高细石灰石粉无热源粉磨工艺开发实践

  • 发布日期:2018-11-06
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  一、高细石灰石粉概况

  石灰石在自然界最普遍存在的矿产资源,是被广泛应用的非金属矿产材料,石灰石经超细粉磨后,被广泛应用在水泥、环保脱硫、玻璃、造纸、油漆、涂料、饲料等现代工业中。

  伴随着工业化进程的快速推进和环境政策的严格约束,脱硫设施成为燃煤项目的必配。石灰石因其固有的化学属性被广泛用作脱硫剂。

  无论是干法脱硫还是湿法脱硫工艺,都是用石灰石中的钙,通过反应将燃煤中的硫分固化,减少或避免其经过燃烧排入大气。

  干法是将石灰石粉和煤粉按比例混合后投入锅炉燃烧,将硫分固化:CaCO3=CaO+CO2;S+O2=SO2;CaO+SO2=CaSO4。

  湿法是用石灰石浆液作为吸收剂与燃煤烟气中的SO2气体反应生成硫酸钙:2CaCO3+2SO2+4H2O+O2=2CaSO4·2H2O+2CO2。

  反应过程中,石灰石粉越细,反应接触面越大,反应速率越高,石灰石利用率及脱硫效率越高。

  水泥行业将高细石灰石粉,用作混凝土掺和料,具有改善混凝土结构,增强混凝土和易性,提高低温下混凝土抗硫酸盐侵蚀性的作用。

  为提高资源利用效率,2014年9月1日我国开始实施GB/T30190-2013《石灰石粉混凝土》标准。

  目前用于制备石灰石粉的工艺主要有:湿法球磨、干法球磨、干法雷蒙磨等,无论是325目筛余5%~10%,还是250目筛余5%~10%的细度标准,采用球磨或雷蒙磨粉磨都存在粉磨效率低、单台设备产量低等问题。

  GB/T30190-2013《石灰石粉混凝土》标准中,要求石灰石粉细度达到325目筛余≤15%。脱硫用石灰石粉也由250目筛余<10%,逐渐趋向细度325目筛余5%~10%。

  市场对石灰石粉的需求量和细度都在提高,相应的装备升级也势在必行。

  二、高细石灰石粉立磨设计

  立磨采用料床粉磨原理粉磨物料,具有单机生产能力大、工艺流程简单、粉磨效率高、节能环保等优点。

  立磨设计原理

  新乡市长城机械有限公司的生料立磨和矿渣立磨的优异性能已被市场检验,在粉磨镍渣、锰渣、钢渣、燃煤炉渣等方面的优异性能正在逐渐体现,基于以上不同物料粉磨的运行数据、实践经验、理论分析,结合石灰石的物料特性,我们研究开发出高细石灰石粉立磨。

  立磨粉磨过程使用自然风,避免了燃烧煤炭或天然气,彻底解决掉了企业因燃煤立项难、环评难,和燃天然气成本高的老大难题。

  设计方案要求:

  ① 用作脱硫剂的石灰石粉,可高效生产250目筛余5%~10%和325目筛余5%~10%两种细度产品;

  ② 用作混凝土掺合料的石灰石粉,325目筛余≤15%。

  通过生产参数的调整,满足产品差异化要求。

  入磨原料条件:

  在无外界热源供热的前提下,原料水分≤1.5%。

  石灰石中等易磨性邦德功指数11Kwh左右,粒度95%≤30mm,Max.40mm。

  立磨机功能

  (1)磨盘转速及磨辊尺寸设计

  落到磨盘中央的物料,在磨盘旋转的作用下,受离心力而向磨盘边缘移动,在此过程中被磨盘上圆周方向均匀分布的磨辊多次作用力而粉碎。

  物料在向磨盘边缘移动的速度决定了物料被磨辊作用力的次数;被作用力的次数极大程度上决定了成品的细度。

  物料在向磨盘边缘移动的速度也决定了单位时间内通过磨盘的物料量,影响着立磨的台时产量。

  磨盘转速

  物料的物理特性会对其在磨盘上的移动速度有影响。

  磨盘的转速,极大程度上影响着物料在磨盘上的移动速度。

  所以,磨盘转速要结合物料的特性,平衡好成品细度与产量。

  立磨粉磨高细石灰石粉,首先要保证石灰石粉的细度,在此前提下考虑粉磨效率、磨机产量,稳定料床,平稳运行。围绕这些设计核心问题确定磨盘转速及配套磨辊的尺寸。

  高细石灰石粉立磨的磨盘转速较低,磨辊尺寸加大。

  (2)调整不同部位风速控制

  不同物料粉磨后,粒径大小不同,颗粒重量不同,气固两相流的浓度不同,要实现一定粒径的颗粒的输送,立磨腔体各部位需要有足够的风速,但过高的风速会增加磨内阻力,影响系统风机能耗。

