LM型立式辊磨机在循环流化床锅炉脱硫系统中的应用

孔金山 ，李光业

1 概述

电厂锅炉机组大多采用石灰石法脱硫，需要的石灰石粉细度一般要求比较细，45μm筛90%通过或60μm筛95%通过。石灰石法脱硫初期投资和运行费用高、占地面积大、系统操作复杂、堵塞腐蚀现象较为严重，副产物——石灰石、废水处理比较困难[1]。

循环流化床锅炉脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型脱硫技术，其通过向炉内添加石灰石等脱硫剂，在锅炉燃烧的同时实现脱硫。循环流化床（CFB）锅炉脱硫的主要原理是，将CaCO3喷入高温炉膛，CaCO3在高温炉膛分解产生CaO，CaO与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO4，达到锅炉脱硫的目的[2]。

现有循环流化床锅炉普遍采用炉内喷钙脱硫工艺，该工艺设计有石灰石粉制备、输送、给料、计量等系统。石灰石粉制备系统作为循环流化床锅炉重要的辅助系统，具有工艺系统简单、工程造价低、运行电耗低等优点[1-2]。

LM型立式辊磨集细碎、烘干、磨粉、选粉为一体，可翻辊检修，辊磨套也可以翻面使用，不仅提升了易用性，而且有效控制了成本[3]，在循环流化床锅炉石灰石粉制备系统得到了广泛应用。

2 LM型立式辊磨结构和工作原理

2.1 LM型立式辊磨结构

LM立式辊磨主要由驱动装置、研磨机构、分级装置、机体、限位器、加压系统（包括液压站、油缸和蓄能器等）、稀油润滑系统等组成（见图1）。

2.2 LM型立式辊磨工作原理[4]

LM型立式辊磨工作原理如图2所示，磨盘在传动装置带动下旋转，磨辊在磨盘的摩擦作用下围绕磨辊轴自转。物料从辊磨进料口落入磨盘中央，由于磨盘旋转产生的离心力作用而向磨盘边缘移动，在磨盘和磨辊之间形成碾磨料层，被碾压粉碎。粉磨后的物料继续向盘边运动，直至溢出盘外。磨盘周边设有喷口环，其中大颗粒最先降落到磨盘上，较小的颗粒在上升气流的作用下被带入选粉装置进行粗细分级；粗粉重新返回到磨盘再粉磨，符合细度要求的细粉，作为成品被气流带向机壳上部出口，进入收尘器被收集。混入物料的铁块等杂物随物料运动到磨盘边缘时，由于自身重量大而不能被风吹起，落至磨机下腔被安装在磨盘底部的刮料板刮入排渣口，排出机外。

2.3 LM型立式辊磨技术参数

立式辊磨LM170K主机及配套设备性能参数见表1。

表1 立式辊磨LM170K主机及配套设备性能参数表

图1 LM型立式辊磨结构

图2 LM型立式辊磨工作原理示意图

3 石灰石粉磨生产线工艺流程

石灰石粉磨工艺系统流程如图3所示。

石灰石由铲车送入储料仓，经过棒条阀、定量给料机及除铁器除铁后，经斗式提升机提升到锁风喂料阀，然后被均匀、稳定地送入辊磨内。石灰石在磨机内被粉磨，经动态选粉机分级后，合格的符合粒度要求的石灰石粉，由风机产生的风力输送到收粉器收集为成品；不合格的大颗粒重新落回磨盘上被粉磨。

该工艺系统配备的动态选粉机采用变频控制，通过调节选粉机转速，可以控制成品的细度分布。该系统为负压运行，结构紧凑，噪声低，粉尘排放少，生产效率高。

4 循环流化床锅炉脱硫对石灰石粒径的要求

对于CFB锅炉，石灰石粒度对脱硫效率的影响较大。石灰石粒度较大，炉内脱硫效率较低；石灰石粒度较小容易被风力抽走，无法再返回炉膛进行脱硫反应[5]。因此，流化床内石灰石的最佳粒径并不是一个固定值，它与流化床内的流化速度、料层压差、循环倍率、分离器特性等工况参数密切相关。从国外资料看，几家大型循环流化床锅炉制造商提供的最佳颗粒直径各不相同，法国通用电气阿尔斯通工业公司（GASI）认为D50应是120～150μm，美国福斯特惠勒（Foster Wheeler）公司认为D50应是300μm，美国ABB-CE公司认为D50应是500μm。

大连某公司给定的设计原则如下：中位径D50为0.35mm±0.1mm，粒径d≤0.1mm的石灰石粉＜20%，粒径d≥1mm的石灰石粉＜5%，最大粒径dmax≯1.5mm。

表2是根据CFB锅炉要求，立式辊磨初步调试生产时的石灰石粉的检验分析报告。粒度分析表明，初步调试结果不理想，粒径d＜0.1mm的石灰石粉＞20%，说明细粉偏多，且有部分大颗粒，选粉切点也不好。

5 运行分析

根据初期调试运行的情况，结合运行过程中出现的问题，有针对性地对磨机结构进行了优化，并重新调整了运行参数。

图3 石灰石粉磨工艺系统流程

表2 初步调试生产时石灰石粉检验分析报告

表3 改进后的石灰石粉检验分析报告

5.1 辊磨改进关键技术要点

为使辊磨更好地磨制石灰石粗粉，针对较宽的粒度分布，对磨机进行了关键技术优化改进。

（1）重新设计辊套和衬板的曲面，获得特殊的研磨曲线，更有利于形成粗粉。

（2）选择合理的磨盘转速，使磨机更容易出粗粉，同时兼顾磨机的效率和稳定性等因素。

（3）在磨腔内设置一个特殊的扰流罩装置，干涉和修正磨机内的筒体风速，使粗粉能够获得足够的提升力，利于粗粉的空气动力输送。

（4）配置特殊的选粉机叶轮，调整叶轮转速、通风面积、叶片间隔和叶片角度等参数，使选粉机更适合粗粉类型的分级。

5.2 改进效果

通过以上改进后，对辊磨调试生产后取样，石灰石粉粒度分析如表3。从表3的运行数据可以看出，D50≈0.3mm,产品的合格率（0.1～1.4mm）达73.17%，较表2有明显的改善，粗粉含量提高，粒径d≤0.1mm和d≥1mm的石灰石粉含量明显下降。粒度分布如图4所示。

6 结语

实际运行情况表明，立式辊磨在循环流化床锅炉脱硫制粉中具有较好的使用效果。辊磨也可以加工符合循环流化床锅炉的脱硫特性及对石灰石粒级分布要求的粗粉。立式辊磨产量高、能耗低、扬尘少、噪声小，一套易损件可加工50万吨石灰石，能很好地满足各类循环流化床锅炉脱硫的需要。

图4 石灰石粉粒度分布