某火力發電廠石灰石-石膏煙氣脫硫法的濕式球磨機襯板選型研究

張軼

摘? 要：某火力發電廠煙氣脫硫技術采取石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，該廠的四套石灰石漿液制備系統采用濕式球磨機制漿，球磨機筒體選用橡膠襯板，球磨機出力隨著襯板磨損會逐步下降，電耗越來越高，經濟性差，通過將橡膠襯板改為鋼襯板的可行性研究分析及現場試驗，并對試驗過程中存在的問題予以改進，最終改造成功，取得更好的安全可靠性和經濟性。

關鍵詞：脫硫;球磨機;襯板;研究

中圖分類號：X773? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）29-0118-03

Abstract： The limestone-gypsum wet flue gas desulfurization process is adopted in the flue gas desulfurization technology of a thermal power plant. The four sets of limestone slurry preparation system of the plant adopts wet ball milling mechanism slurry and the rubber liner is used in the cylinder of the ball mill. The output of the ball mill will gradually decrease with the wear of the liner， the power consumption will be higher and higher， and the economy will be poor. Through the feasibility study and field test of changing the rubber liner into the steel liner， and the problems existing in the test process will be improved， the transformation has been made successful， and better safety， reliability and economy are achieved.

Keywords： desulphurization; ball mill; liner; study

1 概述

1.1 脫硫系統

某火力發電廠裝機為4×300MW機組，投產時間在2003年，煙氣脫硫技改工程實施時間在2006年，脫硫增容改造2010年完成，煙氣脫硫技術采取石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，單臺機組（爐）配一套脫硫系統，主要設備有一臺增壓風機，一個脫硫吸收塔配備兩層除霧器、五臺漿循泵及其對應五個噴淋層、三臺氧化風機供應一層氧化風、四臺側進式攪拌器、兩臺石膏排出泵。公用系統有四套石灰石漿液制備系統，四套石膏脫水系統，一套工藝水系統滿足除霧器沖洗水和輔機冷卻水，一套廢水處理系統，一套壓縮空氣系統。四臺機組脫硫系統采用集中控制模式。

1.2 石灰石-石膏煙氣脫硫工作原理

原煙氣從吸收塔下側進入吸收塔自下而上流動，脫硫吸收劑石灰石漿液經漿液循環泵送至噴淋層經噴嘴霧化后自上而下流動，吸收劑液滴與煙氣發生逆流接觸，煙氣中的SO2及部分SO3、HCl、HF等與漿液中的CaCO3發生化學反應生成CaSO3和少量CaCl2、CaF2后，落入吸收塔底部漿液池，再與氧化風機鼓入的空氣中的O2反應生成CaSO4和CO2，并最終生成石膏CaSO4·2H2O經石膏排漿泵排出，CO2隨煙氣排除，從而達到煙氣脫硫目的，主要化學反應方程式為2CaCO3+H2O+2SO2=2CaSO3·1/2H2O+2CO2↑和

2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2O。

1.3 石灰石制備系統

該廠有四套石灰石漿液制備系統，所配濕式球磨機有兩個型號，一個是FGDM3264兩臺;另一個是FGDM3280型兩臺，其參數見表1。

2 濕式球磨機布置型式及工作原理

2.1 布置型式

石灰石濕式球磨機布置型式見圖1，稱重給料機、進料斗、球磨機筒體、驅動裝置、溢流筒、循環箱等，端襯板和筒體襯板設計選用是合成氯基橡膠襯板，鋼球裝載量、不同球徑配比均按照說明書要求執行，單臺鋼球裝載量為65噸，球徑為φ30～φ70mm按比例裝配，筒體襯板型式見圖2，由橡膠筒板和提升條組成，端襯板結構與筒體襯板類似。

2.2 工作原理

將粒徑小于20mm的石灰石與水或濾液按照1：3的比例送入球磨機大罐內，轉動的大罐筒體橡膠提升條將鋼球提升到一定的高度自由落下，鋼球對石灰石進行撞擊和碾壓破碎研磨，石灰石與水混合為漿液溢流到出口漿液循環箱，再由漿液循環泵送至石灰石旋流器，經旋流器分離后的溢流部分-粒度為90%通過細度325目篩，含固量為20～30%的漿液自流再通過二工位分配箱進入石灰石成品箱，最后由石灰石供漿泵送至脫硫吸收塔，粒度較大的底流部分則返回磨機入口重新研磨，連續運行磨制合格的石灰石漿液。

3 濕式球磨機的運行工況

球磨機的出力隨著襯板的磨損逐步下降，而電耗越來越高，經濟性差，一般利用小時到4000小時后，筒板和提升條磨損嚴重，固定螺栓就會斷裂，導致襯板脫落泄漏漿液，襯板就不能使用了，只能及時更換，但端襯板基本沒有磨損。表2就是FGDM3280型球磨機更換筒體橡膠襯板后運行參數跟蹤記錄表，運行10個自然月后（利用小時約4000小時），磨制出力只有當初的83%，而電耗為當初的119%。

