欧版磨粉机在火电厂脱硫石灰石制粉系统中的应用和关键问题分析

2020-03-23崔希鹏

价值工程 2020年5期

崔希鹏

摘要：燃煤电厂排放大量的SO2等有害物质，给我国环境保护带来巨大压力。近年来我国火电行业实施了超低排放改造，取得了积极效果。火电厂石灰石——石膏烟气脱硫湿法工艺（FGD），是目前世界上技术最成熟、应用最广泛的控制SO2排放技术，而吸收SO2的介质是石灰石粉，因此，石灰石制粉系统成为火电厂运行的必要配套设施。本文主要系统的阐述欧版磨粉机制粉工艺流程、运行方式、关键问题分析和欧版磨粉的优势，从而达到对欧版磨粉机的一个初步性的认识和了解。

Abstract： Coal-fired power plants emit a large amount of harmful substances such as SO2， which puts great pressure on China's environmental protection. In recent years， China's thermal power industry has implemented ultra-low emission transformation and achieved positive results. Thermal power plants limestone-gypsum flue gas desulfurization wet process （FGD） is currently the world's most mature and widely used technology for controlling SO2 emissions， and the medium that absorbs SO2 is limestone powder. Therefore， the limestone powder system has become necessary supporting facilities for power plant operation. This article mainly systematically explains the technical process， operation mode， key problem analysis and advantages of the European milling machine， so as to achieve a preliminary understanding of the European milling machine.

關键词：工艺流程;运行方式;关键问题分析;优势

Key words： technological process;operation mode;analysis of key issues;advantage

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）05-0164-03

1 概述

现阶段，我国仍以热力发电为主。从各种电力来源的装机容量来看，68%的电力来自于热电。其中，我国煤电装机10亿千瓦，占全国总装机53%[1]。因此，今后较长一段时期煤电仍是我国的主力电源，同时也面临碳排放、环境、成本等诸多约束。燃煤电厂排放大量的SO2等有害物质，给我国环境保护带来巨大压力。近年来我国火电行业实施了超低排放改造，取得了积极效果。

火电厂石灰石——石膏烟气脱硫湿法工艺（FGD），是目前世界上技术最成熟、应用最广泛的控制SO2排放技术，国内90%以上的火电厂采用石灰石——石膏法脱硫[2]，而吸收SO2的介质是石灰石粉，因此，石灰石制粉系统成为火电厂运行的必要配套设施。国内相关研究成果和实际工程经验表明，石灰石粉的粒径应为。0～1.5 mm，d50控制在250～550μm范围内比较合适[3-6]。

目前常用的石灰石破碎设备主要有：球磨机、棒磨机、冲旋式破碎机、德国AUBEMA公司锤击式破碎机、美国钢莱克公司（GUNDLACH）破碎机、德国FAM公司锤击式破碎机、柱磨机等[7]。

欧版磨主要由磨机、选粉机、离心引风机、管道装置、除尘器、隔离式旋风积粉器等组成[8]（见图1）。

2 欧版磨石灰石制粉工艺流程

粒度小于40mm的石灰石原料，由汽车运至原料车间，自卸至地下卸料斗内，经由斗提机提升至的原料仓内储存。

储存在原料仓的0-40mm颗粒料经过两道皮带输送机送入欧版磨粉机前端的缓冲料仓内，再经由变频皮带秤输送至磨机主机内进行研磨，在此环节除铁器将含铁异物排除，确保主机内部安全。

物料在磨粉机内部，通过磨辊和磨环的相互碾压，经过选粉机的筛选之后，由鼓风机吹出的风把合格的物料输送到磨粉机的旋风集粉器内，经卸料阀输出即为成品，不合格的物料被选粉机打落之后重新研磨。

磨粉机整个气流系统是密闭循环的，在负压状态下循环流动。首先，风机产生的气流伴随着物料经管道进入旋风集粉器内，集粉器将物料与气流分离，气流经回风管道返回风机，形成空气循环系统;其次，多余的气体和微粉通过管道被送到除尘器进行过滤，粉尘被除尘器收集，余气被净化后排出，有效地保护了环境。

