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        LMY輥磨在循環(huán)流化床鍋爐兩級脫硫制粉系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2021-06-12 02:33:46徐小定丁成坤李光增
        水泥技術(shù) 2021年3期
        關(guān)鍵詞:粗粉輥磨細(xì)粉

        徐小定,丁成坤,李光增

        1 前言

        循環(huán)流化床鍋爐(CFB)燃燒技術(shù)具有氮氧化物排放低、燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點,可在燃燒過程中直接脫硫。循環(huán)硫化床鍋爐的檢驗規(guī)程和安全規(guī)程已被列入ASME標(biāo)準(zhǔn)[1]。循環(huán)流化床鍋爐(CFB)采用爐內(nèi)脫硫工藝,通過向爐內(nèi)添加石灰石等脫硫劑進(jìn)行脫硫。在鍋爐燃燒過程中,將CaCO3噴入高溫爐膛,CaCO3分解為CaO和CO2,CaO和煙氣中的SO2快速反應(yīng)生成CaSO3,實現(xiàn)脫硫[2]。

        隨著環(huán)保要求的提高,特別是GB 13223-2011《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》的實施,傳統(tǒng)的爐內(nèi)脫硫技術(shù)已無法滿足環(huán)保要求,為實現(xiàn)超凈脫硫排放,目前大部分火電廠采用爐內(nèi)脫硫配合爐外脫硫的二級脫硫系統(tǒng)進(jìn)行脫硫,相應(yīng)CFB脫硫粉的制備由只用粗粉,變?yōu)橥瑫r需要粗粉和細(xì)粉兩種規(guī)格的脫硫粉,以滿足CFB鍋爐的兩級脫硫工藝需求[3-4]。

        我公司改造的LM型輥磨在大連某公司的循環(huán)流化床鍋爐(CFB)脫硫系統(tǒng)中主要用于制備爐內(nèi)脫硫粗粉。若要同時制備CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫用粗粉和爐外脫硫用細(xì)粉,就需要兩套制粉系統(tǒng)分別生產(chǎn)粗粉和細(xì)粉,或者用一套制粉系統(tǒng)在不同時段分別生產(chǎn)粗粉和細(xì)粉。我公司在生產(chǎn)粗粉的基礎(chǔ)上,對LM輥磨再次進(jìn)行了改造,并且采用了有別于傳統(tǒng)輥磨的LMY輥磨制粉系統(tǒng),在東南亞某公司進(jìn)行了生產(chǎn)調(diào)試。LMY輥磨在生產(chǎn)爐內(nèi)脫硫用粗粉的同時還能生產(chǎn)爐外脫硫用的細(xì)粉,很好地滿足了CFB鍋爐兩級脫硫工藝需求。

        2 CFB鍋爐兩級脫硫系統(tǒng)對粉體粒度的要求

        2.1 一級爐內(nèi)CFB脫硫粗粉的粒度要求

        在CFB鍋爐工況一定的情況下,石灰石的反應(yīng)能力決定了石灰石粉的添加量,而石灰石的粒徑大小對反應(yīng)能力有很大影響。在相同Ca/S比的情況下,若石灰石粉粒徑較大,則CaO和SO2反應(yīng)后將會在石灰石顆粒外表面生成致密的CaSO3,阻礙CaO和SO2繼續(xù)反應(yīng),一定程度上增加了石灰石粉的添加量,增加了生產(chǎn)成本;若石灰石粉粒徑過小,石灰石粉從床內(nèi)飛出后,不易被后端的旋風(fēng)分離器捕獲進(jìn)行再循環(huán),導(dǎo)致石灰石粉利用不充分[5]。

        石灰石粉的粒徑過粗和過細(xì)均不利于CFB鍋爐的脫硫,床內(nèi)脫硫最佳粒徑受床內(nèi)流化速度、循環(huán)倍率、分離器特性、料層壓差等工況參數(shù)的密切影響。各大型循環(huán)流化床鍋爐制造商提供的最佳粒徑也各不相同,從資料上看,法國通用電氣阿爾斯通工業(yè)公司(GASI)認(rèn)為D50應(yīng)該是0.12~0.15mm,美國ABB-CE公司認(rèn)為D50應(yīng)該是0.5mm,美國福斯惠勒公司(Foster Wheeler)認(rèn)為D50應(yīng)該是0.3mm。雖然各CFB制造商提供的最佳粒徑D50各不相同,但是國內(nèi)外多數(shù)CFB鍋爐采用的是粒徑<1mm的石灰石[6]。

