固反應(yīng)。

(1)氣相SO2被液相吸收的反應(yīng)：

(2)CaCO3的化學(xué)反應(yīng)：

(3)氧化反應(yīng)：

(4)結(jié)晶析出：

濕法脫硫工藝的最后一步是脫硫固體副產(chǎn)物的沉淀析出。在通常運(yùn)行的pH值環(huán)境下，CaSO3和CaSO4在水中的溶解度都較低，當(dāng)中和反應(yīng)產(chǎn)生的Ca2+、以及氧化反應(yīng)產(chǎn)生的達(dá)到一定濃度后，這三種離子組成的難溶性化合物就會從溶液中沉淀析出。沉淀產(chǎn)物主要是二水硫酸鈣(石膏)或者是半水亞硫酸鈣，在氧化反應(yīng)充分的情況下，生成CaSO4·2H2O(s)，即優(yōu)質(zhì)的商品石膏。

1.2 石灰石粉品質(zhì)對濕法煙氣脫硫性能的影響

從濕法脫硫過程主要反應(yīng)式可以看出，要吸收和中和煙氣中的SO2，關(guān)鍵是Ca2+的形成，這和石灰石粉的成分(主要是CaCO3含量)、細(xì)度、反應(yīng)活性等有密切關(guān)系，石灰石粉的品質(zhì)對濕法煙氣脫硫的性能有直接的影響。

(1)石灰石成分對濕法煙氣脫硫性能的影響。

通常，石灰石中碳酸鈣的重量百分含量應(yīng)高于85%，含量太低時會由于雜質(zhì)較多而給運(yùn)行帶來一些問題，造成吸收劑耗量和運(yùn)輸費(fèi)用增加，石膏純度下降。我國的石灰石資源豐富，大多數(shù)采用的石灰石CaCO3含量超過90%。

(2)石灰石粉粒徑(細(xì)度)對脫硫系統(tǒng)性能的影響。

表示顆粒物細(xì)度的參數(shù)是粒徑或粒徑分布(Particle Site Distribution，PSD)。目前脫硫吸收劑細(xì)度多用PSD表示，即用某一篩號的篩網(wǎng)篩分石灰石粉，用篩下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示石灰石粉的細(xì)度。

石灰石粉的PSD是一個重要的設(shè)計和運(yùn)行參數(shù)，石灰石粉的PSD決定了石灰石粉的比表面積，影響著反應(yīng)塔pH值和石灰石的利用率，這些變量會在較大程度上影響脫硫效率。磨細(xì)石灰石粉可以提高單位質(zhì)量石灰石粉的表面積。

(3)石灰石粉(吸收劑)的反應(yīng)活性對脫硫系統(tǒng)性能的影響。

吸收劑的活性會影響其化學(xué)反應(yīng)速度，是表示一種在酸性環(huán)境中的轉(zhuǎn)化特性。吸收劑的活性包含吸收劑種類、物化特性和與其反應(yīng)的酸性環(huán)境。吸收劑的物化特性包括：純度、晶體結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)含量、粒徑分布以及包括內(nèi)表面(即孔隙率)在內(nèi)的單位質(zhì)量總表面積和堆積密度?；钚暂^高的石灰石粉在保持相同石灰石利用率的情況下，可以達(dá)到較高的SO2脫除效率。

2 石灰石的磨粉工藝

石灰石制粉系統(tǒng)的功能是把石灰石原料通過磨粉、選粉、收塵等一系列工藝過程，生產(chǎn)出合格的吸收劑石灰石粉。石灰石有關(guān)參數(shù)如下：粒度≤10mm，含水率≯1%，CaCO3≥90%，石灰石成品粉細(xì)度200目95%或325目90%通過。結(jié)合目前情況共有兩種工藝。

2.1 采用球磨機(jī)、高效組合式選粉機(jī)和袋收塵器

選用先進(jìn)的粉磨系統(tǒng)及高效選粉裝置，具有能耗低、選粉效率高、顆粒級配均勻細(xì)小、對被制粉物料的易(可)磨性特性變化的適用強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。采用了圈流超細(xì)粉磨系統(tǒng)及高效動態(tài)組合式選粉機(jī)，從而可以保證產(chǎn)品的細(xì)度和產(chǎn)量。

