歐版磨粉機在火電廠脫硫石灰石制粉系統中的應用和關鍵問題分析

崔希鵬

摘要：燃煤電廠排放大量的SO2等有害物質，給我國環境保護帶來巨大壓力。近年來我國火電行業實施了超低排放改造，取得了積極效果。火電廠石灰石——石膏煙氣脫硫濕法工藝（FGD），是目前世界上技術最成熟、應用最廣泛的控制SO2排放技術，而吸收SO2的介質是石灰石粉，因此，石灰石制粉系統成為火電廠運行的必要配套設施。本文主要系統的闡述歐版磨粉機制粉工藝流程、運行方式、關鍵問題分析和歐版磨粉的優勢，從而達到對歐版磨粉機的一個初步性的認識和了解。

Abstract： Coal-fired power plants emit a large amount of harmful substances such as SO2， which puts great pressure on China's environmental protection. In recent years， China's thermal power industry has implemented ultra-low emission transformation and achieved positive results. Thermal power plants limestone-gypsum flue gas desulfurization wet process （FGD） is currently the world's most mature and widely used technology for controlling SO2 emissions， and the medium that absorbs SO2 is limestone powder. Therefore， the limestone powder system has become necessary supporting facilities for power plant operation. This article mainly systematically explains the technical process， operation mode， key problem analysis and advantages of the European milling machine， so as to achieve a preliminary understanding of the European milling machine.

關鍵詞：工藝流程;運行方式;關鍵問題分析;優勢

Key words： technological process;operation mode;analysis of key issues;advantage

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）05-0164-03

1? 概述

現階段，我國仍以熱力發電為主。從各種電力來源的裝機容量來看，68%的電力來自于熱電。其中，我國煤電裝機10億千瓦，占全國總裝機53%[1]。因此，今后較長一段時期煤電仍是我國的主力電源，同時也面臨碳排放、環境、成本等諸多約束。燃煤電廠排放大量的SO2等有害物質，給我國環境保護帶來巨大壓力。近年來我國火電行業實施了超低排放改造，取得了積極效果。

火電廠石灰石——石膏煙氣脫硫濕法工藝（FGD），是目前世界上技術最成熟、應用最廣泛的控制SO2排放技術，國內90%以上的火電廠采用石灰石——石膏法脫硫[2]，而吸收SO2的介質是石灰石粉，因此，石灰石制粉系統成為火電廠運行的必要配套設施。國內相關研究成果和實際工程經驗表明，石灰石粉的粒徑應為。0～1.5 mm，d50控制在250～550μm范圍內比較合適[3-6]。

目前常用的石灰石破碎設備主要有：球磨機、棒磨機、沖旋式破碎機、德國AUBEMA公司錘擊式破碎機、美國鋼萊克公司（GUNDLACH）破碎機、德國FAM公司錘擊式破碎機、柱磨機等[7]。

歐版磨主要由磨機、選粉機、離心引風機、管道裝置、除塵器、隔離式旋風積粉器等組成[8]（見圖1）。

2? 歐版磨石灰石制粉工藝流程

粒度小于40mm的石灰石原料，由汽車運至原料車間，自卸至地下卸料斗內，經由斗提機提升至的原料倉內儲存。

儲存在原料倉的0-40mm顆粒料經過兩道皮帶輸送機送入歐版磨粉機前端的緩沖料倉內，再經由變頻皮帶秤輸送至磨機主機內進行研磨，在此環節除鐵器將含鐵異物排除，確保主機內部安全。

物料在磨粉機內部，通過磨輥和磨環的相互碾壓，經過選粉機的篩選之后，由鼓風機吹出的風把合格的物料輸送到磨粉機的旋風集粉器內，經卸料閥輸出即為成品，不合格的物料被選粉機打落之后重新研磨。

磨粉機整個氣流系統是密閉循環的，在負壓狀態下循環流動。首先，風機產生的氣流伴隨著物料經管道進入旋風集粉器內，集粉器將物料與氣流分離，氣流經回風管道返回風機，形成空氣循環系統;其次，多余的氣體和微粉通過管道被送到除塵器進行過濾，粉塵被除塵器收集，余氣被凈化后排出，有效地保護了環境。

由卸料閥輸出的合格成品經刮板輸送機和提升機輸送至復合式高效選粉機進行粗細粉分選，分選之后的成品粉經不同的提升機提升到石灰石粗、細粉倉內，不合格產品經螺旋返料至主機內部重新研磨，完成整個生產過程。

