石灰石-石膏濕法脫硫制漿系統出力效果影響因素研究

湯啟棟 顧亞雄

1.西南石油大學機電工程學院；2.西南石油大學機電工程學院

介紹濕式球磨機制漿過程的基本原理及其在濕法脫硫中的應用情況，以濕式球磨機出力為研究對象研究了制漿系統出力的影響因素及影響規律：石灰石物料本身的物理特性，如石灰石中所含的雜質、石灰石粒徑的分布等對濕式球磨機出力的影響規律；濕式球磨機的運行參數、運行故障、濕法脫硫等工藝條件等對制漿系統出力的影響。根據上述研究結果，從工藝和設備的角度探討如何確保制漿系統的出力，為石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中制漿系統的優化和穩定運行提供參考依據。

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、設備運轉率高、副產物具有經濟效應等優點在我國燃煤機組煙氣脫硫中得到了廣泛的應用。制漿系統作為脫硫系統不可缺少的部分而備受關注。但制漿系統出力不夠的原因及如何解決運行中出現的這個問題一直沒有得到解決。

濕式球磨機制漿過程基本原理及應用

石灰石-石膏濕法脫硫工藝是煙氣進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組得到了廣泛應用。

濕式球磨機制漿過程的基本原理

濕式球磨機制漿過程實質上就是粉碎和研磨過程。鋼球在離心力和摩擦力的作用下，被提升到一定的高度，呈拋落狀態落下，欲磨制的物料和水由給料管連續地進入磨機筒體內部，被運動著的磨礦介質粉碎和研磨，并通過溢流和連續給料的力量將產品排出，同時經過不銹鋼圓筒篩的初步篩分，以進行下一段工序處理。

濕式球磨機制漿的應用

目前國內投入運行的石灰石-石膏濕法脫硫工藝主要由二氧化硫吸收系統、煙氣系統、石灰石漿液制備系統、石膏脫水系統和廢水處理系統等系統組成。其中石灰石漿液制備系統采用濕式球磨機對漿液進行制備。

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

評價制漿系統出力的效果的主要參數

制漿系統出力效果的好壞直接關系到濕法脫硫系統的脫硫效率的高低。進入磨機筒體的石灰石通常是經過初級篩選后的石灰石，其主要成分為CaCO3，此外還含有少量的Fe2O3、SiO2等雜質，經過濕式球磨機的處理后制成325 目90%通過的石灰石漿液。因此，濕式球磨機出力通常可作為評價制漿系統出力效果的一個主要參數。

影響濕式球磨機出力的因素

濕式球磨機出力受多種因素的影響。石灰石本身的物理特性、制漿系統的運行和工藝參數都會對濕式球磨機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出力的大小。對多個電廠已投運的濕式球磨機運行工況的研究表明，影響濕式球磨機出力的主要物理特性包括：石灰石粒徑、石灰石中所含雜質的多少等，這些都是濕法脫硫工藝中應該掌握的重要參數。

灰石中所含的雜質

石灰石中的雜質主要有Fe2O3、SiO2等。這些雜質隨石灰石一起進入濕式球磨機，而當這些雜質的含量增加時，濕式球磨機的出力將下降。表1 是對某電廠制漿系統（設計33.4t/h）運行工況考察得到的數據。

表1 不同雜質含量下的濕式球磨機出力

從表1 的運行數據可以看出，當石灰石中雜質含量增加時，濕式球磨機的出力大小明顯下降，嚴重影響了制漿系統的出力。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的含量控制在一定的范圍之內。

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。對某電廠煙氣脫硫裝置的運行檢測表明，濕式球磨機出力和石灰石粒徑分布有很大的關系。表2 列出了濕式球磨機出力在合格（33.4t/h）和嚴重不足（26t/h）時的石灰石粒徑小于20mm 的分布情況。

