Im Bereich der Rauchgasentschwefelung (FGD) in Kohlekraftwerken ist die Nass-Rauchgasentschwefelungsverfahren mit Kalkstein und Gips ist die ausgereifteste und weltweit am häufigsten eingesetzte Technologie zur Begrenzung von SO₂-Emissionen, mit über 90% von Wärmekraftwerken in China, die dieses Verfahren einsetzen. Als zentrales Entschwefelungsmittel wirkt sich die Qualität der Kalksteinpulveraufbereitung direkt auf die Entschwefelungseffizienz aus. Die Vertikalwalzenmühle (VRM), … mit seinen einzigartigen Vorteilen wie hoher Effizienz, Energieeinsparung und Umweltschutz entwickelt sich zunehmend zur bevorzugten Wahl für die Aufbereitung von Kalksteinpulver zur Entschwefelung. Dieser Artikel bietet eine umfassende Analyse des Verfahrensschemas, der Anlagenauswahl und der wesentlichen Vorteile des Einsatzes von VRMs bei der Aufbereitung von Kalkstein zur Entschwefelung.

1. Warum ist eine VRM-Aufbereitung für Kalkstein zur Entschwefelung erforderlich?

Die Korngröße von Kalksteinpulver hat einen entscheidender Einfluss auf die Entschwefelungseffizienz. Je feiner die Partikelgröße, desto größer die spezifische Oberfläche und desto günstiger sind die Bedingungen für die SO₂-Absorption. Derzeit wird für Kalksteinpulver zur Entschwefelung in der Regel eine Feinheit von 95%, Durchgang durch 250-Mesh-Sieb oder darüber; 90%, Durchgang durch 325-Mesh-Sieb. Kalksteinpulver, das auf 325 Mesh gemahlen wurde, erzielt eine noch bessere Entschwefelungsleistung.

In China gibt es drei Hauptverfahren zur Herstellung von Kalksteinpulver für die Entschwefelung: trocken Rohrwalzwerk Schleifen, Nasskugelmühle Schleifen und Trocken-VRM-Schleifen. Herkömmliche Kugelmühlen zeichnen sich durch einen hohen Energieverbrauch, hohe Geräuschentwicklung und einen hohen Platzbedarf aus. Im Gegensatz dazu nutzt die VRM das Prinzip der “Interpartikel-Bettvermahlung” und integriert Zerkleinern, Trocknen, Mahlen, Klassieren und Fördern zu einer einzigen Einheit, wodurch ein kontinuierlicher und intensiver Betrieb ermöglicht wird.

In den letzten Jahren setzen immer mehr Kraftwerke aufgrund der steigenden Nachfrage nach feinerem Kalksteinpulver sowie der Notwendigkeit von Energieeinsparungen und Emissionsminderungen VRM-Anlagen für die Aufbereitung von Kalkstein zur Entschwefelung ein. Derzeit hat sich die chinesische VRM-Fertigungstechnologie erheblich verbessert, und ihre Zuverlässigkeit hat sich wiederholt bei der Aufbereitung von Zementrohmehl, der Feinvermahlung in der Nichtmetallmineralindustrie sowie bei der Aufbereitung von pulverisierter Kohle in Kraftwerken und Stahlwerken bewährt.

2. Wesentliche Vorteile der Aufbereitung von Kalkstein zur Entschwefelung mit einem VRM

2.1 Erhebliche Energieeinsparungen

Der VRM arbeitet nach dem Prinzip der Partikelbettvermahlung und senkt dadurch den Energieverbrauch um 30%–40% im Vergleich zu herkömmlichen Kugelmühlen. Der Stromverbrauch des Mahlsystems beträgt 20%–30% unten als die einer Kugelmühle, und die Einsparungen werden mit steigendem Feuchtigkeitsgehalt des Rohmaterials noch deutlicher. Große VRM-Anlagen (z. B. HLM3400) können eine Leistung pro Einheit von 100–120 t/h. Die Betriebskosten von VRMs sind geringer, wobei Energieeinsparungen von über 25% im Vergleich zu Kugelmühlen, und die Amortisationszeit beträgt in der Regel innerhalb von sechs Monaten.

2.2 Vereinfachter Prozessablauf

Das VRM verfügt über einen integrierten Klassierer, wodurch kein externer Klassierer mehr erforderlich ist und der Prozessablauf vereinfacht wird. Vom Rohmaterial bis zum Endprodukt besteht das System aus nur vier Kernkomponenten: Zuführanlagen, Heißgasversorgungssystem, Vertikalwalzenmühle und Produktauffangvorrichtungen.