整個生產過程中所有可能的揚塵點均有除塵系統進行除塵，過濾后的氣體通過管道輸送至室外，確保車間內環保整潔。

3? 歐版磨石灰石制粉系統運行方式

滿足每套石灰石粉制系統能獨立運行，也能滿足多套石灰石粉制備系統能同時運行，各制備系統在任何時候均不互相影響，并能始終保證其出力、粒徑和級配等要求。分選機采用一備一用的方式，如果一臺高效復合式選粉機系統出現問題，可以及時更換另外一臺分選機，從而保證系統有效持續的運轉。

整個生產線工藝控制可為PLC就地控制，也可遠程控制，還可以機旁控制，并加裝有緊急起停按鈕和故障報警裝置，以備不時之需。

4? 歐版磨石灰石制粉系統關鍵問題分析

4.1 制粉系統去濕措施

①注意控制原料來源，對進廠原料含水分要有一定的要求，從源頭進行控制。

②歐版磨粉機本身依靠輥環碾壓原理進行研磨，物料在輥環碾壓作用下摩擦生熱，在風力作用下對磨腔內懸浮的粉子帶有干燥功能，會蒸發一定量水蒸氣，一部分氣體通過磨機自帶的引風除塵器排除，且由于風的運動在整個磨機系統為密閉循環結構，故整個磨機系統內的熱風會不斷的循環再利用，從而保證了粉子內極少量水分的除濕。

③整個生產系統所配置的室內除塵器，均通過管道全部排放到室外，使除塵器排放的帶有一定濕度的空氣在最短時間內排除室內。

④為了防止倉內粉子擠壓發生凝固和遇水板結，使粉子在倉內的流動性減弱，則每個成品倉底部均裝有氣化裝置和加熱裝置，羅茨風機吹出的冷風通過加熱裝置，使進入倉內的氣體產生一定的溫度，使冷風變為熱風，避免了冷風和成品粉子接觸而產生水蒸氣使倉內粉子凝固板結，從而使倉內粉子的流動性更好。

4.2 制粉系統如何解決粗細粉超標問題

①粗細粉的調節首先在于選粉機轉速的高低，選粉機為變頻調速，其所轉速度的快慢直接關系到一次性出粉的粗細，轉速越高，一次出粉越細，反之則越粗。

②歐版磨粉機采用高效籠形選粉機，速度場比較穩定，另外殼體與籠形轉子之間采用氣動密封，能夠有效的消除“跑粗粉”現象;如果從選粉機出來的成品細度偏細時可降低轉子轉速，直至細度符合要求。

③粗細粉的調整，除了跟選粉機有關系外，風機閥門的調節也至關重要，整個系統的風壓風量對粗細粉的調整非常重要。當需要粉子粗時，則風機風門需要大幅度打開，使風速加快，以使粉子少磨，則出粗粉較多;當需要粉子細時，則風機風門相對關小，降低風速，以達到多磨，從而使細粉增多。

④粗細粉的調整需要選粉機和風機的密切配合，缺一不可。

⑤從歐版磨出來的？燮1.5mm一次性混合粉料通過復合式選粉機時，可以把適合爐內脫硫的粗粉以及爐外脫硫的細粉分別選出，進入不同的輸送通道，且中間粉料會返回磨腔內重新研磨。

故粗細粉的調節，以及粗粉里面細粉比例的調整，完全由以上幾點進行解決。

4.3 磨輥耐磨與軸承選擇

磨粉機與磨輥在與物料表面相互作用的過程中，易造成磨輥表面材料磨損;那么影響材料耐磨性的主要因素有：硬度、塑性和韌性、強度、夾雜物等冶金缺陷、表面粗糙度等。

歐版磨采用的磨輥耐磨材料為50SiMn鍛打件;50SiMn合金鋼為鍛件用結構鋼。50SiMn有高的強度和良好的韌性。化學成分：碳C：0.45～0.56，硅Si：0.80～1.10，錳Mn：0.80～1.10;S？燮0.035;P？燮0.030;熱處理后硬度為HRC50-52。其優點有：一是加工工藝上，鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續性，使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學性能與長的使用壽命采用精密模鍛、冷擠壓、溫擠壓等工藝生產的鍛件，都是鑄件所無法比擬的。二是材料性能上，國內外一般采用硅錳鋼作為受沖擊負荷不大的工況下適用的耐磨材料，其耐磨性比高錳鋼好，甚至可提高2.5倍。