表2 不同粒徑分布下的濕式球磨機出力

從表2 的數據可以看出，其他因素一定時。隨著小于20mm 粒徑分布率的降低，濕式球磨機出力呈下降趨勢。

濕式球磨機的運行

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，濕式球磨機的鋼球裝載量對磨機出力效果有顯著的影響。對給定的球磨機存在著一個最佳鋼球裝載量，在一定范圍內，鋼球的裝載量越多，球磨機的出力越大，但鋼球量超過一定的限度時，鋼球不能被筒體有效提起，也會影響球磨機的出力。表3 列出了某電廠濕式球磨機（設計最佳裝載量90t）在不同鋼球裝載量下的運行特性。

表3 不同鋼球裝載量下的濕式球磨機出力

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

流經球磨機筒體的水量

流經球磨機筒體的水量是運行中的一個重要參數，其大小反映了對球磨機內固體顆粒的攜帶能力。水量大，水流速度高，被攜帶出球磨機的固體顆粒就多、粗，從而導致系統循環倍率增加；水量小，水流速度低，被攜帶出球磨機的固體顆粒就少、細，這樣有些合格的顆粒仍會留在筒體內，被無益地磨成更細的顆粒，致使球磨機出力降低，單位電耗增加。所以，流經球磨機簡體的水量應與球磨機出力相對應，要控制在一個合適的范圍內。

設備運行導致管道堵塞

制漿系統設備運行時可能導致管道堵塞，進而導致濕式球磨機出力。其堵塞現象有：（1）球磨機下料口管道堵塞；（2）分配箱管道堵塞；（3）磨機出口管道堵塞；（4）再循環泵出口、入口管道堵塞等。

投運旋流子的個數

增加旋流器旋流筒的投用個數，每個旋流筒的入口速度降低，會導致溢流中顆粒變粗；反之，減少旋流器旋流筒的投用個數，每個旋流筒的入口速度提高，又會導致溢流中顆粒變細，進而濕式球磨機的出力。

影響濕式球磨機出力的工藝參數

制漿系統工藝條件直接對濕式球磨機性能產生影響。影響濕式球磨機出力的主 要工藝條件有：旋流器底流口徑尺寸、磨機出口不銹鋼篩網孔徑、磨機再循環泵轉速等。

旋流器底流口徑尺寸

改變二級旋流器底流噴嘴口徑，可調節旋流器底流與溢流漿液量的比例，從而影響濃度、流經球磨機的水量、系統循環倍率（旋流器入口固體質量與溢出固體質量之比）等因素。

磨機出口不銹鋼篩網孔徑

磨機筒體內的漿液經過磨機出口的不銹鋼篩網進行一級篩選后進入再循環箱。磨機出口篩網孔徑過大，系統循環倍率增大，回到磨機中重新碾磨的估計增多、系統能耗增大。磨機篩網出口孔徑過小，則合格的漿液不能及時通過篩網進行一級篩選進入再循環箱，從而影響磨機出力。

磨機再循環泵轉速

磨機再循環泵轉速直接影響進入旋流器漿液的速度。轉速越高，進入旋流器漿液速度越大，通過旋流器離心力的作用，溢出漿液的粒徑越大，導致碾磨的漿液達不到設計要求。轉速越低，通過旋流器離心力的作用，部分合格的漿液通過底流作用回到磨機重新碾磨，進而影響磨機出力。

結語

濕式球磨機在濕法煙氣脫硫系統中主要用于脫硫吸收劑漿液的制備。對不同廠家的濕式球磨機的運行工況研究表明：（1）制漿系統的出力主要受石灰石物理特性和濕式球磨機運行操作的影響。（2）綜合上訴因素的影響，在實際的脫硫系統運行中，可從如下幾方面調整最佳的運行參數以獲得較高的制漿系統出力：a.濕式球磨機應在最佳出力下運行，不應輕易改變出力；b.運行過程中應該密切關注石灰石成分分析報告；c.應保證進入球磨機的石灰石粒徑在設計的最大粒徑以下；d.運行中攜帶水量與球磨機出力成一定比例，改變此比例應當慎重；e.球磨機應定期補加鋼球，以保持球磨機的最佳鋼球裝載量；f.運行中應定期對再循環泵、管道和再循環箱進行沖洗，旋流器也應定期切換、沖洗，以防止堵塞。