由卸料阀输出的合格成品经刮板输送机和提升机输送至复合式高效选粉机进行粗细粉分选，分选之后的成品粉经不同的提升机提升到石灰石粗、细粉仓内，不合格产品经螺旋返料至主机内部重新研磨，完成整个生产过程。

整个生产过程中所有可能的扬尘点均有除尘系统进行除尘，过滤后的气体通过管道输送至室外，确保车间内环保整洁。

3 欧版磨石灰石制粉系统运行方式

满足每套石灰石粉制系统能独立运行，也能满足多套石灰石粉制备系统能同时运行，各制备系统在任何时候均不互相影响，并能始终保证其出力、粒径和级配等要求。分选机采用一备一用的方式，如果一台高效复合式选粉机系统出现问题，可以及时更换另外一台分选机，从而保证系统有效持续的运转。

整个生产线工艺控制可为PLC就地控制，也可远程控制，还可以机旁控制，并加装有紧急起停按钮和故障报警装置，以备不时之需。

4 欧版磨石灰石制粉系统关键问题分析

4.1 制粉系统去湿措施

①注意控制原料来源，对进厂原料含水分要有一定的要求，从源头进行控制。

②欧版磨粉机本身依靠辊环碾压原理进行研磨，物料在辊环碾压作用下摩擦生热，在风力作用下对磨腔内悬浮的粉子带有干燥功能，会蒸发一定量水蒸气，一部分气体通过磨机自带的引风除尘器排除，且由于风的运动在整个磨机系统为密闭循环结构，故整个磨机系统内的热风会不断的循环再利用，从而保证了粉子内极少量水分的除湿。

③整个生产系统所配置的室内除尘器，均通过管道全部排放到室外，使除尘器排放的带有一定湿度的空气在最短时间内排除室内。

④为了防止仓内粉子挤压发生凝固和遇水板结，使粉子在仓内的流动性减弱，则每个成品仓底部均装有气化装置和加热装置，罗茨风机吹出的冷风通过加热装置，使进入仓内的气体产生一定的温度，使冷风变为热风，避免了冷风和成品粉子接触而产生水蒸气使仓内粉子凝固板结，从而使仓内粉子的流动性更好。

4.2 制粉系统如何解决粗细粉超标问题

①粗细粉的调节首先在于选粉机转速的高低，选粉机为变频调速，其所转速度的快慢直接关系到一次性出粉的粗细，转速越高，一次出粉越细，反之则越粗。

②欧版磨粉机采用高效笼形选粉机，速度场比较稳定，另外壳体与笼形转子之间采用气动密封，能够有效的消除“跑粗粉”现象;如果从选粉机出来的成品细度偏细时可降低转子转速，直至细度符合要求。

③粗细粉的调整，除了跟选粉机有关系外，风机阀门的调节也至关重要，整个系统的风压风量对粗细粉的调整非常重要。当需要粉子粗时，则风机风门需要大幅度打开，使风速加快，以使粉子少磨，则出粗粉较多;当需要粉子细时，则风机风门相对关小，降低风速，以达到多磨，从而使细粉增多。

④粗细粉的调整需要选粉机和风机的密切配合，缺一不可。

⑤从欧版磨出来的？燮1.5mm一次性混合粉料通过复合式选粉机时，可以把适合炉内脱硫的粗粉以及炉外脱硫的细粉分别选出，进入不同的输送通道，且中间粉料会返回磨腔内重新研磨。