        2.2 二級爐外脫硫細(xì)粉的粒度要求

        石灰石的消溶反應(yīng)速率與石灰石顆粒比表面積成正比,石灰石顆粒粒度越小,消溶性能越好,與SO2的反應(yīng)速率也越高,脫硫效率和石灰石粉的利用率越高[4]。理論上,石灰石粉的粒度越小越好,但石灰石粉的粒度越小,其制備難度和生產(chǎn)成本越大,這就增加了鍋爐脫硫工程的造價。通常在實際使用時,控制爐外脫硫的脫硫粉細(xì)度為45μm篩篩余5%~10%。

        2.3 給定設(shè)計粒度

        東南亞某公司給定的設(shè)計粒度見表1、表2。

        表1 一級CFB爐內(nèi)脫硫粗粉

        表2 二級爐外脫硫細(xì)粉

        3 LMY輥磨及兩級脫硫粉制備系統(tǒng)

        3.1 LMY輥磨的結(jié)構(gòu)

        LMY輥磨主要由驅(qū)動部分、粉磨部分、機體、加壓系統(tǒng)(液壓站、油缸、蓄能器和管路)、潤滑系統(tǒng)等組成,LMY輥磨結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1 LMY型輥磨結(jié)構(gòu)

        3.2 LMY輥磨工作原理

        主電機通過減速機帶動磨盤轉(zhuǎn)動,物料從下料口落入磨盤中央,在離心力的作用下,物料從磨盤中央向邊緣均勻移動,經(jīng)過磨盤上的粉磨輥道區(qū)域時,受到磨輥的碾壓,大塊物料直接被壓碎,細(xì)粒物料受擠壓后形成料床,進(jìn)行粒間粉碎。被粉碎的物料繼續(xù)向磨盤邊緣移動,直到被甩出磨盤,在重力的作用下落入磨機下腔體,被多個圓周分布在磨盤下部的刮料裝置刮到出料口通道排出磨機。由輸送設(shè)備將粉碎后的物料輸送到分選設(shè)備中進(jìn)行顆粒分級,不合格的粗料經(jīng)輸送設(shè)備返回磨機再次粉磨破碎,合格的細(xì)料被細(xì)粉集粉器收集,作為輥磨磨出的產(chǎn)品。

        3.3 兩級脫硫制粉系統(tǒng)工藝

        石灰石經(jīng)鏟車運至受料斗,由振動給料機控制給料量,再通過皮帶機送至LMY輥磨,安裝在皮帶機上方的除鐵器除去原料中的鐵性物質(zhì),進(jìn)入輥磨的石灰石經(jīng)粉磨后,由排渣口排出,經(jīng)1號提升機喂入V型選粉機進(jìn)行一次分級。經(jīng)V型選粉機分級后,不合格的產(chǎn)品經(jīng)1號刮板機返回磨機繼續(xù)粉磨,合格的產(chǎn)品由細(xì)粉集粉器收集。將合格的細(xì)粉由2號刮板輸送機送至2號提升機喂入分級機進(jìn)行二次分級,通過分級機的為爐外脫硫細(xì)粉合格品,未通過分級機的為爐內(nèi)脫硫粗粉合格品。兩級脫硫制粉系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

        圖2 兩級脫硫制粉系統(tǒng)工藝流程

        4 LMY輥磨技術(shù)參數(shù)及運行情況

        4.1 LMY輥磨技術(shù)參數(shù)

        LMY170輥磨技術(shù)參數(shù)見表3。

        表3 LMY輥磨技術(shù)參數(shù)

        4.2 系統(tǒng)運行情況

        按照給定設(shè)計粒度和產(chǎn)量要求,兩級脫硫制粉系統(tǒng)運行了半個月,給料量70t/h,瞬時產(chǎn)量66~75t/h,主機電流23~27A(額定電流31.4A)。對脫硫粉進(jìn)行取樣化驗分析,爐內(nèi)脫硫粗粉的粒度分布見表4,爐外脫硫細(xì)粉的粒度分布見表5。

        由表4可知,爐內(nèi)脫硫粗粉D50≈0.25mm,完全進(jìn)入控制范圍的粉體占比約為75%。由表5可知,爐外脫硫細(xì)粉44μm的通篩率為91.32%,可滿足給定的設(shè)計粒度要求。

        表4 爐內(nèi)脫硫粗粉的粒度分布情況*

        表5 爐外脫硫細(xì)粉的粒度分布情況*

        5 結(jié)語

        由制粉系統(tǒng)實際運行情況可以看出,LMY型輥磨在循環(huán)硫化床脫硫制粉系統(tǒng),特別是兩級脫硫制粉系統(tǒng)中,使用效果理想,一套系統(tǒng)同時生產(chǎn)爐外和爐內(nèi)兩種不同規(guī)格的脫硫粉。LMY輥磨兩級脫硫粉制備系統(tǒng)簡化了脫硫制粉系統(tǒng)工藝,減小了設(shè)備占地面積,降低了投資成本,同時,粒度分布更好,能很好地滿足循環(huán)流化床兩級脫硫系統(tǒng)中的制粉需求。

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