4 襯板選型對比分析

4.1 橡膠襯板的優缺點分析

根據球磨機研磨物料的工作原理，物料與鋼球在磨機內運動軌跡，物料與鋼球對襯板的磨損方式主要為切削磨損（磨損角度<45°的）而非沖擊磨損，而橡膠襯板抗切削磨損能力較差，抗沖擊磨損能力較強，而石灰石顆粒為不規則的多邊形，尖角對襯板有切削作用，而發揮研磨作用的主要是橡膠筒板和提升條，因此筒板和提升條易磨損，而端襯板發揮提升作用小，磨損也小，由表2的運行參數可以分析得出結論，筒體橡膠襯板的缺點耐磨性差，綜合經濟性不好，優點是橡膠耐腐蝕性好，有效避免偏酸漿液（PH 4～6）和氯離子對金屬的腐蝕。

4.2 鋼襯板的優缺點分析

鋼襯板的耐磨性可以通過調整合金元素的配比，達到需要的耐磨硬度，耐磨性較好，在干式球磨機使用得以驗證，筒體襯板使用壽命能夠保證30000小時以上，且工藝成熟可靠，這是優點。鋼襯板浸泡在PH4～6、氯離子含量高的漿液中，耐腐蝕性差;并且脫硫濕式球磨機上還沒有鋼襯板的工業運行業績，是否可靠還需要工業驗證，這是缺點。

5 鋼襯板改造的可行性分析

5.1 耐腐蝕可行性分析

由于鋼襯板沒有脫硫濕式球磨機運行業績，根據研磨石料、漿液氯離子含量高、漿液偏酸性PH4～6的工作環境，在鋼襯板的材料配比必須考慮耐腐蝕性，而高鉻襯板耐腐蝕性好，技術成熟。

5.2 改造條件可行性分析

選用FGDM3280型球磨機為改造對象，改造前后的重量對比見表3，改造后磨機運行總重量少5噸，這樣就不需要對控制系統和驅動裝置改造，簡單可行。

5.3 對系統運行的影響分析

球磨機筒體襯板由橡膠材質改為鋼襯板，肯定會增加漿液中的金屬粉末，由于金屬粉末在石灰石漿液和脫硫漿液中沒有反應的條件，最終以粉末在石膏中存在，對脫硫系統沒有什么影響，是可行的。

5.4 鋼襯板的選用條件

可行性研究后，選用鋼襯板必須考慮可靠性和運行經濟性，選用耐磨性好、襯板硬度在HRC52～56，襯板波形峰谷差大、帶球能力強的節能型襯板（見圖3），筒體襯板固定方式每一圈采用兩塊固定楔、兩塊擰緊楔的方式，減少泄漏點，端襯板仍然使用橡膠襯板。

6 工業試驗情況

6.1 運行情況分析

選用一臺FGDM3280型球磨機作鋼襯板改造試驗，試驗的運行參數見表4，通過改造前后的參數對比分析，改造后，保持額定出力運行，電流降低4A，石灰石磨制單耗降低6 kW·h/t，球耗少50 g/t，運行經濟性明顯。改造為鋼襯板以后，運行工況穩定， 電耗、球耗與石料特性和鋼球的耐磨性有關系，最近鋼襯板球磨機運行參數見表5。

6.2 存在的問題及解決辦法

6.2.1 襯板斷裂、破碎原因分析及對策

試驗鋼襯板試用時間近四年，腐蝕和磨損速率小于0.02mm/天，損壞型式主要是斷裂、破碎脫落。分析原因應該是，考慮漿液的PH值偏酸性，所以選用高鉻襯板，該襯板的特性是含鉻高、耐蝕性好、硬度高、沖擊韌性差，所以頻繁發生斷裂、破碎。解決該問題的對策是鋼襯板的耐蝕性、耐磨性和沖擊韌性必須綜合考慮，三者兼顧才能保證使用壽命。

6.2.2 襯板脫落

筒體襯板每一圈有24塊，采用兩排固定楔、兩排擰緊楔方式固定，只要中間有一塊襯板脫落，就會6塊襯板同時脫落，這種狀況沒有及時發現處理好，就會造成磨損筒體，這種結構與每一塊襯板都有螺栓固定相比較可靠性稍差。解決的對策是固定方式為四排固定楔、四排擰緊楔，并且將筒體兩端的第一圈每一塊襯板均改為螺栓固定，防止襯板發生縱向滑動。

6.2.3 噪音增加

改造為鋼襯板后，球磨機附近的噪音比改造前增加2～4dB，只要隔音措施得當，對環境的影響忽略不計。

7 鋼襯板改進后的運行情況

我們對于試驗過程中存在的問題予以改進，重新配比襯板原料，兼顧耐蝕性、耐磨性與抗沖擊性;優化襯板固定方式，防止脫落，2018年10月完成兩臺球磨機的襯板改進更換工作，至今運行已經有9個月，沒有發生襯板脫落的問題。

8 經濟性分析

鋼襯板的設計壽命按照三年設計，以三年為周期對橡膠襯板和鋼襯板的費用進行核算，鋼襯板費用節約10萬元，從運行可靠性和經濟指標分析，鋼襯板明顯優于橡膠襯板，運行參數見表5。

9 結束語

對于脫硫濕式球磨機襯板改型研究，從2014年開始，到2018年才基本改型成功，其中艱難困苦的曲折經歷一言難盡，但對于降低能耗的工作我們不能懈怠，這是我們企業追求的目標，作為生產管理技術人員，必須依靠科技進步解決生產現實難題，才能取得更好的經濟效率。

參考文獻：

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