故粗细粉的调节，以及粗粉里面细粉比例的调整，完全由以上几点进行解决。

4.3 磨輥耐磨与轴承选择

磨粉机与磨辊在与物料表面相互作用的过程中，易造成磨辊表面材料磨损;那么影响材料耐磨性的主要因素有：硬度、塑性和韧性、强度、夹杂物等冶金缺陷、表面粗糙度等。

欧版磨采用的磨辊耐磨材料为50SiMn锻打件;50SiMn合金钢为锻件用结构钢。50SiMn有高的强度和良好的韧性。化学成分：碳C：0.45～0.56，硅Si：0.80～1.10，锰Mn：0.80～1.10;S？燮0.035;P？燮0.030;热处理后硬度为HRC50-52。其优点有：一是加工工艺上，锻造加工能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命采用精密模锻、冷挤压、温挤压等工艺生产的锻件，都是铸件所无法比拟的。二是材料性能上，国内外一般采用硅锰钢作为受冲击负荷不大的工况下适用的耐磨材料，其耐磨性比高锰钢好，甚至可提高2.5倍。

一般来说，选择轴承的步骤可能概括为：

①根据轴承工作条件（包括载荷方向及载荷类型、转速、润滑方式、同轴度要求、定位或非定位、安装和维修环境、环境温度等），选择轴承基本类型、公差等级和游隙;

②根据轴承的工作条件和受力情况和寿命要求，通过计算确定轴承型号，或根据使用要求，选定轴承型号，再验算寿命;

③验算所选轴承的额定载荷和极限转速。

选择轴承的主要考虑因素是极限转速、要求的确良寿命和载荷能力，其它的因素则有助于确定轴承类型、结构、尺寸及公差等级和游隙工求的最终方案。

从轴承选用及轴承使用上有如下措施：

①严格的工艺装配路线，有机械、液压、加热方式及冷藏方式，保障了轴承的正确装配，延长轴承的使用寿命。

②磨辊轴承密封采用两道骨架油封密封，同时采用三道聚四氟乙烯垫和两道毡垫密封，最后由下端锁紧螺母采用螺纹锁固胶进行最终密封，整个密封结构总计有8道密封措施，保障设备磨辊轴承的稳定润滑运行并保障润滑油品的清洁。

③轴承选用的疲劳极限强度及使用寿命上，我公司经过严密的计算及多次的工况试验，选取较大的安全承载系数。

根据以上内容，欧版磨磨辊轴承上部采用轴承32322，SKF圆锥滚子轴承允许的角度误差约为2到4弧分，同时能承受较大的轴向负荷及径向负荷;参数如下：基本额定动负荷为627kN，基本额定静负荷为830kN，疲劳极限负荷为86.5kN，额定转速为1900r/min。

下部采用轴承23234C，SKF球面滚子轴承能够自动调心，因此可以承受较大的对准误差，如轴与轴座之间的角度误差或轴的挠曲;SKF球面滚子轴承除了有很高的径向负荷承载能力之外，还可以承受作用在两个方向的重轴向负荷;参数如下：基本额定动负荷为1760kN，基本额定静负荷为2160kN，疲劳极限负荷为176kN，额定转速为1400r/min，极限转速1800r/min。

4.4 欧版磨调节、控制力度的具体措施

①欧版磨粉机采用自动化进料方式，在控制系统内采用变频皮带秤和磨粉机主机电流相连锁，进料量的大小和多少完全取决于主机电流大小，当主机电流过大时变频皮带秤会减缓进料的速度，当主机电流低时变频皮带称会加快进料的速度，通过上述方式，实现欧版磨进料量的自动化调节。

②为了有效的保护成品物料，在控制系统内还设置了风机和选粉机的电流连锁，当选粉机出现故障时，选粉机电流会瞬间传递给风机电流，则会使风机立即停止工作，以避免风机继续工作时把不合格的粉子送出磨机，影响成品粉子的规格。

③满足每套石灰石粉制系统能独立运行，也能满足多套石灰石粉制备系统能同时运行，各制备系统在任何时候均不互相影响，并能始终保证其出力、粒径和级配等要求。

④分选机采用一备一的方式，如果一台高效复合式选粉机系统出现问题，可以及时更换另外一台分选机，从而保证系统有效持续的运转。

⑤整个生产线工艺控制为PLC就地控制，也可远程控制，还可以机旁控制，并加装有紧急起停按钮和故障报警装置，以备不时之需。

⑥粗细粉的调节首先在于选粉机转速的高低，选粉机为变频调速，其所转速度的快慢直接关系到一次性出粉的粗细，转速越高，一次出粉越细，反之则越粗。

⑦粗细粉的调整，除了跟选粉机有关系外，风机阀门的调节也至关重要，整个系统的风压风量对粗细粉的调整非常重要，当粉子粗时，则风机风门需要大幅度打开，使风速加快，以是粉子少磨，则出粗粉较多;当需要粉子细时，则风机风门相对关小，降低风速，以达到多磨，从而使细粉增多。

