CFB脫硫制粉工作機(jī)理

循環(huán)流化床脫硫機(jī)理

循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型脫硫技術(shù)，通常采用向爐內(nèi)添加石灰石等脫硫劑在燃燒的同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫，其工作原理是燃料和作為吸收劑的石灰石粉送入燃燒室下部，一次風(fēng)從布風(fēng)板下送入，二次風(fēng)從燃燒室中部送入，氣流使燃料顆粒、石灰石粉和循環(huán)灰一起在循環(huán)流化床內(nèi)強(qiáng)烈擾動并充滿燃燒室，天然石灰石是一種致密的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，主要成分是CaCO3，石灰石在爐內(nèi)經(jīng)過煅燒后分解，顆粒中CO2析出，CaCO3顆粒就變成多孔的CaO顆粒，孔隙率和比表面積均有極大增加，CaO顆粒中由于大量氣孔的存在，以及表面積的大大增加，一方面有利于貯集反應(yīng)產(chǎn)物，另一方面可以使反應(yīng)氣體穿透至顆粒內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)，因此大大加速了CaO與SO2反應(yīng)生成CaSO4的機(jī)會，于是原煤中的硫就被固化為硫酸鈣進(jìn)入灰渣中，最后排出床層，以達(dá)到脫硫的目的。

二、流化床燃燒床內(nèi)加鈣脫硫石灰石粒徑的影響

流化床燃燒床內(nèi)加鈣脫硫的影響因素包括Ca/S比、床溫、料層厚度及流化速度、石灰石性能和石灰石顆粒直徑；在CFB鍋爐工程一定的情況下，石灰石的反應(yīng)能力決定了需要加入添加的石灰石的數(shù)量，其中石灰石的顆粒直徑對床內(nèi)脫硫反應(yīng)工況具有重大的甚至決定性的影響。如果顆粒太細(xì)，它從床內(nèi)飛出后不能被氣固分離器捕捉送回，不能充分利用；顆粒太大，CaO和SO2反應(yīng)后在顆粒表面形成CaSO4，由于CaSO4的分子量比CaO大得多，所以顆粒外表面的致密的CaSO4層阻止了SO2與顆粒中心區(qū)域CaO的進(jìn)一步反應(yīng)。因此，循環(huán)流化床鍋爐脫硫過程中，對石灰石的顆粒尺寸具有嚴(yán)格的要求。一般，進(jìn)入爐膛的石灰石顆粒直徑應(yīng)小于1mm，從粒徑分布上講，大多數(shù)顆粒的直徑應(yīng)集中于d50附近區(qū)域。（如下：圖一）

圖一：石灰石粉粒度分布曲線

分級后的成品石灰石粉粒度： 0.1mm～1.5mm占60%以上，平均粒度0.40～0.55mm。

因此，減小顆粒粒徑可以提高脫硫效率。而過細(xì)的石灰石在沒有全利用之前就已經(jīng)從分離器出口逃逸出去，而無法參與循環(huán)過程。所以，存在一個(gè)最佳的石灰石顆粒粒徑，以達(dá)到最佳的石灰石利用率。最佳的石灰石粒徑分布應(yīng)與通過的熱循環(huán)回路循環(huán)物料典型顆粒分布（40μm～1.0mm）相對應(yīng)。CFB鍋爐用石灰石的典型的粒度：最大粒徑為1mm，d50=90μm～200μm。國外多數(shù)CFB鍋爐基本上采用0～1mm粒徑范圍的石灰石，并盡可能減小細(xì)粉的份額。

床內(nèi)最佳粒徑并不是一個(gè)固定值，它與床內(nèi)的流化速度、料層壓差、循環(huán)倍率、分離器特性等工況參數(shù)密切相關(guān)。從國外資料看，幾家大型循環(huán)流化床鍋爐制造商提供的最佳顆粒直徑各不相同，法國通用電氣阿爾斯登工業(yè)公司（GASI）認(rèn)為d50應(yīng)是120～