(1)微介質(zhì)超細(xì)粉管式球磨機(jī)工作原理。

物料由進(jìn)料裝置中的進(jìn)料溜子經(jīng)中空軸內(nèi)的螺旋筒喂入粗粉倉。在粗粉倉內(nèi)，物料在平均直徑較大的研磨體(鋼球)的沖擊研磨作用下而被粉碎，被粉碎到一定粒度的物料，通過隔倉板的粗篩板之間的縫隙，進(jìn)入組合式隔倉板，而粗粉倉的研磨體則被隔倉板的粗篩板擋住，物料在組合式隔倉板內(nèi)被篩板進(jìn)一步篩析，而粗粉被篩出，并返回粗粉倉，而小于篩縫尺寸的細(xì)料，通過篩板進(jìn)入細(xì)粉倉。物料在細(xì)粉倉內(nèi)被小規(guī)格研磨體和微型研磨體進(jìn)一步研磨，達(dá)到細(xì)度要求的細(xì)粉通過出料篦板和出料中空軸進(jìn)入出料裝置并被排出，出磨物料經(jīng)高效組合式選粉機(jī)后分成粗粉和產(chǎn)品兩部分。磨機(jī)出料口前設(shè)置有小規(guī)格研磨體和微型研磨體回收管，因此使出料篦板能有效地防止微型研磨體流出磨外，而磨細(xì)了的殘余研磨體將由出料裝置內(nèi)的回轉(zhuǎn)篩筒篩出。

(2)高效動態(tài)組合式選粉機(jī)工作原理。

含塵氣體直接從選粉機(jī)上殼體處引入。氣體沿進(jìn)料口進(jìn)入，落到撒料盤上，在撒料盤旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下，進(jìn)入上殼體。此時由于上殼體內(nèi)存在一定的負(fù)壓，進(jìn)而顆粒隨氣體被導(dǎo)向葉片導(dǎo)入渦流分選區(qū)。進(jìn)入渦流分選區(qū)的顆粒，由于受渦輪葉片的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)氣流的帶動，獲得一定的圓周速度，即具有離心力。與此同時，顆粒也受到氣體拽力的作用。當(dāng)顆粒的離心力小于氣體拽力時，顆粒被氣流帶入渦輪葉片內(nèi)的內(nèi)渦流區(qū)。進(jìn)入內(nèi)渦流區(qū)的顆粒隨氣流旋轉(zhuǎn)上升進(jìn)入四個旋風(fēng)筒，進(jìn)入旋風(fēng)筒的顆粒即為成品。當(dāng)顆粒的離心力大于氣體的拽力時，顆粒被重新帶到分散區(qū)，并由于重力的作用往下落至粗顆粒收集錐體。粗顆粒從內(nèi)錐體下部的出料口排出選粉機(jī)，經(jīng)鎖氣閥、刮板輸送機(jī)返回球磨機(jī)進(jìn)口。

2.2 采用高壓梯形磨機(jī)

160型超壓梯形磨粉機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)是由主機(jī)、選粉機(jī)、管道裝置、離心引風(fēng)機(jī)、除塵器、儲料斗、電磁振動給料機(jī)、電控柜等組成。

(1)磨粉機(jī)功能。

石灰石由提升機(jī)將物料送至儲料斗，經(jīng)振動給料機(jī)將物料均勻定量連續(xù)地送入主機(jī)磨室內(nèi)進(jìn)行研磨，粉磨后的粉子被風(fēng)機(jī)氣流帶走，經(jīng)選粉機(jī)進(jìn)行分級，符合細(xì)度的粉子隨氣流經(jīng)管道進(jìn)入大旋風(fēng)收集器內(nèi)，進(jìn)行分離收集，再經(jīng)出粉管排出即為成品粉子。氣流再由大旋風(fēng)收集器上端回風(fēng)管吸入引風(fēng)機(jī)。本機(jī)整個氣流系統(tǒng)是密閉循環(huán)的，并且是在負(fù)壓狀態(tài)下循環(huán)流動的。