一般來說，選擇軸承的步驟可能概括為：

①根據軸承工作條件（包括載荷方向及載荷類型、轉速、潤滑方式、同軸度要求、定位或非定位、安裝和維修環境、環境溫度等），選擇軸承基本類型、公差等級和游隙;

②根據軸承的工作條件和受力情況和壽命要求，通過計算確定軸承型號，或根據使用要求，選定軸承型號，再驗算壽命;

③驗算所選軸承的額定載荷和極限轉速。

選擇軸承的主要考慮因素是極限轉速、要求的確良壽命和載荷能力，其它的因素則有助于確定軸承類型、結構、尺寸及公差等級和游隙工求的最終方案。

從軸承選用及軸承使用上有如下措施：

①嚴格的工藝裝配路線，有機械、液壓、加熱方式及冷藏方式，保障了軸承的正確裝配，延長軸承的使用壽命。

②磨輥軸承密封采用兩道骨架油封密封，同時采用三道聚四氟乙烯墊和兩道氈墊密封，最后由下端鎖緊螺母采用螺紋鎖固膠進行最終密封，整個密封結構總計有8道密封措施，保障設備磨輥軸承的穩定潤滑運行并保障潤滑油品的清潔。

③軸承選用的疲勞極限強度及使用壽命上，我公司經過嚴密的計算及多次的工況試驗，選取較大的安全承載系數。

根據以上內容，歐版磨磨輥軸承上部采用軸承32322，SKF圓錐滾子軸承允許的角度誤差約為2到4弧分，同時能承受較大的軸向負荷及徑向負荷;參數如下：基本額定動負荷為627kN，基本額定靜負荷為830kN，疲勞極限負荷為86.5kN，額定轉速為1900r/min。

下部采用軸承23234C，SKF球面滾子軸承能夠自動調心，因此可以承受較大的對準誤差，如軸與軸座之間的角度誤差或軸的撓曲;SKF球面滾子軸承除了有很高的徑向負荷承載能力之外，還可以承受作用在兩個方向的重軸向負荷;參數如下：基本額定動負荷為1760kN，基本額定靜負荷為2160kN，疲勞極限負荷為176kN，額定轉速為1400r/min，極限轉速1800r/min。

4.4 歐版磨調節、控制力度的具體措施

①歐版磨粉機采用自動化進料方式，在控制系統內采用變頻皮帶秤和磨粉機主機電流相連鎖，進料量的大小和多少完全取決于主機電流大小，當主機電流過大時變頻皮帶秤會減緩進料的速度，當主機電流低時變頻皮帶稱會加快進料的速度，通過上述方式，實現歐版磨進料量的自動化調節。

②為了有效的保護成品物料，在控制系統內還設置了風機和選粉機的電流連鎖，當選粉機出現故障時，選粉機電流會瞬間傳遞給風機電流，則會使風機立即停止工作，以避免風機繼續工作時把不合格的粉子送出磨機，影響成品粉子的規格。

③滿足每套石灰石粉制系統能獨立運行，也能滿足多套石灰石粉制備系統能同時運行，各制備系統在任何時候均不互相影響，并能始終保證其出力、粒徑和級配等要求。

④分選機采用一備一的方式，如果一臺高效復合式選粉機系統出現問題，可以及時更換另外一臺分選機，從而保證系統有效持續的運轉。

⑤整個生產線工藝控制為PLC就地控制，也可遠程控制，還可以機旁控制，并加裝有緊急起停按鈕和故障報警裝置，以備不時之需。

⑥粗細粉的調節首先在于選粉機轉速的高低，選粉機為變頻調速，其所轉速度的快慢直接關系到一次性出粉的粗細，轉速越高，一次出粉越細，反之則越粗。

⑦粗細粉的調整，除了跟選粉機有關系外，風機閥門的調節也至關重要，整個系統的風壓風量對粗細粉的調整非常重要，當粉子粗時，則風機風門需要大幅度打開，使風速加快，以是粉子少磨，則出粗粉較多;當需要粉子細時，則風機風門相對關小，降低風速，以達到多磨，從而使細粉增多。

⑧粗細粉的調整需要選粉機和風機的密切配合，缺一不可。

⑨從歐版磨出來的？燮1.5mm一次性混合粉料通過復合式選粉機時，可以把適合爐內脫硫的粗粉以及爐后脫硫的細粉分別選出，進入不同的輸送通道，且中間粉料會返回磨腔內重新研磨。