150μm，美國福斯特惠勒（Foster Wheeler）公司認(rèn)為300μm，美國ABB-CE公司認(rèn)為500μm。柱磨機(jī)以其獨(dú)特的工作原理使其粉磨的產(chǎn)品在產(chǎn)能、細(xì)度、粒級分布等方面比其它粉磨設(shè)備更適合CFB鍋爐脫硫劑的生產(chǎn)。目前有17家CFB鍋爐的火電廠和熱電廠中采用柱磨機(jī)配套生產(chǎn)石灰石脫硫劑，并取得了良好的效果。

能源與環(huán)境是當(dāng)今社會發(fā)展的兩大問題，在能源的利用中，礦物燃料的燃燒要排放出大量污染物。例如，我國每年排入大氣中的87%SO2、68%NOx和60%粉塵均來自于煤的直接燃燒，因此，發(fā)展高效、低污染的清潔煤燃燒技術(shù)、降低NOx和SO2的排放量是當(dāng)前亟待解決的問題。

柱磨機(jī)采用連續(xù)反復(fù)中壓力的輥壓粉磨原理，其工作原理見圖三，結(jié)構(gòu)簡單、科學(xué)。該機(jī)

上部傳動，帶動主軸旋轉(zhuǎn)，使輥輪在環(huán)錐形內(nèi)襯中轉(zhuǎn)動（輥、襯之間間隙可調(diào)，不接觸），物料從上部給入，靠自重下落，由于上部推料和下部堵料相互作用，物料在輥輪與襯板之間形成料層，料層受到輥輪的反復(fù)滾動碾壓而成粉末，最后從磨機(jī)的下部自動卸料。柱磨機(jī)輥輪只做規(guī)則的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，而料層厚度可以根據(jù)物料特性和進(jìn)出料粒度要求進(jìn)行調(diào)整，其工作壓力主要來自于彈性裝置給予的壓力，從而避免了輥輪與襯板因撞擊而產(chǎn)生的能耗及磨損。

柱磨機(jī)采用上進(jìn)料、下出料，連續(xù)反復(fù)中壓力的料床擠壓粉碎原理，粉碎和分級分別進(jìn)行。該設(shè)備能通過調(diào)整堵料高度、彈簧壓力和碾磨間隙很方便的控制出料粒級范圍。它的粉碎和分級方式使其最適于生產(chǎn)1~0.1mm粒度的產(chǎn)品。柱磨機(jī)粉磨脫硫石灰石具有以下特點(diǎn):

1、柱磨機(jī)“料擠料”的輥壓粉磨原理及中等工作壓力（3-5MPa）使其未經(jīng)分級的一次性出磨產(chǎn)品中50%以上粒徑小于1mm，用其加工-1mm石灰石脫硫劑，其效率和經(jīng)濟(jì)性是一般設(shè)備不可比擬的，鄂破、錘破等粒度太粗，立磨、球磨等粒度太細(xì)，即使通過分級機(jī)能得到-1mm的區(qū)間產(chǎn)品，也缺乏效率和經(jīng)濟(jì)性。

2、由于柱磨機(jī)獨(dú)特的工作原理，在粉磨石灰石粉的過程中，物料經(jīng)過反復(fù)的碾壓與搓揉，破壞了石灰石的內(nèi)應(yīng)力，使石灰石粉產(chǎn)生大量的微裂紋，顆粒里面的孔隙率增多，增加了比表面積，加大了石灰石粉的活性，并使石灰石受熱后易自碎，加速了CaO與SO2反應(yīng)生成CaSO4的機(jī)會，使脫硫效果更徹底。（柱磨機(jī)粉磨后石灰石微觀效果圖見附件一）。此外柱磨機(jī)產(chǎn)品的顆粒一般呈多角形的片狀，使其表面積增大，這也增大了其石灰石粉的活性。

3、柱磨機(jī)粒級分布集中，粒徑調(diào)節(jié)方便。

為了保證脫硫效率，控制石灰石粉的用量，對特定的CFB鍋爐采用特定的石灰石粒徑分布時(shí)，存在一個(gè)最佳的石灰石粒徑及其分布范圍。柱磨機(jī)能通過調(diào)整堵料筒的高度、彈簧壓力和碾磨間隙的方式很方便地控制出料粒度及分布范圍,可使大部分顆粒粒徑集中在d50附近區(qū)域（見表一、表二）。

