欧版磨粉机在脱硫石灰石制粉中的应用

侯宪勇，肖 威

（河南黎明重工科技股份有限公司，郑州 450001）

欧版磨粉机在脱硫石灰石制粉中的应用

侯宪勇，肖 威

（河南黎明重工科技股份有限公司，郑州 450001）

环保脱硫工艺中的脱硫剂大都为石灰石粉，石灰石粉的品质、细度及粒径分布是影响脱硫效果的关键性因素之一，而选择合适的石灰石粉制备的工艺和装备则对整个脱硫过程起着至关重要的作用；本文重点介绍了欧版磨粉机制备脱硫石灰石粉的技术特点及其在环保脱硫石灰石制粉中的应用。

环保脱硫;石灰石;制粉技术;欧版磨粉机

1 前言

我国二氧化硫排放量居世界第一，火电厂、燃煤锅炉是二氧化硫污染最集中、规模最大的行业，也是我国控制二氧化硫污染的重点行业。如果这些行业排放的大气污染物得不到有效控制，将直接影响到中国大气环境质量的改善和经济的可持续发展。目前，国家加大了对火电厂、钢厂脱硫监管的力度，要求新建、改建和扩建的燃煤电厂、冶金钢厂必须满足二氧化硫控制目标的要求。

石灰石-石膏烟气脱硫湿法工艺（FGD）和锅炉内喷钙工艺，是目前世界上技术最成熟、应用最广泛的控制二氧化硫排放的技术，国内90%以上的火电厂采用的都是石灰石-石膏法脱硫技术。

石灰石-石膏法脱硫的工作原理是：将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95% 。

锅炉内喷钙工艺以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛，在炉膛内受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。因此在烟道尾部设尾部增湿活化反应器，增湿水以雾状喷入活化反应器内，与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。

无论是锅炉内喷钙，还是石灰石-石膏法对燃烧后烟气脱硫净化，吸收二氧化硫的介质都是石灰石粉，石灰石粉的粒度对脱硫效率有较大的影响，粒度愈小，愈有利于二氧化硫的吸收，石灰石粉的制备则成为火电厂、钢厂脱硫，提高脱硫效率的先决条件。另外，石灰石粉的制备成本对脱硫成本有较大的影响。低成本制备高细度的石灰石粉技术成为环保脱硫技术的重要环节。

2 影响石灰石脱硫效率的主要因素

（1）石灰石品质

通常，石灰石中碳酸钙的含量应高于85%，含量太低则会由于杂质较多给运行带来一些问题，造成吸收剂耗量和运输费用增加，石膏纯度下降。

石灰石品质由CaO的含量决定，石灰石纯度越高，脱硫效率越好。但在工艺进行配料设计时，既要计算其化学成分，也要了解它的物理性能。石灰石一级品的氧化钙含量为48%～54%，但石灰石不一定是CaO含量越高越好。如CaO＞54%的石灰岩，其因纯度较高而大理石化，不易粉磨，化学稳定性也强，因而不适合用作脱硫剂。

（2）石灰石粒径（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，质量比表面积就越大，单位质量的化学反应的接触面积也越大。由于石灰石的消溶反应是固—液两相反应，其反应速率与石灰石颗粒比表面积成正比，因此，较细的石灰石颗粒的消溶性能好，各种相关反应速率较高，能够以更快的速度与浆液中的HSO3-反应，从而更快地吸收二氧化硫气体，脱硫效率及石灰石利用率较高。

但石灰石的粒度愈小，破碎的能耗愈高。要研磨成较细的石灰石粉，需要有较大的磨机，消耗较高的电能，从而会增加成本，因此需要权衡利弊，综合考虑。通常要求的石灰石粉通过250目筛或325目筛的过筛率达到90%即可。

同时石灰石粉的粒度与石灰石的品质有关。为保证脱硫效率和石灰石利用率达到一定水平，当石灰石中杂质含量较高时，应当磨制得更细一些。

（3）石灰石的反应活性对脱硫系统性能的影响

石灰石作为吸收剂的特性不仅包括其化学成分，主要也包括其反应活性，脱硫系统的碱量是通过石灰石粉的溶解来提供，吸收剂的活性影响到吸收剂的溶解度和溶解速度，是表示一种在酸性环境中的转化特性。吸收剂的活性包含吸收剂种类、物化特性和与其反应的酸性环境。吸收剂的物化特性包括纯度、晶体结构、杂质含量、粒度分布、包括内表面（即孔隙率）在内的单位总表面积和颗粒密度。活性较高的石灰石在保持相同石灰石利用率的情况下，可以达到较高的二氧化硫脱除效率。石灰石反应活性高，石灰石利用率也高，石膏中过剩CaCO3含量低，即石膏纯度高。