4.5 歐版磨石灰石制粉系統優勢

①籠式分析機：分級效率高，可靠性高。MTW215歐版磨粉機采用高效籠形選粉機，速度場比較穩定，另外殼體與籠形轉子之間采用氣動密封，能夠有效的消除“跑粗粉”現象;采用變頻控制技術，分選粒度范圍窄，分選效率高，功率小，能耗低。

②分級原理先進：采用重力分級和離心分級雙重分級力場，物料在分級室內，在較強的切向剪切的作用下，物料分散性好且分級強度高，分級效率高，各分選物料都經分級界面分明的選粉區，各區域的選粉粒度穩定不變，故分級精度高。

③優化設計了選粉區：加大提升區的空間范圍，提高了選粉效率。

④錐齒輪整體傳動：MTW215型歐版磨為錐齒輪整體傳動，結構更加緊湊，安裝調節更方便快捷，效率大大提高，傳動效率高，降低了無謂的功能損耗[9]。

⑤內部稀油潤滑系統：傳統磨機潤滑形式為脂潤滑，潤滑阻力大、溫升高、軸承壽命短。MTW215型歐版磨采用內部油泵，無需另外增加油泵或潤滑站，即可實現主軸下軸承和傳動軸軸承的潤滑[10]。

⑥弧形風道：傳統磨機中的磨粉機風道，均為直板型風道;這種結構存在著氣流沖擊風道板產生阻力、氣流分子間相互碰撞的能量損失大的缺點。MTW215型歐版磨所采用風道為曲面型風道，切向氣流進口順滑，阻力小[10]。

⑦曲面可換刀刃鏟刀：MTW215型歐版磨鏟刀，刃部采用高耐磨合金材料，使用壽命長，更換時只需更換刀刃部分，提高了材料利用率。另外，傳統的平面型鏟刀，物料鏟起后堆積在一個層面上，使磨輥、磨環中部磨損嚴重，曲面型鏟刀可將物料導向立面，使磨輥磨環上、中、下部都能粉磨，使其均勻磨損，同時也增大了有效工作面積，從而增加了產量[10]。

⑧無阻力進風蝸殼（小觀察門無渦流）：傳統磨機的進風蝸殼觀察門內部門板內面向外凸出，與進風蝸殼內面不在一個平面上，這樣就易產生渦流效應，增加系統能耗。MTW215型歐版磨采用內部門板內面與進風蝸殼內面在同一曲面上，這樣就能有效的避免渦流效應[10]。

⑨采用高效集粉器：集粉器采用大口徑高效集粉器，提高集粉效率，提高設備產能。

⑩管道系統全新優化：依據全新系統所配標準風機，系統管道直徑大，增加輸送物料能力，同時減少了系統阻力。

{11}采用標準整體式風機：風機效率高，能耗低。

{12}較大研磨能力：主機采用整體鑄造機座，保證了加工精度及系統穩定性，較大的研磨能力，使整個系統配置達到最優化的狀態降本增效。

參考文獻：

[1]劉振亞.推動我國能源電力轉型與高質量發展[J].在中電聯2019年第一次理事長會議暨2019年經濟形勢與電力發展研討會上的講話（2019-04-19）.

[2]侯憲勇，肖威.歐版磨粉機在電廠脫硫石灰石制粉系統中的應用[J].中國非金屬礦工業導刊，2011，6：36-39.

[3]岑可法，倪明江，駱仲俠，等.循環流化床鍋爐理論設計與運行[M].北京：中國電力出版社，2004.

[4]周大吉，許華，羅曉康，等.大型CFB電廠石灰石粉制備系統設計[J].電力建設，2011，32（12）：72-75.

[5]黃中，肖平，江建忠，等.循環流化床鍋爐石灰石制備系統的選型與方案設計[J].熱力發電，2012，41（5）：4-7.

[6]饒明，朱正良，盧普賢.國產300 MW循環流化床電站脫硫技術研究[Jl.電力技術，2010，19（13-14）：76-81.

[7]曾兵，萬承軍，劉毅.CFB鍋爐石灰石粉制備系統研究[J].中國電力，2014，47（4）：153-159.

[8]張國成，郭華洋，肖威.重質碳酸鈣最新粉磨裝備與工藝探討[J].中國非金屬礦工業導刊，2014，3：34-36.

[9]侯憲勇，肖威.歐版磨粉機在重質碳酸鈣生產中的應用[J].中國粉體技術，2012，18（2）：76-79.

[10]侯憲勇，肖威.歐版磨粉機在脫硫石灰石制粉系統中的應用[J].中國環保產業，2012，1：20-23.