表一是柱磨機(jī)在天津石化3×420t/hCFB鍋爐爐內(nèi)脫硫項(xiàng)目中粉磨石灰石的粒徑及分布情況（鍋爐燃料：石油焦，含硫6.67%，用粉量45.6萬噸/年，配套ZMJ1150柱磨機(jī)三臺）

表一：CFB鍋爐對石灰石粉粒度要求與柱磨機(jī)加工產(chǎn)品對比表：

注：為使石灰石粉粒級分布更接近其CFB鍋爐要求,天津石化將其柱磨機(jī)產(chǎn)品最大粒徑確定為0.5-0.7mm。

從上表可知,柱磨機(jī)粉磨石灰石時(shí),d50=0.1mm,0.044mm的細(xì)粉占12%，成品粒度已經(jīng)基本接近所用CFB鍋爐的粒級分布要求。

表二是柱磨機(jī)在廣州石化自備電廠（廣州正良脫硫有限公司）根據(jù)其CFB鍋爐要求生產(chǎn)的石灰石粉檢驗(yàn)分析報(bào)告，從表中可看出，d50≈0.45mm,產(chǎn)品中0.15-1.5mm的顆粒達(dá)77.4%。

表二：廣州石化自備電廠(廣州正良脫硫有限公司)石灰石粉檢驗(yàn)分析報(bào)告

4、柱磨機(jī)適用多種工藝配置

1）柱磨機(jī)與瀑流式選粉機(jī)配套工藝

破碎機(jī)貯料倉給料柱磨機(jī)瀑流式選粉機(jī)成品 1.5mm

該工藝系統(tǒng)產(chǎn)能大、效率高，系列化的產(chǎn)品能很好地滿足熱電廠各類循環(huán)流化床鍋爐需要。瀑流式選粉機(jī)是專門針對柱磨機(jī)粉磨特征而開發(fā)的粗粉分級設(shè)備，適宜分離上限為1.5-0.5mm的產(chǎn)品，它克服了離心式、轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)只能選細(xì)粉、振動篩篩分效率低磨損大且易糊篩的缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)負(fù)壓循環(huán)，布置緊湊，噪音低，揚(yáng)塵少。

2）柱磨機(jī)與篩子配套工藝

破碎機(jī)貯料倉給料柱磨機(jī)振動篩成品 1.5mm

該工藝投資省，能耗低，工藝簡單，適應(yīng)給電廠配套的制粉企業(yè)，缺點(diǎn)是粉塵大，篩子易磨損，振動篩篩分效率低且易糊篩。

循環(huán)流化床鍋爐是近年來發(fā)展的高效、低污染的清潔燃燒新技術(shù)，但其對脫硫劑石灰石的粒級要求較為嚴(yán)格，且其粒級區(qū)間主要局限于0.1~1.5mm之內(nèi)，這種粒級的產(chǎn)品對于傳統(tǒng)磨機(jī)來說太粗，難于生產(chǎn)，對于傳統(tǒng)破碎機(jī)來說，粒級太細(xì)，采用破碎機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品不但產(chǎn)量低、成本高、設(shè)備維修量大，而且其產(chǎn)品粒級分布也較難滿足循環(huán)流化床鍋爐的要求。通過柱磨機(jī)在多家大型電廠的較長時(shí)間的運(yùn)行，證明其設(shè)備可靠性高，產(chǎn)量大、能耗低、易損件消耗很少，尤其是產(chǎn)品粒度分布曲線與循環(huán)流化床鍋爐的最佳曲線十分接近，此外其產(chǎn)品顆粒的特有裂紋和較大比表面積的形狀使其作為脫硫劑的活性進(jìn)一步增加。

七、柱磨機(jī)制粉系統(tǒng)在CFB鍋爐脫硫石灰石制粉行業(yè)中的業(yè)績表

備案信息

備案號：57777-2017

備案公告： 2017年第4號(總第208號)

為了保證制粉機(jī)的使用壽命，用戶要經(jīng)常對該機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)。

1、制粉機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)平穩(wěn)，當(dāng)機(jī)器振動量突然增加時(shí)，應(yīng)立即停車查明原因消除。