3 石灰石粉制备技术及工艺流程

脱硫用石灰石粉要求粒度250目或325目（45μm），325目石灰石粉脱硫效果更好。但制备如此细的石灰石粉，目前主要采用的磨机为雷蒙磨（摆式磨）、悬辊磨、球磨机或欧版磨粉机。以往，雷蒙磨、悬辊磨、球磨机使用的较多，近年来，随着对石灰石粉细度要求的提高和节能减排的需要，愈来愈多的电厂脱硫制备石灰石粉开始采用欧版磨粉机方案。欧版磨粉机制备石灰石粉工艺流程见图1。

图1 欧版磨制备石灰石粉工艺流程

由图1可知，制粉系统采用的设备为：破碎机、提升机、电磁振动给料机、欧版磨粉机。由于欧版磨粉机内部带有选粉装置，不需外部的选粉机，因而流程简单。

工艺流程简述如下：大块状石灰石经颚式破碎机破碎到所需粒度后，由提升机将其送至储料斗，再经振动给料机将其均匀定量连续地送入欧版磨粉机主机磨室内进行研磨，粉磨后的石灰石粉被风吹起，经选粉机进行分级。符合细度的石灰石粉随气流经管道进入新型隔离式旋风集粉器内，进行分离收集。收集的石灰石粉成品经出料口并由输送装置送入石粉仓，以备脱硫使用。不合格的粉粒经选粉机分离后被甩向筒壁，沿筒壁落下后重新回到磨机研磨。整个系统在负压状态下运行，系统粉尘不外溢从而保证了现场清洁。

由于进入磨机内的石灰石有时有一定的含水量，研磨时产生的热量会使其变成水蒸气，使系统内气体的总量增加，同时由于管道接合处会有空气随石灰石进入系统，也会使系统内气体总量增加。研磨时的摩擦热也会使气体升温，体积膨胀。此时为了保持系统的负压运行状态，可以开启风机和主机之间的阀门，使多余气体自动导入脉冲布袋除尘器经过滤后排出，确保环境达标。

4 欧版磨粉机结构和工作原理

欧版磨粉机整机结构由主机、选粉机、管道装置、离心引风机、隔离式旋风集粉器、除尘器组成。

（1）主机工作原理

电动机通过三角带带动横向传动轴，横向传动轴再通过另一端的锥齿轮带动主轴。主轴的上端连接着磨辊吊架，磨辊部件通过横担轴悬挂在磨辊吊架上，整个磨辊部件可以绕横担轴摆动。当主轴转动时，磨辊部件在围绕中心轴回转的同时，在离心力的作用下磨辊沿着磨环内圆滚动。磨辊吊架下端装有铲刀架，铲刀架下装有铲刀座盘，铲刀座盘上装有铲刀。铲刀刃将磨机内的物料铲起后送往磨环和磨辊之间进行碾压。

（2）选粉机工作过程

变频调速电机带动叶盘旋转，叶盘上的叶片转动会形成旋转气流，大颗粒物料的离心力较大，被甩向筒壁后下落回到磨机，合格物料则会通过选粉机。电机的转速要按成品粉尘粒度大小做相应的调节：如要获得较细粒度的粉尘时，就应该提高叶片的转速，如果要获得较粗粒度的粉尘时，就应该降低叶片的转速，具体的转速要根据成品的目数、物料的比重、当地的温度和湿度、气压高低以及颗粒的具体特性、磨机的使用状态进行仔细调节。

（3）旋风集粉器对磨粉机的性能起到很重要的作用

带粉气流进入集粉器时，在集粉器内会形成向下运动的旋转气流。旋转粒子在离心力的作用下，颗粒物被甩向筒壁。颗粒一旦碰到筒壁即被捕集并沿着筒壁滑向桶底。向下运动的气体在锥体的作用下加速旋转并被向上反射从回气管排出进入风机。集粉器的下端装有卸料阀，从集粉器下端掉落下的粉尘通过上下锥阀排出。由于在集粉器锥底形成的向上旋转的气流核心呈负压状态，所以对集粉器的下端密封要求很高，不允许有漏气现象。一旦漏气就会使已经被捕集的粉尘被气体重新吹起带走，直接影响到整机的产量。因此集粉器的下端装有上、下锥阀，其作用是分别打开或关闭，从而能够在卸料时保证外界空气不被吸入集粉器。

5 欧版磨粉机制备石灰石粉的技术特点

MTW欧版磨粉机采用了锥齿轮整体传动、内部稀油润滑系统、弧形风道等多项专利技术，性能稳定，操作方便，能耗低，可调可控成品粒度粉磨物料应用广泛；配备专用除尘器，粉尘排放浓度可完全达到国家环保有关规定，目前已在国电、华电、华能、大唐等下属多家电厂脱硫石灰石制粉项目中得到广泛应用。

