CN103878057B - 一种循环流化床炉内脱硫用石灰石粉体制备的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环流化床炉内脱硫用石灰石粉体制备的新工艺，主要包括如下流程：将石灰石块料通过加料系统加入立式复合破碎机进行粗粉碎到5mm以下并进入控制性粉碎主机加料系统进入控制性粉碎主机粉碎(其中，控制性粉碎主机的动力为螺茨鼓风机气源再用电厂工业余热加热后的低压压缩空气)；粉碎后的物料由气力输送至分级机分级，粗粉由系统自动回落至控制性粉碎主机再次粉碎，成品由气力输送至高温布袋除尘器收集，再由螺旋输送机将收集好的成品与煤粉按比例一起送入循环流化床锅炉进行燃烧和脱硫；经高温布袋收集器过滤后的干净气体由引风机引致交换系统制备生活热水。本发明具有成品率高、能耗低、合理利用工业余热、切实体现节能减排等特点。

Description

一种循环流化床炉内脱硫用石灰石粉体制备的工艺

技术领域

本发明涉及一种循环流化床炉内脱硫用石灰石粉体制备的工艺，属节能减排与粉体设备技术应用领域；

背景技术

1.工业余热利用

在电厂、钢厂、建材、化工、有色等行业存在大量的工业余热，都存在丰富的余热资源。余热资源占燃料消耗量的17％～67％，其中可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％，而我国工业余热回收率仅为33.5％，浪费相当严重。这些余热目前的主要利用方式有两种：一是余热发电，但目前余热发电效率低(大部分为20％)，且多为一种间歇性电力，电力大多数只能在企业内消化，消化不了的电力只能浪费；二是转换成热能利用，主要用于物料的烘干和取暖(多在寒冷地区)，但这种方式只能就近使用，用量有限，余热浪费严重，同时也污染环境，也同时说明我国工业领域余热资源回收利用潜力巨大。

2.循环流化床锅炉炉内干法脱硫

循环流化床燃烧是一种燃烧生化物的燃烧技术，它的基本原理是床料在流化状态下进行燃烧。因其可广泛应用于燃用劣质燃料及常规原煤(无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤)、煤矿洗选下来的煤矸石、洗中煤和煤泥等劣质煤及燃用石油焦和造气炉渣等劣质燃料的发电厂或热电厂。进入21世纪后，循环流化床锅炉已经迈上了200MW的台阶，且发展迅猛，国外到了2006年后，已发展到了400MW以上的水平，例如F.W.公司生产的460MW超临界压力循环流化床锅炉。截止到2009年，国内已经订货的300MW及以上的循环流化床锅炉已达50台以上，其中其中已经投产运行的有11台套。

循环流化床锅炉可广泛应用于燃用劣质燃料及常规原煤(无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤)、煤矿洗选下来的煤矸石、洗中煤和煤泥等劣质煤及燃用石油焦和造气炉渣等劣质燃料的发电厂或热电厂。特别适于常规锅炉不能燃用的燃料，如高硫煤、低灰熔点煤、高水分褐煤、极低挥发分无烟煤、高灰分劣质煤和高硫分石油焦等。循环流化床锅炉技术符合国家的环保政策及能源政策，可满足污染排放要求并能进行充分的灰渣综合利用，经济效益和社会效益明显，具有极大的市场潜力和广阔的推广前景。

循环流化床锅炉燃料中的硫在燃烧过程中与氧气反应生成氧化物主要是SO2，脱硫工艺就是锅炉尾气中的有害气体SO2。SO2排放总量和工业SO2排放量均在2006年达到顶点，已超过2500万吨，往后开始逐年下降。到2010年，由于煤炭消费量增幅较大，造成SO2排放量略有反弹，达到2295万吨。2010年用于脱硫的石灰石耗量约1794-1886万吨。

循环流化床锅炉技术符合国家的环保政策及能源政策，可满足污染排放要求并能进行充分的灰渣综合利用，经济效益和社会效益明显，具有极大的市场潜力和广阔的推广前景。但燃烧过程中产生的SO2制约其发展，因此如何提高循环流化床锅炉脱硫效率是有效推广应用的前提。目前石灰石炉内干法脱硫是循环流化床脱硫的主要方式，影响其脱硫效率的主要原因之一就是石灰石的粒度分布。粒径越大，则未反应的脱硫剂就越多，脱硫剂利用率也就越低，在加入的石灰石量相同时，脱硫效率自然就低。粉体太细会使得细粉从炉床飞出，相当多的细粉粒子无法被旋风分离器捕捉送回，因而这一部分粒子的利用效率并不高。

