火電廠FGD脫硫系統中石灰石粉的制備技術
摘要:火電廠發電機組煙氣采用石灰石—石膏煙氣脫硫濕法)工藝(FGD),其脫硫劑大都為石灰石粉,本文主要介紹了采用立磨制備石灰石粉工藝的技術。
2004年,我國原煤消耗約9億噸,比2003年多消耗1億多噸。我國SO2排放量居世界第一,2003年以達2159萬噸。燃煤火電廠是SO2污染最集中、規模最大的行業,也是我國控制SO2污染的重點行業。迄今為止,在所建成或建設中的國內外大型火電廠機組煙氣脫硫均以石灰石—石膏煙氣脫硫濕法工藝(FGD)為主,其脫硫劑為石灰石粉,而石灰石粉的品質、細度及顆粒分布是影響脫硫效果關鍵性因素之一,因此脫硫用石灰石粉的制備對整個脫硫過程起著至關重要的作用。
1 國內火電廠脫硫用石灰石粉制備技術現狀
2002年底,我國火電廠煙氣脫硫在政策上和技術上完成了準備工作,2003年底進入發展期,2004年進入快速發展期。2004年底,全國約有2000萬千瓦裝機的煙氣脫硫設施投運或建設,約3000萬千瓦裝機的煙氣脫硫設施正在施工建設。截至2004年12月底,全國已投運和煙氣脫硫項目 16065MW,占火電廠總裝機容量的4.9%,其中以石灰石粉為脫硫劑的濕法脫硫占總裝機容量的96%。目前我國大型火電機組脫硫用石灰石粉制備技術大都使用傳統的管磨工藝,成品細度為150目左右,成品的顆粒分布不合理,導致脫硫率下降。
2 國外火電廠脫硫用石灰石粉制備技術現狀
目前,全世界已有17個國家和地區采用了石灰石—石膏煙氣脫硫濕法工藝(FGD),電站裝機總容量達2~2.5億KW,每年脫除1000萬噸SO2。日本是世界上最早大規模應用FGD技術的國家,截至1990年其裝置達1900多套,總裝機容量0.5~0.6億KW。美國采用的脫硫工藝80%是FGD 技術。歐洲的FGD技術以德國發展最為迅猛,其裝機容量超過0.36~0.46億KW,居世界第三。以上發達國家脫硫中所使用的石灰石粉的制備及石灰石原料的選擇,是根據一系列實驗數據以及高效的制粉工藝生產出來的,因此其脫硫率高,運行費用低。
3 石灰石粉制備工藝中影響脫硫效率的幾個主要因素
3.1 石灰石品位
石灰石品位由CaO含量來確定,純石灰石的CaO最高含量為56%,石灰石純度越高,脫硫效率越好。作為工藝設計人員在進行配料設計時,既要計算其化學成份,也要了解它的物理性能。石灰石一級品的氧化鈣含量為48%~54%;石灰石不一定要求CaO含量越高越好。CaO>54%的石灰巖,其純度較高而大理石化,不易粉磨,化學穩定性也強,就不適合作為脫硫劑來用。
3.2石灰石粉的細度
石灰石粉顆粒的粒度越小,質量比表面積就越大。由于石灰石的消溶反應是固—液兩相反應,其反應速率與石灰石顆粒比表面積成正比,因此,較細的石灰石顆粒的消溶性能好,各種相關反應速率較高,脫硫效率及石灰石利用率較高,但石灰石的粒度愈小,破碎的能耗愈高。通常要求的石灰石粉通過325目篩(44微米)的過篩率達到95%。
同時石灰石粉的粒度與石灰石的品質有關。為保證脫硫效率和石灰石利用率達到一定水平,當石灰石中雜質含量較高時,石灰石應當磨制得更細一些。
4 采用立磨工藝的石灰石粉制備技術
采用石灰石粉作為脫硫劑的FGD工藝,石灰石粉需通過固—液兩相的消溶反應,其反應速率與石灰石顆粒比表面積成正。石灰石粉粒顆粒的粒度越小,質量比表面積就越大,石灰石顆粒的消溶性能好,各種相關反應速率較高。但石灰石的粒度愈小,破碎的能耗愈高。通常要求的石灰石粉通過325目篩(44微米)的過篩率達到95%。同時石灰石粉的粒度與石灰石的品質有關。為保證脫硫效率和石灰石利用率達到一定水平,當石灰石中雜質含量較高時,石灰石要磨制得更細一些。采用傳統的管磨技術制備石灰石粉,能耗大,產量低,工藝流程復雜,細度及顆粒級配難以控制。隨著粉磨技術的發展,采用立磨粉磨技術,由于其采用料層粉磨原理,能耗低(比管磨機的電耗低20~30%),產品化學成分穩定、顆粒級配均齊,工藝流程簡單。
4.1 制備工藝簡介
進廠石灰石由汽車或鏟車卸入料斗,石灰石采用一級破碎,石灰石經板式喂料機將石灰石塊送入破碎機,進料粒度一般控制在400-500mm,出料粒度控制在15mm左右,破碎后的石灰石經輸送機設備送入石灰石庫內,庫頂設單機收塵器除塵。
經破碎后的石灰石由庫底調速皮帶秤計量配料后,由皮帶輸送機喂入立磨進行粉磨,成品為細度250目石灰石粉。粉磨后的石灰石粉經輸送機送入成品庫儲存。儲庫庫頂設有單機收塵器除塵。
成品由設在庫底的散裝機,送入散裝罐汽車運輸出廠。
5 采用立磨工藝的石灰石粉制備工藝技術的主要特點
立磨粉磨工藝采用料層分摸磨原理,碾磨壓力可調、噪音低、能耗低、磨損小,對物料適應性強,工藝流程簡單,系統效率高。全系統為負壓操作,粉塵污染小。立磨粉磨工藝,其產品顆粒級配均齊,產品細度可調(產品細度可達600目以上),同時產品的細度可以快速測定、校正。
該生產線工藝采用國內自行生產的設備、工藝流程通暢,投資省上馬快,易于生產管理。在選擇生產工藝方案和設備選型時, 采用成熟、可靠的新工藝、新技術,做到技術先進、經濟合理、切實可靠。電氣自動化控制水平做到可靠、實用。高度重視了環境的綜合治理,可以達到國家標準。主要經濟技術指標:石灰石粉細度:325目,篩余<5%;綜合電耗:45KW/噸。
綜上所述,采用立磨工藝的石灰石粉制備技術,其產品的細度及顆粒級配均齊、產品的細度可以快速測定、校正,能夠很好滿煙氣脫硫所需要的合適的石灰石粉,提高脫硫效率。 其工藝流程簡單,能耗比傳統的管磨工藝降低20~30%,產品質量大幅提高。

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