  (2)调整不同部位风速控制

  更因没有外部热源提供热风,磨内通自然风,要充分考虑通风温度低的因素,调整磨机内部关键位置结构来控制风速,并通过计算机采用两相流计算技术优化流场设计。

  (3)优化选粉机结构

  针对石灰石粉高细度的特点,配套选粉机优化了对颗粒运动的控制,限制磨内出现无规则运动,优化了转子与导向叶片的间距、转子转速、动静叶片数量以及几何尺寸,提高选粉机筛分效率。

优化选粉机结构

  三、无热源粉磨工艺流程

  粒度合格的石灰石由装载机铲入喂料斗,过棒闸和给料机后经皮带输送至板链式斗提机,提升机将物料提至中间仓;石灰石从中间仓卸下经定量给料机计量后,由皮带、提升送至锁风喂料机进入立磨。

  入磨物料随磨盘旋转从中心向边缘运动,同时受到磨辊作用力而粉磨,粉磨后的石灰石粉在磨盘边缘处被抛洒分散,并被通过风环的气体带起,粗粉回到磨盘再粉磨,经选粉机分选出的合格细粉由气流带入袋式收尘器,固气分离收集后由空气输送斜槽送至提升机送入微粉库存储。

  粉磨车间工艺流程图:

粉磨车间工艺流程

  粉磨过程没有外部热源提供热量,烘干石灰石水分的热量只有粉磨做功过程的发热,因此必须控制入磨石灰石水分≤1.5%。

粉磨过程

  主机设备参数:

序号 名称 参数选定 备注
1 立磨型号 GRMR34.31  
2 磨盘直径 3400mm  
3 磨辊数量 3个  
4 主电机功率 10kv,1400kw  
5 选粉机电机 132kw  
6 入磨风温 常温  
7 设计产量 325目筛余5%~10%:70t/h
250目筛余5%~10%:90t/h
 

设备名称 参数 年产100万吨
收粉器 结构类型:

处理风量:
气箱脉冲

220,000m3/h
系统风机 风 量:
全 压:
电机功率:
220,000m3/h
10500 pa
900kw

  四、运行效果和优势对比

  我公司推出的年产45万吨高细石灰石粉脱硫剂立磨生产线,系统运行稳定、效率高、能耗低。生产的石灰石粉完全符合国标要求;生产的脱硫剂石灰石粉品质得到电厂等用户的高度认可。  

  生产线主要指标:

序号 指标名称 单位 数据 备注
1 系统产量 t/h ≥70  
2 产品细度   325目90%通过  
3 系统总装机容量 kw 2930  
4 产品综合电耗 kWh/t ≤32  
5 劳动定员 20  
6 全员劳动生产率 t/人·a 22500  

  立磨粉磨的优势:

  干法球磨粉磨,工艺流程复杂,粉磨效率低下,系统扬尘点多。雷蒙磨单台产量低,不便于大规模生产,系统易损件多,设备故障率高,需厂房内布置,周边环境较差。

  立磨工艺系统先进,系统负压状态运行,不存在粉尘外逸现象。

  立磨粉磨与球磨机、雷蒙磨粉磨系统对比:

对比项目 立磨方案 球磨方案 雷蒙磨方案
磨机规格 GRMS34.3 φ4.0×11m HGM4528
产品规格 325目D90 325目D90 325目D90
生产能力 70t/h 35t/h 7 t/h
产品综合电耗 kWh/t ≤32  
产品电耗 32kwh/t 55kwh/t 50kwh/t
允许入磨
物料粒度
95%≤30mm
Max.40mm
≤25mm ≤10mm
主电机功率 1400kw 1500kw 132kw
总装机功率 2930kw 2200kw 400kw

  总结:

  ■立磨粉磨高细石灰石粉,系统运行高效稳定,完全可以省去外部热源,给企业立项申报减少麻烦。

  ■与其它粉磨石灰石系统相比,立磨系统可降低电耗20%~40%。单机生产能力较雷蒙磨可提高10数倍,可很好地满足高细石灰石粉大规模工业化生产的需要。

  高细石灰石粉立磨的推广,必将促进生产企业迅速扩大规模,降低能耗和费用,确保石灰石粉行业环保运行、清洁生产。

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