2.3 Geringer Platzbedarf

Das VRM-System nimmt mehr als 30% weniger Fläche ein als eine Kugelmühlenanlage, wodurch die Baukosten gesenkt werden und die Anforderungen an eine kompakte Anordnung in modernen Kraftwerken erfüllt werden.

2.4 Gleichmäßige Partikelgröße

Das von einer VRM hergestellte Kalksteinpulver hat gleichmäßige Partikelgröße, was sich positiv auf die nachfolgenden chemischen Entschwefelungsreaktionen auswirkt. Bei der Feinmahlung wird das VRM nicht durch elektrostatische Effekte beeinträchtigt, die zu einer Übermahlung führen können.

2.5 Hohe Trocknungsleistung

Das VRM kann Materialien mit einem Feuchtigkeitsgehalt von bis zu 15%. Wenn Dampf aus dem Kraftwerk als Wärmequelle genutzt wird, kann er die durch Kohle verursachte Umweltverschmutzung weiter zu verringern und die Betriebskosten zu senken.

3. Detaillierter Prozessablauf der Kalksteinverarbeitung zur Entschwefelung mit einem VRM

Der gesamte Prozess lässt sich in vier Hauptphasen unterteilen: Rohstoffaufbereitung, Mahlvorgang, Klassierung und Sammlung sowie Lagerung und Förderung des Endprodukts.

Phase 1: Aufbereitung des Rohmaterials

Kalkstein zur Entschwefelung wird in der Regel als Stückerz in die Anlage eingebracht, wobei die Korngrößen im Allgemeinen unter 20 mm. Das Rohmaterial wird zunächst einer Vorzerkleinerung unterzogen; sind die Brocken zu groß, kommt ein Backenbrecher oder Prallbrecher für die Grob- und Mittelzerkleinerung zum Einsatz.

Der zerkleinerte Kalkstein wird in einem speziellen 碎石仓 (Steinspeicher) gelagert, der über ein Ventil an der Unterseite und eine einstellbare elektronische Bandwaage verfügt, die die Zufuhrmenge regelt. Die Bandwaage gibt je nach Bedarf des Systems eine festgelegte Menge Kalkstein ab. Nach Eisenentfernung, wird das Material über einen Becherwerk und einen Drehförderer mit Luftschleusenfunktion in den VRM befördert.

Zu dieser Phase gehört auch die Rohstoffprüfung, bei der der Kalkstein analysiert werden muss. CaO-Gehalt, Zusammensetzung der Verunreinigungen und Feuchtigkeit um eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten.

Stufe 2: Mahlvorgang (Kernstufe)

Nach dem Einlauf in die VRM wird das Material vom rotierenden Mahlscheibe in den Spalt zwischen den Mahlwalzen und der Scheibe geschleudert. Unter dem Druck des Hydrauliksystems üben die Walzen Pressen, Scheren und Mahlen auf das Material einwirken und so eine effiziente Zerkleinerung bewirken. Das Material wird während der Drehung vom Zentrum zum Rand des Tisches befördert und dabei von den Walzen zerkleinert.

Gleichzeitig strömt Heißluft aus einem Heißgasgenerator von unten in die Mühle ein und erzeugt so einen internen Luftkreislauf, der sowohl trocknet das Material und unterstützt den Materialtransport. Die Heißluft wird durch einen speziellen Heißgasgenerator erzeugt, der je nach Anlagenbedingungen mit Kohle oder Öl befeuert werden kann. Einige Kraftwerke nutzen direkt Dampfwärmetauscher und schöpfen so die Dampfressourcen der Anlage voll aus.

Bei Kalkstein, einem nichtmetallischen Mineral mittlerer Härte, bietet das VRM eine hohe Mahlleistung, einen geringen spezifischen Energieverbrauch und präzise Steuerung der Partikelgröße.

Phase 3: Klassifizierung und Erfassung

Das Mahlgut wird vom Luftstrom zur Trennung in den Hochleistungssichter befördert. Der Sichter steuert die Endfeinheit durch Anpassung der Rotordrehzahl. In der Regel wird Kalksteinmehl zur Entschwefelung benötigt, bei dem 95% eine Korngröße von 250 Mesh oder mehr und 90% eine Korngröße von 325 Mesh oder mehr aufweist.

