石灰石-石膏湿法脱硫制浆系统出力效果影响因素研究

汤启栋 顾亚雄

1.西南石油大学机电工程学院；2.西南石油大学机电工程学院

介绍湿式球磨机制浆过程的基本原理及其在湿法脱硫中的应用情况，以湿式球磨机出力为研究对象研究了制浆系统出力的影响因素及影响规律：石灰石物料本身的物理特性，如石灰石中所含的杂质、石灰石粒径的分布等对湿式球磨机出力的影响规律；湿式球磨机的运行参数、运行故障、湿法脱硫等工艺条件等对制浆系统出力的影响。根据上述研究结果，从工艺和设备的角度探讨如何确保制浆系统的出力，为石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中制浆系统的优化和稳定运行提供参考依据。

引言

石灰石-石膏湿法脱硫工艺因其脱硫效率高、适用煤种范围广、设备运转率高、副产物具有经济效应等优点在我国燃煤机组烟气脱硫中得到了广泛的应用。制浆系统作为脱硫系统不可缺少的部分而备受关注。但制浆系统出力不够的原因及如何解决运行中出现的这个问题一直没有得到解决。

湿式球磨机制浆过程基本原理及应用

石灰石-石膏湿法脱硫工艺是烟气进入吸收塔与自上而下的碱性石灰石浆液雾滴逆流接触，酸性气体被吸收处理（主要是二氧化硫）的一种工艺。该工艺已在火电燃煤机组得到了广泛应用。

湿式球磨机制浆过程的基本原理

湿式球磨机制浆过程实质上就是粉碎和研磨过程。钢球在离心力和摩擦力的作用下，被提升到一定的高度，呈抛落状态落下，欲磨制的物料和水由给料管连续地进入磨机筒体内部，被运动着的磨矿介质粉碎和研磨，并通过溢流和连续给料的力量将产品排出，同时经过不锈钢圆筒筛的初步筛分，以进行下一段工序处理。

湿式球磨机制浆的应用

目前国内投入运行的石灰石-石膏湿法脱硫工艺主要由二氧化硫吸收系统、烟气系统、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统和废水处理系统等系统组成。其中石灰石浆液制备系统采用湿式球磨机对浆液进行制备。

石灰石由称重皮带的给料和供水系统按照一定的比例进入磨机筒体。钢球在离心力和摩擦力带动的作用下将石灰石粉碎，并经过不锈钢圆筒筛进行初步筛选，最终在水力旋流器的分离作用下形成合格的石灰石浆液。

评价制浆系统出力的效果的主要参数

制浆系统出力效果的好坏直接关系到湿法脱硫系统的脱硫效率的高低。进入磨机筒体的石灰石通常是经过初级筛选后的石灰石，其主要成分为CaCO3，此外还含有少量的Fe2O3、SiO2等杂质，经过湿式球磨机的处理后制成325 目90%通过的石灰石浆液。因此，湿式球磨机出力通常可作为评价制浆系统出力效果的一个主要参数。

影响湿式球磨机出力的因素

湿式球磨机出力受多种因素的影响。石灰石本身的物理特性、制浆系统的运行和工艺参数都会对湿式球磨机的出力造成较大的影响。

石灰石本身的物理特性

石灰石的物理特性决定了磨机出力的大小。对多个电厂已投运的湿式球磨机运行工况的研究表明，影响湿式球磨机出力的主要物理特性包括：石灰石粒径、石灰石中所含杂质的多少等，这些都是湿法脱硫工艺中应该掌握的重要参数。

灰石中所含的杂质

石灰石中的杂质主要有Fe2O3、SiO2等。这些杂质随石灰石一起进入湿式球磨机，而当这些杂质的含量增加时，湿式球磨机的出力将下降。表1 是对某电厂制浆系统（设计33.4t/h）运行工况考察得到的数据。

表1 不同杂质含量下的湿式球磨机出力

从表1 的运行数据可以看出，当石灰石中杂质含量增加时，湿式球磨机的出力大小明显下降，严重影响了制浆系统的出力。因此，在石灰石-石膏湿法脱硫的工艺中，必须将石灰石中杂质的含量控制在一定的范围之内。

石灰石粒径分布

石灰石粒径分布主要受初加工的条件的影响。对某电厂烟气脱硫装置的运行检测表明，湿式球磨机出力和石灰石粒径分布有很大的关系。表2 列出了湿式球磨机出力在合格（33.4t/h）和严重不足（26t/h）时的石灰石粒径小于20mm 的分布情况。

