高效节能循环流化床锅炉脱硫石灰石粉磨分级系统的研发

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1、高效节能循环流化床锅炉脱硫石灰石粉磨分级系统的研发一、立项的背景与意义1.1立项的背景由于我国多煤、少油、缺气的能源资源状况决定了我国以煤为主的能源结构，当前，全球正面临气候变化、全球变暖的严峻挑战，使用煤作为燃料的火电厂等行业更是面临SO2和CO2减排的巨大压力。我国火电厂普遍采用钙法脱硫，煤粉锅炉的脱硫剂是较细的石灰石粉或浆，而循环流化床（CFB）普遍采取较粗的石灰石粉作脱硫剂。石灰石脱硫技术以其燃料的灵活性、低排放和灰渣综合利用等特性，是发展最为成功的洁净煤技术，市场的需求使得我国的循环流化床得到了长足的发

2、展。现在中国已是世界上循环流化床锅炉台数最多、容量最大和发展速度最快的国家，并正在向产业化、大型化方向迅速发展，现在300MW机组电站锅炉已普遍应用，600MW机组已进入实际应用阶段。流化床燃烧床内石灰石的颗粒直径对床内脱硫反应工况具有重大的甚至决定性的影响。如果颗粒太细，它从床内飞出后不能被气固分离器捕捉送回，不能充分利用；颗粒太大，CaO和SO2反应后在颗粒表面形成CaSO4，由于CaSO4的分子量比CaO大得多，所以颗粒外表面的致密的CaSO4层阻止了SO2与颗粒中心区域CaO的进一步反应。因此，循环流化床

3、锅炉脱硫过程中，对石灰石的颗粒尺寸具有严格的要求，所以与之配套的石灰石粉磨设备的性能就尤为重要，粉磨后的物料粒度既要足够大满足充分反应的要求，又不能太细以免造成原料浪费。1.2立项的意义目前，我国正处于高速发展阶段，一方面是经济的高速增长，带动粉体技术产业高速发展，另一方面也同时付出了沉重的环境代价。金属、非金属、冶金、水泥、建材、化工、能源等行业的粉体制备均为高能耗，尤其是化工、能源资源消耗最高，万元GDP能耗是日本的4.43倍，是世界平均水平的2.2倍，主要工业产品单位能耗比国际先进水平高20%-40%，单位

4、GDP有色金属（铜铝、铅、锌）资源消耗量为日本的7.1倍，美国的5.7倍，钢材是世界平均水平的3.6倍，且矿产资源回收率比国外低20%。随着经济的快速增长和人口不断增加，矿产等资源不足的矛盾更加突出，环境压力日益增大，已成为制约我国经济发展的重要因素。我国在粉体制备技术方面起步较晚，尤其是产业化方面与美国、日本等发达国家有一定的差距。在技术研究和实验室产品方面，国内外的差距不大，但由于工业基础、研究体制、研究经费等方面的巨大影响使国内的粉体制备技术和设备在工业化、产业化、大型化方面远落后于发达国家。所以当前粉体制

5、备技术的重要任务是研制出适用于我国国情，可以充分利用资源、降低资源消耗的粉体制备产品，用先进的高效、低耗、低成本、环保的粉体制备设备以逐步替代传统高耗、低效、高污染、对资源利用低的设备有着重大的意义。高效节能循环流化床锅炉脱硫石灰石粉磨分级系统的研发，就是要研发一种可以工业化生产作为符合循环流化床锅炉特性要求的粗颗粒脱硫石灰石粉体的高效节能粉磨系统。粉体制备技术设备及工艺性研究，隶属社会发展关键技术及产品，是长沙市科技计划专项中社会发展科技支撑资金专项重点支持的节能减排技术项目。我们所研制的粗颗粒高效节能粉磨系统

6、将以利用资源、节能降耗、高效环保等技术特点，减少物料的过粉磨，提高物料的利用率，减少企业的运行成本，符合国家大力推广节能减排高科技产品要求，同时脱硫后的炉渣又可以制水泥或转进行综合利用，项目技术产业化后具有环保效益和经济效益，意义重大。二、国内外石灰石粉磨设备现状2.1国内外循环流化床石灰石脱硫粉磨和分级设备现状减小颗粒粒径可以提高脱硫效率，而过细的石灰石在没有全利用之前就已经从分离器出口逃逸出去，而无法参与循环过程。所以，存在一个最佳的石灰石颗粒粒径，以达到最佳的石灰石利用率。最佳的石灰石粒径分布应与通过的热循

7、环回路循环物料典型颗粒分布（40μm～1.0mm）相对应。CFB锅炉用石灰石的典型的粒度是最大粒径为1mm，d50＝90μm～200μm。目前在国内多个循环流化床锅炉制备石灰石粉系统采用进口设备。主要有：辊压磨和锤击式破碎机。（1）辊压磨辊压磨主要制造厂家为美国钢莱克破碎机有限公司，其辊压磨的粉碎机理是挤压和研磨，生产的石灰石粉料颗粒呈扁平状为多，颗粒内部有裂纹。用于循环流化床锅炉的脱硫反应，与SO2的接触面要比球磨机生产的石灰石粉料大，其活性相对较好。但是，用辊压磨磨细石灰石，需要有多对辊子组合，才能使石灰石粒

8、度达到锅炉脱硫工艺的要求，而且辊子的齿形通常为长条形，比较容易磨损，辊子被磨成腰（或鼓）形后，其石灰石粒度难以控制，粒度组成更难保证；辊压磨运行时噪音较大，运行中有振动，设备本身的密封难做好，漏粉或扬尘情况较严重，设备周围的环境较差。辊压磨单机设备的小时产量较低，生产成本也较大。辊压磨自身的优点是：设备本身的整机结构较小，能耗相对较小。（2）锤击式破碎机锤击式破碎机工作原