3.循环流化床炉内干法脱硫用石灰石粉体的制备

研究表明循环流化床炉内干法脱硫用石灰石粉体的粒度在d₁₀≥0.2mm，

d₉₀≤1mm时，脱硫效率最高，且脱硫副产物的使用性能最好。

传统石灰石粉体制备方法大都通过机械磨机方式来实现，常用的机械粉碎设备主要有立磨、球磨机、机械冲击磨等。这些方法主要有以下缺点：

(1)设备能耗高，加工成本在36.7-39.2元/T；

(2)粒度分布宽、细粉多，生产d₁₀≥0.2mm，d₉₀≤1mm这个段的成品率低，仅有60％-70％左右，导致石灰石利用率低、脱硫成本高、脱硫效率低且影响脱硫副产物后续使用性能；

(3)粉碎后的物料中含铁等金属杂质，含量在3000-9000PPM，影响炉膛燃烧温度；

(4)冷的石灰石进入炉膛脱硫时会影响炉膛温度。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前上述技术背景的不足，提供一种循环流化床炉内脱硫用石灰石粉体制备的工艺，集控制性粉碎主机、电厂工业余热利用、循环流化床炉内干法脱硫三种工艺相结合，具有成品率高、能耗低、合理利用工业余热、切实体现节能减排等特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种循环流化床炉内脱硫用石灰石粉体制备的工艺，包括如下工艺流程：

1)控制性粉碎主机粉碎的动力为螺茨鼓风机产生的低压压缩空气(压力为2-5KPa)再经过电厂工业余热加热后的低压压缩空气，具有低能耗、且合理利用工业余热等特点；

2)将石灰石原块料通过加料系统加入立式复合破碎机进行粗粉碎到5mm以下的颗粒；

3)将步骤2)所得的5mm以下颗粒经过加料系统加入控制性粉碎主机进行粉碎，粉碎后的物料由气力输送至分级机分级得到粗粉和成品；

4)步骤3)所得的粗粉由自循环系统自动进入控制性粉碎主机再次粉碎，粉碎后的物料重复步骤3)；

5)步骤3)所得的成品由气力输送至高温布袋除尘器收集；

6)步骤5)所收集的成品由螺旋给料机与煤粉一起按比例一起送入循环流化床锅炉进行燃烧和脱硫；

7)经高温布袋收集器过滤后的干净高温气体由引风机引致交换系统制备生活热水。

所述步骤1)中控制性粉碎主机的粉碎动力为螺茨鼓风机产生的低压压缩空气(压力为2-5KPa)再经过电厂工业余热加热后的高温、低压压缩空气；有利于合理利用工业余热，切实实现节能减排；

所述步骤1)中的工业余热参数为：温度200℃以上；

所述步骤1)中控制性粉碎主机的粉碎动力为温度100℃-300℃、压力2-10KPa的高温、低压压缩空气。用余热加热后的压缩空气动能比常温的动能增加了30％以上，粉碎能耗可节省20-50％；；

所述步骤1)中的工业余热是高温的烟气、余热蒸汽、和余热锅炉产生的过热蒸汽等其中的任一种。

所述步骤3)中的控制性粉碎主机通过同轴心亚音速喷嘴加速颗粒碰撞来实现石灰石的粉碎，亚音速喷嘴出口速度调节，可以控制粉碎强度，从而提高某个特定粒度段粉体的成品率；

所述步骤2)中所述石灰石块料经立式复合破粗粉碎到5mm以下再进入控制性粉碎主机粉碎；

所述步骤5)中的石灰石粉产品物料温度为60-120℃时，进入循环流化床炉内脱硫时对炉膛温度影响更小；

所述步骤5)中的石灰石粉体铁杂质增量可以控制在100PPM以下，有利于保持炉膛温度；

本发明的有益效果为：

1.能耗低：利用螺茨风机的低能耗气源并通过电厂工业余热加热提高粉碎动能，具有低能耗、高产量的特点，同时实现了余热利用，生产循环流化床炉内干法脱硫用石灰石粉体(d₁₀≥0.2mm，d₉₀≤1mm)的成本在6-10元/T；

2.成品率高：采用控制性粉碎主机通过同轴心亚音速喷嘴加速颗粒碰撞来实现石灰石的粉碎，亚音速喷嘴出口速度可调节，可以控制粉碎强度，减少粉碎过程中过细粉的产生，使石灰石产品的粒度更集中，从而有效提高脱硫效率。采用控制性粉碎主机生产d₁₀≥0.2mm，d₉₀≤1mm石灰石粉体的成品率在96％以上；

