脫硫濕式球磨機(jī)堵磨原因分析及處理

劉順望

(國電泰州發(fā)電有限公司，江蘇泰州 225327)

0 引言

濕式球磨機(jī)是石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)中重要設(shè)備，其作用是磨制石灰石漿液，提供脫硫吸收劑［1－6］。國內(nèi)石灰石分布廣、儲(chǔ)量大、價(jià)格便宜，加之濕磨系統(tǒng)較干磨系統(tǒng)設(shè)備投資費(fèi)用低、系統(tǒng)簡單、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低，因此，濕磨系統(tǒng)在火電廠脫硫中作為首選的石灰石漿液制備系統(tǒng)，應(yīng)用非常廣泛。但隨著運(yùn)行時(shí)間的變長，濕磨制備石灰石漿液這種方式也暴露出不少問題，如磨制的石灰石漿液品質(zhì)不合格，濕式球磨機(jī)出力不足，甚至發(fā)生濕式球磨機(jī)堵磨事件，影響了脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行。

1 設(shè)備概況

國電泰州電廠2×1000MW機(jī)組脫硫采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，一爐一塔，設(shè)計(jì)燃煤硫分為0.8%，設(shè)計(jì)脫硫效率不小于95.5%，1、2號(hào)脫硫裝置分別于2007年12月和2008年3月與主機(jī)組同步投運(yùn)。脫硫系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)安裝2套濕式球磨機(jī)系統(tǒng)，2009年至2010年為適應(yīng)煤炭市場變化，脫硫系統(tǒng)完成了1.5倍擴(kuò)容改造，改造中又增加了1套濕式球磨機(jī)系統(tǒng)，單套濕磨系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 濕式球磨機(jī)系統(tǒng)示意

3臺(tái)濕式球磨機(jī)出力均為21.3t/h，電機(jī)功率800kW，電機(jī)額定電流97.3A，筒體直徑3000mm，筒體有效長度7000mm，筒體工作轉(zhuǎn)速18.3r/min，進(jìn)料石灰石顆粒直徑小于13mm，與之配套的石灰石旋流站入口壓力控制值為109kPa。2007年底投運(yùn)至今，整體運(yùn)行較穩(wěn)定，但也存在不少問題，2012年6月發(fā)生一起濕式球磨機(jī)堵磨事件。

2 事件經(jīng)過

2012年6月21日17∶48啟動(dòng)3號(hào)濕式球磨機(jī)系統(tǒng)制漿，啟動(dòng)后球磨機(jī)運(yùn)行電流為87.7A，到6月22日02∶45，3號(hào)濕式球磨機(jī)運(yùn)行電流小幅下降至83.5A，從6 月22 日02∶45 到03∶20，電流較快的從83.5A下降至61.7A，3號(hào)濕磨再循環(huán)箱補(bǔ)水明顯增大15t/h左右，且液位波動(dòng)大、難控制。在以上時(shí)間段內(nèi)，3號(hào)濕式球磨機(jī)石灰石給料量穩(wěn)定控制在18～21t/h之間。

在3號(hào)球磨機(jī)運(yùn)行電流下降較快的時(shí)間段及停運(yùn)后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了檢查。3號(hào)濕式球磨機(jī)本體和電機(jī)運(yùn)行聲音正常、振動(dòng)正常;3號(hào)濕式球磨機(jī)出料端螺旋慮筒排污口有較大顆粒石灰石排出，出料端螺旋慮筒內(nèi)部積聚大量未磨碎石灰石及小顆粒鋼球，3號(hào)石灰石旋流器旋流子底流一半堵塞，3號(hào)石灰石旋流器溢流口有較大顆粒石灰石。

3 堵磨原因分析

3.1 濕式球磨機(jī)原理簡介

濕式球磨機(jī)是一種低轉(zhuǎn)速筒體球磨機(jī)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器與小齒輪連接，直接帶動(dòng)磨機(jī)筒體周邊大齒輪減速傳動(dòng)，磨機(jī)筒體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，筒體內(nèi)裝載了各種尺寸規(guī)格的鋼球，鋼球在離心力和摩擦力的作用下，沿筒壁被提升到一定高度，受重力作用拋出落下，通過鋼球?qū)κ沂淖矒粢约颁撉蛑g、鋼球與護(hù)甲之間對(duì)石灰石的擠壓、研磨，把石灰石磨碎，被磨碎石灰石與磨機(jī)進(jìn)口補(bǔ)充的水混合成石灰石漿液，因從磨機(jī)入口連續(xù)不斷補(bǔ)充進(jìn)來水和石灰石，筒體內(nèi)石灰石漿液也不斷從磨機(jī)出料端出口溢出，進(jìn)入濕磨再循環(huán)箱，通過濕磨再循環(huán)泵打入石灰石旋流器再進(jìn)行下一道旋流分級(jí)工序處理。