该技术的主要特点有：

（1）锥齿轮整体传动，能量损耗小、效率高：传统摆式磨、悬辊磨机需另有减速机、通过联轴节传动主轴，安装时对中难度大，易产生噪声，降低效率，MTW欧版磨粉机为锥齿轮整体传动，结构更加紧凑，安装调节更方便快捷，效率大大增加。

（2）内部稀油润滑系统、先进可靠：传统磨机润滑形式为脂润滑，润滑阻力大、温升高、轴承寿命短，MTW欧版磨粉机采用内部油泵，无需另外增加油泵或润滑站，就可以实现主轴轴承和圆锥齿轮轴轴承的润滑，极大地提高了设备的使用寿命。

（3）传统磨机中的磨粉机风道均为直板型风道，这种结构存在气流直接冲击风道板而产生阻力，气流分子间相互碰撞的能量损失大，易产生涡流导致风道堵塞等缺点。而弧形风道的风量损失小、物料流动性好。MTW欧版磨粉机所采用风道为曲面型风道，切向气流进口顺滑，阻力小，内部出口方向有利于物料的分散，不容易堵料。弧形风道与直板型风道对比示意见图2。

图2 弧形风道与直板型风道对比示意图

（4）特殊磨辊及磨环结构设计为曲面可换刀刃铲刀（见图3），提高了粉磨效率，降低了使用成本。传统磨机铲刀刀刃磨损较快，铲刀为整体铲刀，刃部磨损后，需要整体更换铲刀，浪费材料，增加停机更换时间。MTW欧版磨粉机铲刀，刃部采用高耐磨合金材料，使用寿命长，更换时只需更换刀刃部分，提高了材料利用率。另外，传统的平面型铲刀，物料铲起后堆积在一个层面上，使磨辊磨环中部磨损严重，曲面型铲刀可将物料导向立面，使磨辊磨环上、中、下部都能磨粉，使其均匀磨损，同时也增大了有效工作面积，从而增加了产量。

图3 曲面可换刀刃铲刀示意图

（5）成品粒度可调可控、选粉效率高：选粉机转速采用变频控制，转速更加精确，细料分选效果更佳；隔离式旋风集粉器、选粉效率大大提高，内筒与混合气粉流之间采用隔离结构，能够有效地提高选粉效率和选粉精度。隔离式旋风集粉器与常规集粉器对比见图4。

图4 隔离式旋风集粉器与常规集粉器示意图

（6）无阻力进风蜗壳（小观察门无涡流）：传统磨机的进风蜗壳观察门内部门板内面向外凸出，与进风蜗壳内面不在一个平面上，这样就易产生涡流效应，增加系统能耗。MTW欧版磨粉机采用内部门板内面与进风蜗壳内面在同一曲面上，这样就能有效地避免涡流效应。

（7）人性化设计、易于操作：欧版磨机不仅内部采用了诸多先进结构，而且外观也采用优美的弧形结构设计，使整台机器更加人性化，降低了工人操作时产生不必要损伤的可能性。

（8）注重环保理念：设备工作噪声小，配备先进的除尘器，粉尘排放浓度完全符合国家有关环保标准。气流由大旋风集粉器上端回风管吸入离心引风机，该引风机整个气流系统是密闭循环的，并且是在正负压状态下循环流动的，独特的空气自循环系统，大大降低了外排风量，降低粉尘排放浓度，避免环境污染。

6 欧版磨粉机在环保脱硫石灰石粉制备系统中的选型

环保脱硫石灰石粉制备系统年可运行300天，每天有效运行时间为20小时，根据环保脱硫一年需要的石灰石粉量计算需要的单机台时产量，再由单机的台时产量选择欧版磨机的型号和规格。用于石灰石粉制备的欧版磨粉机规格性能见下表。

用于石灰石粉制备的欧版磨粉机规格性能表

7 结论

综上所述，采用欧版磨粉机制粉工艺的环保脱硫石灰石粉制备技术，其产品的细度及颗粒级配均齐，能够很好满足烟气脱硫所需要的石灰石粉，提高脱硫效率，且生产线工艺流程通畅，投资省上马快，易于生产管理，综合能耗比传统的雷蒙磨、悬辊磨、球磨机等工艺降低20%～30%，产品质量大幅提高，可为火电、钢铁企业的节能减排提供可靠的技术和设备保障。

Application of Flour Mill MTW in Limestone Milling of Desulphurization

HOU Xian-yong, XIAO Wei
(Henan Liming Heavy Industry & Science Co., Ltd, Zhengzhou 450001, China)

Desulphurization agent in the environmental desulphurization technology presents limestone powder. Their quality, thin limit and particular distribution are one of the key factors which affect the desulphurization result. Technology and equipment of limestone powder preparation play a key role in a key impact on desulphurization process. The paper introduces the technical characteristic and application of flour mill MTW in limestone milling of desulphurization.

environmental desulphurization; limestone; powder milling technology; flour mill MTW

X701.3

A

1006-5377（2012）01-0020-04