主機(jī)工作過程是電動機(jī)通過減速機(jī)帶動中心軸轉(zhuǎn)動，軸的上端連接著磨輥吊架，磨輥裝置通過橫擔(dān)軸吊裝在磨輥吊架上并形成擺動支點(diǎn)，其不僅圍繞中心軸回轉(zhuǎn)，同時在離心力的作用下磨輥沿著磨環(huán)內(nèi)圓滾動，磨輥本身因摩擦作用而自轉(zhuǎn)。磨輥吊架下端裝有鏟刀架，鏟刀架的下法蘭上裝有傾斜的鏟刀，鏟刀的前端接近磨腔地盤，后端位于磨輥與磨環(huán)形成的楔形間隙內(nèi)，鏟刀與磨輥同轉(zhuǎn)過程中把物料鏟拋喂入梯形磨輥磨環(huán)之間而被沖壓、碾碎。從磨環(huán)底部進(jìn)入磨腔的氣流將小顆粒粉料帶入選粉機(jī)，由此而達(dá)到制粉目的。

(2)選粉機(jī)功能。

通過調(diào)速電機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤上的葉片旋轉(zhuǎn)，所形成的渦流效應(yīng)對粉子起分級作用。葉片轉(zhuǎn)速的快慢是按成品粉子粒度大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。要獲得較細(xì)粒度的粉子時，就必須提高葉片的轉(zhuǎn)速，使不合要求的粉子被拋向下方，粗粉子因自身重力作用落入磨室進(jìn)行重磨，合格的成品粉子通過葉片隨氣流吸入大旋風(fēng)收集器內(nèi)，氣流與粉子被分離后，粉子被收集。

(3)大旋風(fēng)收集器功能。

當(dāng)帶粉氣流進(jìn)入收集器時是高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，待氣流與粉子分離后，氣流隨圓錐體壁收縮向中心移動至錐底時(自氣流自然長度)形成一個旋轉(zhuǎn)向上的氣流圓柱，這時粉子被分離掉落收集。由于向上旋轉(zhuǎn)的氣流核心呈負(fù)壓狀態(tài)，所以對收集器下端密封要求很高，必須對外界空氣嚴(yán)格隔開，否則被收集下的粉子會重新被核心氣流帶走，這直接影響到整機(jī)的產(chǎn)量，因此收集器的下端裝有鎖粉器，其作用是將外界正壓氣體與收集器負(fù)壓氣體隔離開，這是一個相當(dāng)重要的部件，如不裝鎖粉器或鎖粉器的舌板吻合密封不嚴(yán)就會造成不出粉或少出粉，嚴(yán)重影響整機(jī)產(chǎn)量。

3 結(jié)語

經(jīng)比較并結(jié)合我公司的情況，采用梯形磨機(jī)磨粉，有工藝簡易，投入小，設(shè)備緊湊的優(yōu)點(diǎn)。工藝流程如下：原料倉→上料皮帶機(jī)→料倉→磨粉機(jī)→選粉器→收集器→絞刀→提升機(jī)→成品倉(汽車運(yùn)到脫硫現(xiàn)場)。

煙氣中的SO2是一種酸性氣體，因此脫硫系統(tǒng)需要用一種堿性物質(zhì)來中和煙氣中的SO2。濕法煙氣脫硫工程中采用的石灰石具有儲量豐富且價格低廉的優(yōu)點(diǎn)。

The Scratch System Design of Limestone for Desulphurizing Agent

Li Huichun
(Hebeilongfengshan Kiln Material Company Ltd., Huailai 075400, China)

The paper intruduced the properties of limestone, compared the different technology with the two scratch system.Desulphurizing agent of limestone is economically feasible.

desulphurizing agent; scratch system; limestone

P578.61;TD976.3

A

1007-9386(2010)02-0038-02

2009-11-24

2010-01-28