表2 不同粒径分布下的湿式球磨机出力

从表2 的数据可以看出，其他因素一定时。随着小于20mm 粒径分布率的降低，湿式球磨机出力呈下降趋势。

湿式球磨机的运行

钢球装载量

在石灰石成分一定、石灰石粒径分布一定的情况下，湿式球磨机的钢球装载量对磨机出力效果有显著的影响。对给定的球磨机存在着一个最佳钢球装载量，在一定范围内，钢球的装载量越多，球磨机的出力越大，但钢球量超过一定的限度时，钢球不能被筒体有效提起，也会影响球磨机的出力。表3 列出了某电厂湿式球磨机（设计最佳装载量90t）在不同钢球装载量下的运行特性。

表3 不同钢球装载量下的湿式球磨机出力

从表3 可以看出，其他因素一定时。钢球装载量在最佳装载量90t 时湿式球磨机的出力最大，随着装载量的加大或减小湿式球磨机出力呈下降趋势。

流经球磨机筒体的水量

流经球磨机筒体的水量是运行中的一个重要参数，其大小反映了对球磨机内固体颗粒的携带能力。水量大，水流速度高，被携带出球磨机的固体颗粒就多、粗，从而导致系统循环倍率增加；水量小，水流速度低，被携带出球磨机的固体颗粒就少、细，这样有些合格的颗粒仍会留在筒体内，被无益地磨成更细的颗粒，致使球磨机出力降低，单位电耗增加。所以，流经球磨机简体的水量应与球磨机出力相对应，要控制在一个合适的范围内。

设备运行导致管道堵塞

制浆系统设备运行时可能导致管道堵塞，进而导致湿式球磨机出力。其堵塞现象有：（1）球磨机下料口管道堵塞；（2）分配箱管道堵塞；（3）磨机出口管道堵塞；（4）再循环泵出口、入口管道堵塞等。

投运旋流子的个数

增加旋流器旋流筒的投用个数，每个旋流筒的入口速度降低，会导致溢流中颗粒变粗；反之，减少旋流器旋流筒的投用个数，每个旋流筒的入口速度提高，又会导致溢流中颗粒变细，进而湿式球磨机的出力。

影响湿式球磨机出力的工艺参数

制浆系统工艺条件直接对湿式球磨机性能产生影响。影响湿式球磨机出力的主 要工艺条件有：旋流器底流口径尺寸、磨机出口不锈钢筛网孔径、磨机再循环泵转速等。

旋流器底流口径尺寸

改变二级旋流器底流喷嘴口径，可调节旋流器底流与溢流浆液量的比例，从而影响浓度、流经球磨机的水量、系统循环倍率（旋流器入口固体质量与溢出固体质量之比）等因素。

磨机出口不锈钢筛网孔径

磨机筒体内的浆液经过磨机出口的不锈钢筛网进行一级筛选后进入再循环箱。磨机出口筛网孔径过大，系统循环倍率增大，回到磨机中重新碾磨的估计增多、系统能耗增大。磨机筛网出口孔径过小，则合格的浆液不能及时通过筛网进行一级筛选进入再循环箱，从而影响磨机出力。

磨机再循环泵转速

磨机再循环泵转速直接影响进入旋流器浆液的速度。转速越高，进入旋流器浆液速度越大，通过旋流器离心力的作用，溢出浆液的粒径越大，导致碾磨的浆液达不到设计要求。转速越低，通过旋流器离心力的作用，部分合格的浆液通过底流作用回到磨机重新碾磨，进而影响磨机出力。

结语

湿式球磨机在湿法烟气脱硫系统中主要用于脱硫吸收剂浆液的制备。对不同厂家的湿式球磨机的运行工况研究表明：（1）制浆系统的出力主要受石灰石物理特性和湿式球磨机运行操作的影响。（2）综合上诉因素的影响，在实际的脱硫系统运行中，可从如下几方面调整最佳的运行参数以获得较高的制浆系统出力：a.湿式球磨机应在最佳出力下运行，不应轻易改变出力；b.运行过程中应该密切关注石灰石成分分析报告；c.应保证进入球磨机的石灰石粒径在设计的最大粒径以下；d.运行中携带水量与球磨机出力成一定比例，改变此比例应当慎重；e.球磨机应定期补加钢球，以保持球磨机的最佳钢球装载量；f.运行中应定期对再循环泵、管道和再循环箱进行冲洗，旋流器也应定期切换、冲洗，以防止堵塞。