湯啟棟 顧亞雄

1.西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院；2.西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院

介紹濕式球磨機(jī)制漿過(guò)程的基本原理及其在濕法脫硫中的應(yīng)用情況，以濕式球磨機(jī)出力為研究對(duì)象研究了制漿系統(tǒng)出力的影響因素及影響規(guī)律：石灰石物料本身的物理特性，如石灰石中所含的雜質(zhì)、石灰石粒徑的分布等對(duì)濕式球磨機(jī)出力的影響規(guī)律；濕式球磨機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行故障、濕法脫硫等工藝條件等對(duì)制漿系統(tǒng)出力的影響。根據(jù)上述研究結(jié)果，從工藝和設(shè)備的角度探討如何確保制漿系統(tǒng)的出力，為石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中制漿系統(tǒng)的優(yōu)化和穩(wěn)定運(yùn)行提供參考依據(jù)。

引言

石灰石-石膏濕法脫硫工藝因其脫硫效率高、適用煤種范圍廣、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高、副產(chǎn)物具有經(jīng)濟(jì)效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)燃煤機(jī)組煙氣脫硫中得到了廣泛的應(yīng)用。制漿系統(tǒng)作為脫硫系統(tǒng)不可缺少的部分而備受關(guān)注。但制漿系統(tǒng)出力不夠的原因及如何解決運(yùn)行中出現(xiàn)的這個(gè)問(wèn)題一直沒(méi)有得到解決。

濕式球磨機(jī)制漿過(guò)程基本原理及應(yīng)用

石灰石-石膏濕法脫硫工藝是煙氣進(jìn)入吸收塔與自上而下的堿性石灰石漿液霧滴逆流接觸，酸性氣體被吸收處理（主要是二氧化硫）的一種工藝。該工藝已在火電燃煤機(jī)組得到了廣泛應(yīng)用。

濕式球磨機(jī)制漿過(guò)程的基本原理

濕式球磨機(jī)制漿過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是粉碎和研磨過(guò)程。鋼球在離心力和摩擦力的作用下，被提升到一定的高度，呈拋落狀態(tài)落下，欲磨制的物料和水由給料管連續(xù)地進(jìn)入磨機(jī)筒體內(nèi)部，被運(yùn)動(dòng)著的磨礦介質(zhì)粉碎和研磨，并通過(guò)溢流和連續(xù)給料的力量將產(chǎn)品排出，同時(shí)經(jīng)過(guò)不銹鋼圓筒篩的初步篩分，以進(jìn)行下一段工序處理。

濕式球磨機(jī)制漿的應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)投入運(yùn)行的石灰石-石膏濕法脫硫工藝主要由二氧化硫吸收系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。其中石灰石漿液制備系統(tǒng)采用濕式球磨機(jī)對(duì)漿液進(jìn)行制備。

石灰石由稱(chēng)重皮帶的給料和供水系統(tǒng)按照一定的比例進(jìn)入磨機(jī)筒體。鋼球在離心力和摩擦力帶動(dòng)的作用下將石灰石粉碎，并經(jīng)過(guò)不銹鋼圓筒篩進(jìn)行初步篩選，最終在水力旋流器的分離作用下形成合格的石灰石漿液。

評(píng)價(jià)制漿系統(tǒng)出力的效果的主要參數(shù)

制漿系統(tǒng)出力效果的好壞直接關(guān)系到濕法脫硫系統(tǒng)的脫硫效率的高低。進(jìn)入磨機(jī)筒體的石灰石通常是經(jīng)過(guò)初級(jí)篩選后的石灰石，其主要成分為CaCO3，此外還含有少量的Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)濕式球磨機(jī)的處理后制成325 目90%通過(guò)的石灰石漿液。因此，濕式球磨機(jī)出力通?？勺鳛樵u(píng)價(jià)制漿系統(tǒng)出力效果的一個(gè)主要參數(shù)。

影響濕式球磨機(jī)出力的因素

濕式球磨機(jī)出力受多種因素的影響。石灰石本身的物理特性、制漿系統(tǒng)的運(yùn)行和工藝參數(shù)都會(huì)對(duì)濕式球磨機(jī)的出力造成較大的影響。