Grobe Partikel, die die Anforderungen an die Feinheit nicht erfüllen, werden zur Nachmahlung auf den Mahlschüttel zurückgeführt und bilden einen geschlossener Regelkreis das eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung und eine hohe Reaktivität des Endprodukts gewährleistet. Das qualifizierte Feinpulver wird mit dem Luftstrom in einen Hochleistungs-Beutelfilter, wo es zur Gas-Feststoff-Trennung unter Unterdruck aufgefangen wird. Der Auffanggrad kann bis zu 99.99%, wodurch Staubemissionen nahezu auf Null reduziert werden.

Phase 4: Lagerung und Transport des Endprodukts

Das gesammelte Kalksteinpulver wird über eine Förderschnecke oder eine pneumatische Fördereinrichtung zu den Fertigproduktsilos transportiert und dort gelagert. Die Silos sind am Boden mit Austragsvorrichtungen ausgestattet. Je nach Bedarf der Entschwefelungsanlage wird das Kalksteinpulver dosiert und zur Schlammaufbereitungsanlage befördert.

Das Kalksteinpulver wird mit Wasser zu einer Kalkstein-Aufschlämmung vermischt, die anschließend in den Rauchgasentschwefelungsturm gesprüht wird, um dort chemisch mit dem SO₂ im Rauchgas zu reagieren, wodurch Gips entsteht und die Entschwefelung erreicht wird.

4. Leitfaden zur Auswahl der Ausrüstung

4.1 Empfohlene VRM-Modelle

Die Vertikalmühle HLM wurde speziell für das Mahlen von Kalkstein zur Entschwefelung entwickelt und zeichnet sich aus durch Geringer Energieverbrauch, geringer Verschleiß und stabiler Betrieb. Die ultrafeine Vertikalmühle HLMX verfügt über einen dynamisch-statischen Kombi-Klassierer, mit dem die Produktfeinheit innerhalb eines Bereichs von 325–2500 Mesh (5–40 μm) .

4.2 Wichtige Auswahlkriterien

Bei der eigentlichen Auswahl sollten die folgenden Aspekte berücksichtigt werden:

• Kapazitätsbedarf: Bei großen Serienproduktionen mit einer Leistung von mehr als 20 t/h wird das VRM bevorzugt.
• Eigenschaften des Rohmaterials: Bei einer Feuchtigkeit von ≤5% ist eine Trocknungsunterstützung erforderlich.
• Anforderung an die Feinheit: Bei der Nass-Rauchgasentschwefelung muss vorrangig sichergestellt werden, dass ≥90% die 325-Mesh-Siebgröße erfüllt.
• Bedingungen vor Ort: Das VRM erfordert ein Heißgassystem und einen großen Staubabscheider, wobei die Gebäudehöhe mindestens ≥ 15 m.

Bei Kraftwerken mit einem Jahresdurchsatz von mehr als 100.000 Tonnen kann der Vorteil des VRM hinsichtlich des spezifischen Stromverbrauchs pro Tonne die Differenz bei den Anfangsinvestitionen innerhalb von sechs Monaten ausgleichen.

5. Umweltschutz und intelligente Steuerung

Das gesamte System ist mit einem automatisierte Steuerungsplattform die Parameter wie Mahlkraft, Luftdurchsatz, Temperatur und Stromstärke in Echtzeit überwacht und so einen stabilen, energieeffizienten Betrieb gewährleistet. Die Anlage bietet zudem Vorteile wie eine einfache Wartung und einen geringen Platzbedarf.

Was den Umweltschutz betrifft, arbeitet das System nach folgenden Grundsätzen: vollständig gekapselter Unterdruck Bedingungen und ist mit einem hocheffizienten Puls-Jet-Beutelfilter ausgestattet, wodurch Staubemissionen nahezu auf Null reduziert werden.

Die Aufbereitung von Kalkstein zur Entschwefelung mit einer Vertikalwalzenmühle ist eine fortschrittliche Verfahrenslösung, die Folgendes vereint: hocheffiziente Zerkleinerung, Energieeinsparung, präzise Klassierung und umweltfreundlicher Betrieb. Von der Aufbereitung des Rohmaterials bis zum Transport des Endprodukts erfüllt das VRM-System durch einen wissenschaftlich fundierten und kontinuierlichen Prozessablauf die strengen Anforderungen großer Industrieanlagen wie Kraftwerke und Stahlwerke hinsichtlich Feinheit, Reaktivität und Durchsatz des Entschwefelungsmittels. Ob bei neuen Entschwefelungsprojekten oder bei der Modernisierung bestehender Prozesse – die VRM-Verarbeitungstechnologie verdient ernsthafte Beachtung.