⑧粗细粉的调整需要选粉机和风机的密切配合，缺一不可。

⑨从欧版磨出来的？燮1.5mm一次性混合粉料通过复合式选粉机时，可以把适合炉内脱硫的粗粉以及炉后脱硫的细粉分别选出，进入不同的输送通道，且中间粉料会返回磨腔内重新研磨。

4.5 欧版磨石灰石制粉系统优势

①笼式分析机：分级效率高，可靠性高。MTW215欧版磨粉机采用高效笼形选粉机，速度场比较稳定，另外壳体与笼形转子之间采用气动密封，能够有效的消除“跑粗粉”現象;采用变频控制技术，分选粒度范围窄，分选效率高，功率小，能耗低。

②分级原理先进：采用重力分级和离心分级双重分级力场，物料在分级室内，在较强的切向剪切的作用下，物料分散性好且分级强度高，分级效率高，各分选物料都经分级界面分明的选粉区，各区域的选粉粒度稳定不变，故分级精度高。

③优化设计了选粉区：加大提升区的空间范围，提高了选粉效率。

④锥齿轮整体传动：MTW215型欧版磨为锥齿轮整体传动，结构更加紧凑，安装调节更方便快捷，效率大大提高，传动效率高，降低了无谓的功能损耗[9]。

⑤内部稀油润滑系统：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。MTW215型欧版磨采用内部油泵，无需另外增加油泵或润滑站，即可实现主轴下轴承和传动轴轴承的润滑[10]。

⑥弧形风道：传统磨机中的磨粉机风道，均为直板型风道;这种结构存在着气流冲击风道板产生阻力、气流分子间相互碰撞的能量损失大的缺点。MTW215型欧版磨所采用风道为曲面型风道，切向气流进口顺滑，阻力小[10]。

⑦曲面可换刀刃铲刀：MTW215型欧版磨铲刀，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、下部都能粉磨，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[10]。

⑧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。MTW215型欧版磨采用内部门板内面与进风蜗壳内面在同一曲面上，这样就能有效的避免涡流效应[10]。

⑨采用高效集粉器：集粉器采用大口径高效集粉器，提高集粉效率，提高设备产能。

⑩管道系统全新优化：依据全新系统所配标准风机，系统管道直径大，增加输送物料能力，同时减少了系统阻力。

{11}采用标准整体式风机：风机效率高，能耗低。

{12}较大研磨能力：主机采用整体铸造机座，保证了加工精度及系统稳定性，较大的研磨能力，使整个系统配置达到最优化的状态降本增效。

参考文献：

[1]刘振亚.推动我国能源电力转型与高质量发展[J].在中电联2019年第一次理事长会议暨2019年经济形势与电力发展研讨会上的讲话（2019-04-19）.

[2]侯宪勇，肖威.欧版磨粉机在电厂脱硫石灰石制粉系统中的应用[J].中国非金属矿工业导刊，2011，6：36-39.

[3]岑可法，倪明江，骆仲侠，等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京：中国电力出版社，2004.

[4]周大吉，许华，罗晓康，等.大型CFB电厂石灰石粉制备系统设计[J].电力建设，2011，32（12）：72-75.

[5]黄中，肖平，江建忠，等.循环流化床锅炉石灰石制备系统的选型与方案设计[J].热力发电，2012，41（5）：4-7.

[6]饶明，朱正良，卢普贤.国产300 MW循环流化床电站脱硫技术研究[Jl.电力技术，2010，19（13-14）：76-81.