石灰石本身的物理特性

石灰石的物理特性決定了磨機(jī)出力的大小。對(duì)多個(gè)電廠(chǎng)已投運(yùn)的濕式球磨機(jī)運(yùn)行工況的研究表明，影響濕式球磨機(jī)出力的主要物理特性包括：石灰石粒徑、石灰石中所含雜質(zhì)的多少等，這些都是濕法脫硫工藝中應(yīng)該掌握的重要參數(shù)。

灰石中所含的雜質(zhì)

石灰石中的雜質(zhì)主要有Fe2O3、SiO2等。這些雜質(zhì)隨石灰石一起進(jìn)入濕式球磨機(jī)，而當(dāng)這些雜質(zhì)的含量增加時(shí)，濕式球磨機(jī)的出力將下降。表1 是對(duì)某電廠(chǎng)制漿系統(tǒng)（設(shè)計(jì)33.4t/h）運(yùn)行工況考察得到的數(shù)據(jù)。

表1 不同雜質(zhì)含量下的濕式球磨機(jī)出力

從表1 的運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)石灰石中雜質(zhì)含量增加時(shí)，濕式球磨機(jī)的出力大小明顯下降，嚴(yán)重影響了制漿系統(tǒng)的出力。因此，在石灰石-石膏濕法脫硫的工藝中，必須將石灰石中雜質(zhì)的含量控制在一定的范圍之內(nèi)。

石灰石粒徑分布

石灰石粒徑分布主要受初加工的條件的影響。對(duì)某電廠(chǎng)煙氣脫硫裝置的運(yùn)行檢測(cè)表明，濕式球磨機(jī)出力和石灰石粒徑分布有很大的關(guān)系。表2 列出了濕式球磨機(jī)出力在合格（33.4t/h）和嚴(yán)重不足（26t/h）時(shí)的石灰石粒徑小于20mm 的分布情況。

表2 不同粒徑分布下的濕式球磨機(jī)出力

從表2 的數(shù)據(jù)可以看出，其他因素一定時(shí)。隨著小于20mm 粒徑分布率的降低，濕式球磨機(jī)出力呈下降趨勢(shì)。

濕式球磨機(jī)的運(yùn)行

鋼球裝載量

在石灰石成分一定、石灰石粒徑分布一定的情況下，濕式球磨機(jī)的鋼球裝載量對(duì)磨機(jī)出力效果有顯著的影響。對(duì)給定的球磨機(jī)存在著一個(gè)最佳鋼球裝載量，在一定范圍內(nèi)，鋼球的裝載量越多，球磨機(jī)的出力越大，但鋼球量超過(guò)一定的限度時(shí)，鋼球不能被筒體有效提起，也會(huì)影響球磨機(jī)的出力。表3 列出了某電廠(chǎng)濕式球磨機(jī)（設(shè)計(jì)最佳裝載量90t）在不同鋼球裝載量下的運(yùn)行特性。

表3 不同鋼球裝載量下的濕式球磨機(jī)出力

從表3 可以看出，其他因素一定時(shí)。鋼球裝載量在最佳裝載量90t 時(shí)濕式球磨機(jī)的出力最大，隨著裝載量的加大或減小濕式球磨機(jī)出力呈下降趨勢(shì)。

流經(jīng)球磨機(jī)筒體的水量

流經(jīng)球磨機(jī)筒體的水量是運(yùn)行中的一個(gè)重要參數(shù)，其大小反映了對(duì)球磨機(jī)內(nèi)固體顆粒的攜帶能力。水量大，水流速度高，被攜帶出球磨機(jī)的固體顆粒就多、粗，從而導(dǎo)致系統(tǒng)循環(huán)倍率增加；水量小，水流速度低，被攜帶出球磨機(jī)的固體顆粒就少、細(xì)，這樣有些合格的顆粒仍會(huì)留在筒體內(nèi)，被無(wú)益地磨成更細(xì)的顆粒，致使球磨機(jī)出力降低，單位電耗增加。所以，流經(jīng)球磨機(jī)簡(jiǎn)體的水量應(yīng)與球磨機(jī)出力相對(duì)應(yīng)，要控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。

設(shè)備運(yùn)行導(dǎo)致管道堵塞

制漿系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)可能導(dǎo)致管道堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致濕式球磨機(jī)出力。其堵塞現(xiàn)象有：（1）球磨機(jī)下料口管道堵塞；（2）分配箱管道堵塞；（3）磨機(jī)出口管道堵塞；（4）再循環(huán)泵出口、入口管道堵塞等。