從濕式球磨機(jī)工作原理可知，其筒內(nèi)鋼球起三種作用，分別是撞擊、擠壓、研磨，較大尺寸鋼球主要起撞擊、擠壓作用，將大顆粒石灰石撞碎成小顆粒石灰石，決定濕式球磨機(jī)最大出力，較小尺寸鋼球主要起擠壓、研磨作用，將小顆粒石灰石磨成粉末，決定成品石灰石漿液細(xì)度。

3.2 濕式球磨機(jī)鋼球配比

濕式球磨機(jī)安裝完畢第一次啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)向筒體內(nèi)裝入不同尺寸規(guī)格的鋼球，直徑從 Φ15mm～Φ750mm，裝球量通常為40% ～50%，在運(yùn)行期間，由于鋼球存在磨損，直徑會(huì)逐漸變小，大尺寸鋼球逐漸變成小尺寸鋼球，所以要定期向磨機(jī)筒體內(nèi)加入大直徑鋼球，一般加最大尺寸鋼球，維持鋼球尺寸分配合理。運(yùn)行中，球磨機(jī)的總重量減少，其電機(jī)電流會(huì)降低，因石灰石給料量和補(bǔ)水量總重量基本不變，所以球磨機(jī)重量的減少是由于筒體內(nèi)鋼球重量的減少引起的，如發(fā)現(xiàn)濕式球磨機(jī)運(yùn)行電流降低，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充鋼球，維持電流穩(wěn)定。

單臺(tái)濕式球磨機(jī)初始鋼球配比：直徑60mm為9t，φ50mm 為 10t，φ40mm 為 11t，φ 30mm 為 7t，φ25mm 為 6t，φ20mm 為 4t，總計(jì) 47t。

3.3 原因分析

3號(hào)濕式球磨機(jī)投運(yùn)至今四年半，雖根據(jù)運(yùn)行電流不定期進(jìn)行添加最大尺寸鋼球，但從未嚴(yán)格按初始配比全部更換鋼球，期間共兩次進(jìn)行清理小尺寸鋼球、添加大尺寸鋼球，具體如表1。

表1 3號(hào)濕式球磨機(jī)投產(chǎn)后鋼球清理及添加情況

此次堵磨在濕式球磨機(jī)出料端慮筒內(nèi)及排污口清理出大量小尺寸鋼球，直徑均小于10mm，濕式球磨機(jī)初始鋼球配比中規(guī)定最小鋼球直徑為20mm，表明濕磨內(nèi)過小尺寸鋼球多。

因過小尺寸鋼球不起作用，在濕式球磨機(jī)運(yùn)行電流恒定，也就是鋼球總重量不變情況下，出現(xiàn)大量不起作用小鋼球，也就表明較大尺寸鋼球比例嚴(yán)重不足，濕式球磨機(jī)對(duì)石灰石的撞擊、擠壓作用下降，石灰石得不到充分磨碎。隨石灰石給料的連續(xù)進(jìn)行，大顆粒石灰石開始在濕式球磨機(jī)出料端濾筒內(nèi)積聚、堵塞，有一部分從濾筒排污口排出，較小的進(jìn)入下一道工序，堵塞石灰石旋流器，尤其是旋流子底流沉沙嘴;同時(shí)，磨機(jī)筒體內(nèi)大顆粒石灰石積聚也越來越多，磨機(jī)筒體內(nèi)石灰石漿液越來越少，磨機(jī)失去了磨制功能，從而發(fā)生堵磨。

濕式球磨機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，鋼球因密度大，受重力、離心力作用，加之磨機(jī)筒體內(nèi)石灰石漿液多，所以鋼球積聚在靠磨機(jī)筒體內(nèi)壁位置多，也就是離軸心遠(yuǎn)端，產(chǎn)生力矩大，磨機(jī)運(yùn)行電流相比較大;出現(xiàn)堵磨后，磨機(jī)筒體內(nèi)石灰石漿液大量減少，鋼球開始和大顆粒石灰石均勻混合、粘結(jié)，大量鋼球偏離了磨筒體內(nèi)壁位置，離軸心變近，產(chǎn)生力矩變小，磨機(jī)運(yùn)行電流下降，以上也就是出現(xiàn)堵磨后濕式球磨機(jī)運(yùn)行電流會(huì)大幅下降的原因。

