脫硫用石灰石粉制取一體化解決方案
1.基本原理
石灰石是目前廣泛應用于燃煤、冶煉鍋爐等領域的脫硫劑。隨著近年能源尤其是電力的緊張局勢,引起煤炭資源的大量開采,許多含硫量較高的劣質煤、煤矸石進入市場。如何提高石灰石的脫硫能力和開發利用率成為業內關注和研究的新課題。
在全面建設小康社會的今天,國家提出經濟建設必須要與人口、資源和環境的和諧發展,走可持續發展道路。社會各界對環保事業日益重視,但是燃煤能源的利用所引起的大氣污染日趨嚴重。2003年二氧化硫的排放量達2158.7萬噸(中國環保統計年鑒2003),其中燃煤發電供熱所產生的二氧化硫占了很大的比重。目前,我國在煤炭資源的綜合利用中,優質煤開發利用后,留下大量的劣質煤、煤矸石。二氧化硫污染形勢更加嚴峻,煙塵的脫硫問題引起各界高度重視。
從國外引進的循環流化床鍋爐(CFB爐)近年在我國得到推廣應用。為發揮CFB爐的優越性,必須配備石灰石脫硫粉劑。國內由于缺乏現成的石灰石脫硫粉劑的制取技術,更無現成的制粉設備,必須從國外進口。但進口設備價格昂貴,且多數引進設備由于石灰石原料差異,不適應國內的需要,已經嚴重制約著CFB爐技術的應用。
對于脫硫粉,有標準的技術指標要求。較早進入中國市場,在業內具有相當權威的CFB鍋爐制造商——美國FW公司,對石灰石脫硫粉劃分5級,最好第1、2級,一般為3級,4級為及格,第5級不合格;粉體粒度級配要符合相應Ahlstrom、FW曲線。
2.方案簡介
以粉體機械領域資深專家為主的技術團隊,依據石灰石礦的成型機理和石灰石脫硫粉的作用原理理論,結合脫硫效果相關技術參數,選定以沖旋式制粉機組為核心的粉碎工藝。經過多次試驗、對比和調整,對粒度級配、生產能力、加工成本、噪音、粉塵等進行調試和測定,獲得了大量的實驗數據,并于1998年開始試制生產石灰石脫硫粉劑。
試驗樣機投入使用后,應杭州協聯熱電要求,提供石灰石粉劑,用于 220t/h CFB爐脫硫。經地礦部浙江省中心實驗室現場取樣,送美國FW公司進行測試,粒度級配符合Ahlstrom曲線,脫硫活性2級。經CFB爐使用,在鈣硫比規定范圍內,實際脫硫率大于85%,完全滿足CFB爐的脫硫要求。浙江省科技廳組織專家對“高活性石灰石脫硫粉劑沖旋式制取技術”項目的研究和應用成果進行了技術鑒定,“用該機組生產的石灰石脫硫沖旋粉,比表面積大、成本低、脫硫效果明顯,級配粒度能滿足現在CFB爐的使用要求,……,該技術處于國內領先水平。”
3.方案內容
從石灰石礦的成型機理分析,在粉碎過程中,單體粉粒獲得相應的外部顆粒組織形貌和內部組織結構,使之成型,從而擁有高脫硫能力。其實質就在于順應石灰石的組織結構特性施行粉碎,產生以抗拉為主的脆性應變,裂紋急速發育,沿著形成的網絡開裂,料塊粉碎成粉末,獲得其自然成型特性,凸現出大比表面積的顆粒形貌和裂紋充分發育的組織結構,使石灰石天然堿性(CaCO3)得到發揮的優越條件,顯示出對酸性物(SO2)的最佳化合能力,遵循氣固兩相反應規律,生成中性硫酸鈣鹽。同時粒度級配又適合于CFB爐燃燒脫硫特性。將此機理應用于實際,就改善了凌空粉碎方式。物料受空氣帶動旋轉的狀態下,受到高速運行的刀具沖擊,按物料的天然網紋結構和力學特性,粉碎并獲得良好的顆粒形貌,使比表面積增大,裂紋充分發育和獲得熱爆效能,具有高化學活性,充分體現成型機理的作用。綜合運用沖旋粉碎、旋渦分離、篩風分級、級配調控等最新技術優化組合。使粉碎后物料經分級、輸送和收集,得到成品,減少粉塵溢出。
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該解決方案所涉噪音、粉塵經測定,完全符合國家標準和清潔生產要求
4.方案優勢
隨著沖旋式制粉機組的推廣應用,高活性石灰石脫硫粉劑沖旋式制取技術已引起業內的矚目,也贏得了用戶單位的口碑。2005年,公司技術團隊開始實施ZYF-800型機組研發項目。可以預見的說,ZYF-800型沖旋式制粉機組將實現國內大型CFB爐配套石灰石脫硫粉的國產化,也預示著大型CFB爐用石灰石脫硫粉制取的低成本時代到來。
循環流化床鍋爐石灰石脫硫粉各種生產方法比較
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注:1、各制粉所使用的設備是:Φ2100型棒磨機(美制220kW),Φ1800型球磨機(240kW)。600型振動棒磨機(110kW),4R型雷蒙機(70kW),Φ300型對輥機(美制,110kW),ZYF430型沖旋機(63kW)。
2、原料:石灰石(中硬),CaCo3含量>85%。
3、活性級別:按美國Ahlstrom公司廠標,分5個等級,1級最好,5級最差。地礦部浙江省中心實驗室于1998年也擬定了等級,也分5級,為示區別,其前加“中字”
4、粒級:按美國Ahlstrom曲線和中國寶塔形曲線要求。
5、形貌:根據電子掃描顯微鏡照片
6、能耗和加工成本等屬一個確定的粉碎機組,從原料塊至排出產品粉料(0-1-2mm)。不包括原料準備和粉料外送。
7、加工成本計算包括電耗、人工、折舊、大修4項費用。電價0.7元/度,折舊率7%,操作定員(三班總數)5人。

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