投運(yùn)旋流子的個(gè)數(shù)

增加旋流器旋流筒的投用個(gè)數(shù)，每個(gè)旋流筒的入口速度降低，會(huì)導(dǎo)致溢流中顆粒變粗；反之，減少旋流器旋流筒的投用個(gè)數(shù)，每個(gè)旋流筒的入口速度提高，又會(huì)導(dǎo)致溢流中顆粒變細(xì)，進(jìn)而濕式球磨機(jī)的出力。

影響濕式球磨機(jī)出力的工藝參數(shù)

制漿系統(tǒng)工藝條件直接對(duì)濕式球磨機(jī)性能產(chǎn)生影響。影響濕式球磨機(jī)出力的主 要工藝條件有：旋流器底流口徑尺寸、磨機(jī)出口不銹鋼篩網(wǎng)孔徑、磨機(jī)再循環(huán)泵轉(zhuǎn)速等。

旋流器底流口徑尺寸

改變二級(jí)旋流器底流噴嘴口徑，可調(diào)節(jié)旋流器底流與溢流漿液量的比例，從而影響濃度、流經(jīng)球磨機(jī)的水量、系統(tǒng)循環(huán)倍率（旋流器入口固體質(zhì)量與溢出固體質(zhì)量之比）等因素。

磨機(jī)出口不銹鋼篩網(wǎng)孔徑

磨機(jī)筒體內(nèi)的漿液經(jīng)過(guò)磨機(jī)出口的不銹鋼篩網(wǎng)進(jìn)行一級(jí)篩選后進(jìn)入再循環(huán)箱。磨機(jī)出口篩網(wǎng)孔徑過(guò)大，系統(tǒng)循環(huán)倍率增大，回到磨機(jī)中重新碾磨的估計(jì)增多、系統(tǒng)能耗增大。磨機(jī)篩網(wǎng)出口孔徑過(guò)小，則合格的漿液不能及時(shí)通過(guò)篩網(wǎng)進(jìn)行一級(jí)篩選進(jìn)入再循環(huán)箱，從而影響磨機(jī)出力。

磨機(jī)再循環(huán)泵轉(zhuǎn)速

磨機(jī)再循環(huán)泵轉(zhuǎn)速直接影響進(jìn)入旋流器漿液的速度。轉(zhuǎn)速越高，進(jìn)入旋流器漿液速度越大，通過(guò)旋流器離心力的作用，溢出漿液的粒徑越大，導(dǎo)致碾磨的漿液達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。轉(zhuǎn)速越低，通過(guò)旋流器離心力的作用，部分合格的漿液通過(guò)底流作用回到磨機(jī)重新碾磨，進(jìn)而影響磨機(jī)出力。

結(jié)語(yǔ)

濕式球磨機(jī)在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中主要用于脫硫吸收劑漿液的制備。對(duì)不同廠(chǎng)家的濕式球磨機(jī)的運(yùn)行工況研究表明：（1）制漿系統(tǒng)的出力主要受石灰石物理特性和濕式球磨機(jī)運(yùn)行操作的影響。（2）綜合上訴因素的影響，在實(shí)際的脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中，可從如下幾方面調(diào)整最佳的運(yùn)行參數(shù)以獲得較高的制漿系統(tǒng)出力：a.濕式球磨機(jī)應(yīng)在最佳出力下運(yùn)行，不應(yīng)輕易改變出力；b.運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)該密切關(guān)注石灰石成分分析報(bào)告；c.應(yīng)保證進(jìn)入球磨機(jī)的石灰石粒徑在設(shè)計(jì)的最大粒徑以下；d.運(yùn)行中攜帶水量與球磨機(jī)出力成一定比例，改變此比例應(yīng)當(dāng)慎重；e.球磨機(jī)應(yīng)定期補(bǔ)加鋼球，以保持球磨機(jī)的最佳鋼球裝載量；f.運(yùn)行中應(yīng)定期對(duì)再循環(huán)泵、管道和再循環(huán)箱進(jìn)行沖洗，旋流器也應(yīng)定期切換、沖洗，以防止堵塞。