2、在正常情況下，軸承的漫長不應(yīng)超過35度，最高溫度不應(yīng)超過70度，如超過70度時(shí)，應(yīng)立即停車，查明原因。

3、板錘磨損達(dá)到極限標(biāo)志時(shí)應(yīng)調(diào)頭使用或及時(shí)更換。

4、裝配或更換板錘后，必須保持轉(zhuǎn)子平衡，靜平衡不得超過0.25kg.m

5、當(dāng)機(jī)架襯板磨損后，應(yīng)及時(shí)更換，以免磨損機(jī)殼。

6、每次開機(jī)前需檢查所有螺栓的緊固狀態(tài)。

后上蓋啟閉 　當(dāng)機(jī)架襯板，反擊襯板，板錘等易損件磨損后需要更換時(shí)，或機(jī)器發(fā)生故障需要消除時(shí)，采用棘輪裝置啟閉后上蓋，進(jìn)行更換和檢修。

1、開啟

在開戶后上蓋之前，應(yīng)先擰開鎖緊螺母和螺栓，然后在上蓋支臂下端放好墊塊。開啟時(shí)，需2人同時(shí)操作，扳動棘輪裝置，上蓋即徐徐 開啟。當(dāng)開啟接近終點(diǎn)時(shí)下端墊塊應(yīng)預(yù)先接觸支臂下端斜面，以保證安全牢靠。

2、關(guān)閉

在完成更換或檢修后，轉(zhuǎn)動在棘輪裝置上的小手柄在2人之間同時(shí)操作，能徐徐關(guān)閉后上蓋。在關(guān)閉后上蓋之前，關(guān)閉表面需要徹底清潔。

潤滑

1、經(jīng)常注意和及時(shí)做好摩擦面的潤滑工作。

2、本機(jī)所采用的潤滑油，應(yīng)根據(jù)破碎機(jī)機(jī)器使用的地點(diǎn)，氣溫等條件來決定，一般可采用鈣—鈉基潤滑油。 　3、每工作八小時(shí)后往軸承內(nèi)加注潤滑油一次，每三個(gè)月更換潤滑脂一次，換油時(shí)應(yīng)用潔凈的汽油或煤油仔細(xì)清洗軸承，加入軸承座內(nèi)的潤滑脂為容積的50%。

對脫硫塔的煙氣脫硫的大型脫硫裝置稱為脫硫塔，而用于燃煤工業(yè)鍋爐和窯爐煙氣脫硫的小型脫硫除塵裝置多稱為脫硫除塵器。在脫硫塔和脫硫除塵器中，應(yīng)含SO₂的煙氣，對煙氣中的SO₂進(jìn)行化學(xué)吸收。為了強(qiáng)化吸收過程，提高脫硫效率，降低設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用，脫硫塔和脫硫除塵器應(yīng)滿足以下的基本要求 ：

（1）氣液間有較大的接觸面積和一定的接觸時(shí)間；

（2）氣液間擾動強(qiáng)烈，吸收阻力小，對SO₂的吸收效率高；

（3）操作穩(wěn)定，要有合適的操作彈性；

（4）氣流通過時(shí)的壓降要??；

（5）結(jié)構(gòu)簡單，制造及維修方便，造價(jià)低廉，使用壽命長；

（6）不結(jié)垢，不堵塞，耐磨損，耐腐蝕；

（7）能耗低，不產(chǎn)生二次污染。

SO₂吸收凈化過程，處理的是低濃度SO₂煙氣，煙氣量相當(dāng)可觀，要求瞬間內(nèi)連續(xù)不斷地高效凈化煙氣。因而，SO₂參加的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)為極快反應(yīng)，它們的膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù)值較大，反應(yīng)在膜內(nèi)發(fā)生，因此選用氣相為連續(xù)相、湍流程度高、相界面較大的吸收塔作為脫硫塔和脫硫除塵器比較合適。通常，噴淋塔、填料塔、噴霧塔、板式塔、文丘里吸收塔等能滿足這些要求。其中，噴淋塔是使用最為廣泛的脫硫塔類型之一，噴淋塔具有結(jié)構(gòu)簡單，工藝成熟可靠的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大型電廠，中小型低硫煙氣治理；對于高硫煙氣治理，有色行業(yè)以氣動乳化脫硫塔、多層噴淋塔等為主。

常見吸收塔的性能

國內(nèi)外燃煤電廠常用的脫硫塔，主要有噴淋空塔、填料塔、雙回路塔及噴射鼓炮塔等四種。