3.铁杂质含量低：石灰石粉中的铁杂质等金属增量在100PPM以下，有利于保持炉膛温度；

4.粉碎后物料温度高：以热空气为动力粉碎物料，粉碎后的物料温度可控制在60-120℃，进入循环流化床脱硫时对炉膛温度影响更小；

5.结合余热利用与节能减排：有机结合了控制性粉碎主机、电厂工业余热利用、循环流化床炉内于法脱硫三种工艺相结合，有效提高了石灰石在循环流化床锅炉中的脱硫效率，具有成品率高、能耗低、合理利用工业余热、切实体现节能减排等特点。

附图说明

图1本发明的工艺流程示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种循环流化床炉内脱硫用石灰石粉体制备的工艺如图1所示，由气源系统(包括螺茨鼓风机1、余热换热器3，各部分之间由管道连接)、粗粉碎系统(包括石灰石原料4、粗粉碎机5)、控制性粉碎主机(包括控制性粉碎主机加料机6、控制性粉碎主机粉碎主机7、分级机8、高温袋式收集器9、引风机10，各部分之间由管道连接)、循环流化床加料系统(循环流化床螺杆加料机11、高气密性星型下料阀14、循环流化床锅炉13，各部分之间由管道连接)、生活热水热交换器16、电气控制系统15等组成。气源系统与控制性粉碎主机之间通过管道连接。

工作时，物料由粗粉碎系统先粗粉碎到5mm以下再由控制性粉碎主机加料机加入控制性粉碎主机粉碎，控制性粉碎主机粉碎主机的动力为螺茨鼓风机产生的低压压缩空气再经工业余热加热后的高温低压空气，控制性粉碎主机粉碎后的所有物料先都通过分级机分级，分级后的粗粉由控制性粉碎主机内循环系统自动进入控制性粉碎主机再次粉碎，分级后的细粉通过分级机由后面的高温袋式收集器；通过袋式收集器收集的物料有循环流化床螺杆加料机将物料与煤粉按一定比例送入循环流化床锅炉燃烧，通过袋式收集器过滤后的干净高温空气进入生活热水热交换器制备生活热水。

其中，可以根据石灰石产品粒度、成品率和产量主要调节控制性粉碎主机粉碎主气源的粉碎压力(2-10KPa)和温度(100-300℃)；石灰石粉体的粒度可通过调节分级机的转速来调节。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种循环流化床炉内脱硫用石灰石粉体制备的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下流程：

1)控制性粉碎主机粉碎的动力为螺茨鼓风机产生的低压压缩空气，压力为2-5KPa，再经过电厂工业余热加热后的低压压缩空气；

2)将石灰石原块料通过加料系统加入立式复合破碎机进行粗粉碎到5mm以下的颗粒；

3)将步骤2)所得的5mm以下颗粒经过加料系统加入控制性粉碎主机进行粉碎，粉碎后的物料由气力输送至分级机分级得到粗粉和成品；

4)步骤3)所得的粗粉由自循环系统自动进入控制性粉碎主机再次粉碎，粉碎后的物料重复步骤3)；

5)步骤3)所得的成品由气力输送至高温布袋除尘器收集；

6)步骤5)所收集的成品由螺旋给料机与煤粉一起按比例一起送入循环流化床锅炉进行燃烧和脱硫；

7)经高温布袋收集器过滤后的干净高温气体由引风机引致交换系统制备生活热水。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤1)中控制性粉碎主机的粉碎动力为螺茨鼓风机产生的低压压缩空气，压力为2-10KPa，再经过电厂工业余热加热后的高温、低压压缩空气。

3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述的工业余热参数为：温度200℃以上；控制性粉碎主机的粉碎动力为温度100℃-300℃、压力2-10KPa的高温、低压压缩空气。

4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述的工业余热是高温的烟气、余热蒸汽、和余热锅炉产生的过热蒸汽中的任一种。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的控制性粉碎主机通过同轴心亚音速喷嘴加速颗粒碰撞来实现石灰石的粉碎。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤2)中所述石灰石块料经立式复合破粗粉碎到5mm以下再进入控制性粉碎主机粉碎。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的石灰石粉产品物料温度为60-120℃。

8.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述的控制性粉碎主机生产的石灰石粉体铁杂质增量控制在100PPM以下。