此次堵磨事件發(fā)生后，電廠進(jìn)行了仔細(xì)檢查、分析，排除了其他有可能引起堵磨發(fā)生的因素，如濕式球磨機(jī)入口補(bǔ)水中斷、石灰石給料量偏大、給料石灰石粒徑偏大等。綜合前面分析，確認(rèn)了本次濕式球磨機(jī)堵磨的原因?yàn)殇撉蚺浔葒?yán)重失衡，過小尺寸鋼球多，大尺寸鋼球少。

4 處理方法及預(yù)防措施

4.1 堵磨后處理方法

根據(jù)堵磨的原因進(jìn)行分析，最徹底的處理方法應(yīng)該是將濕式球磨機(jī)筒體內(nèi)鋼球和石灰石全部清空，按初始配比全部更換鋼球?？紤]到現(xiàn)場還有其他1臺(tái)磨機(jī)有缺陷的實(shí)際生產(chǎn)情況，需確保整個(gè)脫硫系統(tǒng)石灰石漿液供給穩(wěn)定，處理時(shí)間不能太長，采取處理方法如下：

(1)徹底清理濕磨再循環(huán)箱、石灰石旋流器、石灰石漿液箱，防止大顆粒石灰石進(jìn)入脫硫其他系統(tǒng)而造成堵塞和磨損;

(2)更換磨損的石灰石旋流器沉沙嘴;

(3)清理濾筒內(nèi)積聚的石灰石和小鋼球，就地啟動(dòng)磨機(jī)盤車，將磨機(jī)筒內(nèi)多余石灰石、沉淀漿液及夾雜小鋼球利用濕式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)推力，集中至出料端及濾筒內(nèi)，再進(jìn)行清理，循環(huán)進(jìn)行;

(4)濕式球磨機(jī)系統(tǒng)全部清理完畢后，在不給石灰石料的前提下，啟動(dòng)濕式球磨機(jī)，根據(jù)運(yùn)行電流，確定需加鋼球量;

(5)先后加入4 t最大尺寸直徑為60mm鋼球，濕式球磨機(jī)運(yùn)行電流恢復(fù)正常值，仍然不給石灰石料保持磨機(jī)空轉(zhuǎn)半小時(shí)，消耗磨筒體內(nèi)大顆粒石灰石，再逐步將石灰石給料增加至穩(wěn)定的20t/h。

經(jīng)過以上幾步的處理，用時(shí)2天，濕式球磨機(jī)運(yùn)行恢復(fù)正常，磨制的石灰石漿液經(jīng)過化驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均合格，具體指標(biāo)見表2。

表2 石灰石漿液化驗(yàn)結(jié)果

4.2 預(yù)防措施

(1)根據(jù)濕式球磨機(jī)運(yùn)行電流，及時(shí)補(bǔ)充最大尺寸規(guī)格鋼球，確保其始終在最佳工況下運(yùn)行，周期一般不應(yīng)超過3個(gè)月。

(2)根據(jù)石灰石漿液的日常化驗(yàn)指標(biāo)，酌情添加中小尺寸鋼球，滿足石灰石磨制漿液的細(xì)度要求。

(3)控制濕式球磨機(jī)入口補(bǔ)水量與石灰石給料量比例在 1∶1。

(4)每年小修清理過小尺寸鋼球，補(bǔ)充大尺寸鋼球。

(5)每兩年按初始配比全部更換鋼球。

(6)嚴(yán)格控制進(jìn)廠石灰石粒徑不超設(shè)計(jì)值。

5 結(jié)語

濕式球磨機(jī)是石灰石—石膏濕法脫脫系統(tǒng)重要設(shè)備，濕式球磨機(jī)運(yùn)行中不可避免的會(huì)存在鋼球磨損，日常加鋼球又會(huì)引起配比變化，而鋼球配比嚴(yán)重失衡會(huì)引起堵磨故障發(fā)生，運(yùn)行中及時(shí)補(bǔ)充鋼球及在規(guī)定檢修周期內(nèi)清理、重新配比鋼球，能有效預(yù)防堵塞事件發(fā)生。堵磨原因的分析及解決對(duì)濕式球磨機(jī)的運(yùn)行和檢修有重要的借鑒意義，為石灰石制漿方式為濕磨系統(tǒng)的脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了經(jīng)驗(yàn)及思考方向。

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