В области десульфуризации дымовых газов (ДСГ) на угольных электростанциях процесс мокрой десульфуризации с использованием известняка и гипса является наиболее отработанной и широко применяемой технологией контроля выбросов SO₂ во всем мире, с более чем 90% тепловых электростанций в Китае, применяющих данный процесс. Поскольку известковый порошок является основным десульфурирующим агентом, качество его подготовки напрямую влияет на эффективность десульфуризации. вертикальная вальцовая мельница (VRM), обладая такими уникальными преимуществами, как высокая эффективность, энергосбережение и экологичность, становится основным выбором для переработки порошка известняка, используемого в процессах десульфуризации. В данной статье представлен всесторонний анализ технологической схемы, подбора оборудования и основных преимуществ использования VRM для переработки известняка, применяемого в процессах десульфуризации.

1. Почему для десульфуризационного известняка требуется обработка методом VRM?

Размер частиц известняковой пудры имеет решающее влияние на эффективность десульфуризации. Чем мельче размер частиц, тем больше удельная поверхность, и тем благоприятнее это для поглощения SO₂. В настоящее время к мелу, используемому для десульфуризации, обычно предъявляется требование, чтобы его степень измельчения составляла 95% — проходит через сито с размером ячейки 250 меш или более; 90% — проходит через сито с размером ячейки 325 меш. Известняковый порошок, измельчённый до размера 325 меш, обеспечивает ещё более высокую эффективность десульфуризации.

В Китае существует три основных метода получения порошка известняка для десульфуризации: сухой трубопрокатный стан шлифование, мокрая шаровая мельница шлифование и сухое шлифование VRM. Традиционные шаровые мельницы характеризуются высоким энергопотреблением, высоким уровнем шума и значительными требованиями к занимаемой площади. В отличие от них, мельница VRM работает по принципу “межчастичного измельчения в слое” и объединяет в себе дробление, сушка, измельчение, сортировка и транспортировка в единый узел, что обеспечивает непрерывную и интенсивную работу.

В последние годы, в связи с растущим спросом на мелкодисперсный известняковый порошок, а также в целях энергосбережения и сокращения выбросов, всё больше электростанций внедряют установки VRM для переработки известняка, используемого в процессах десульфуризации. В настоящее время технологии производства VRM в Китае значительно усовершенствовались, а их надежность неоднократно подтверждалась при подготовке цементной сырьевой смеси, измельчении мелкого порошка в промышленности неметаллических минералов, а также при подготовке пылеобразного угля на электростанциях и металлургических заводах.

2. Основные преимущества переработки десульфурирующего известняка с помощью установки VRM

2.1 Значительная экономия энергии

Система VRM работает по принципу межчастичного измельчения в слое, что позволяет снизить энергопотребление на 30%–40% по сравнению с традиционными шаровыми мельницами. Потребляемая мощность системы измельчения составляет 20%–30% нижний чем у шаровой мельницы, причем экономия становится ещё более заметной по мере увеличения влажности сырья. Крупные установки VRM (например, HLM3400) могут обеспечить производительность одной установки на уровне 100–120 т/ч. Эксплуатационные расходы VRM ниже, а экономия электроэнергии составляет более 25% по сравнению с шаровыми мельницами, а срок окупаемости инвестиций, как правило, составляет в течение шести месяцев.

2.2 Упрощённая схема технологического процесса

VRM оснащен встроенным классификатором, что исключает необходимость в использовании внешнего классификатора и упрощает технологический процесс. От сырья до готовой продукции система состоит всего из четырёх основных компонентов: оборудование для подачи сырья, система подачи горячего газа, вертикальная вальцовая мельница и оборудование для сбора готовой продукции.

2.3 Компактные размеры

Система VRM занимает более чем на 30% меньше площади по сравнению с системой шаровых мельниц, что позволяет сократить затраты на строительные работы и соответствует требованиям к компактной планировке современных электростанций.

2.4 Однородность размера частиц

Известняковый порошок, производимый установкой VRM, имеет однородный размер частиц, что благоприятно сказывается на последующих химических реакциях десульфуризации. При измельчении порошка до более мелких фракций на работу VRM не влияют электростатические эффекты, которые могут привести к чрезмерному измельчению.

2.5 Высокая эффективность сушки

Система VRM может напрямую обрабатывать материалы с содержанием влаги до 15%. Если в качестве источника тепла используется пар, поступающий с электростанции, то он может еще больше сократить загрязнение, связанное с использованием угля, и снизить эксплуатационные расходы.

3. Подробная технологическая схема переработки известняка для десульфуризации с использованием установки VRM

Весь процесс можно разделить на четыре основных этапа: подготовка сырья, измельчение, сортировка и сбор, а также хранение и транспортировка готовой продукции.

Этап 1: Подготовка сырья

Известняк для десульфуризации обычно поступает на завод в виде кусковой руды, размер частиц которой, как правило, составляет менее 20 мм. Сырье сначала подвергается первичному дроблению; если куски слишком крупные, для грубого и среднего дробления используется щековая или ударная дробилка.

Дробленый известняк хранится в специальном бункере для щебня (碎石仓) с клапаном в нижней части и регулируемыми электронными ленточными весами, которые контролируют скорость подачи. Ленточные весы дозируют заданное количество известняка в соответствии с потребностями системы. После удаление железа, материал подается в VRM с помощью ковшового элеватора и ротационного питателя с функцией воздушного шлюза.

Этот этап также включает испытания сырья, для чего требуется анализ известняка на Содержание CaO, состав примесей и влажность для обеспечения стабильного качества.

Этап 2: Операция измельчения (основной этап)

После поступления в VRM материал под действием вращающегося шлифовального стола подается в зазор между шлифовальными валками и столом. Под давлением гидравлической системы валки оказывают сжатие, сдвиг и измельчение воздействует на материал, обеспечивая эффективное измельчение. При вращении стола материал перемещается от центра к краю, подвергаясь дроблению под действием вальцов.

Одновременно горячий воздух из генератора горячего газа поступает в мельницу снизу, создавая внутренний циркулирующий воздушный поток, который одновременно высыхает материала и способствует его транспортировке. Горячий воздух вырабатывается специальным генератором горячего газа, который, в зависимости от условий работы станции, может работать на угле или мазуте. На некоторых электростанциях непосредственно используются паровые теплообменники, что позволяет в полной мере задействовать паровые ресурсы станции.

В случае известняка — неметаллического минерала средней твёрдости — система VRM обеспечивает высокую эффективность измельчения, низкое удельное энергопотребление и точный контроль размера частиц.

Этап 3: Классификация и сбор

Измельчённый материал переносится воздушным потоком в высокоэффективный классификатор для сепарации. Классификатор регулирует конечную степень измельчения путем изменения скорости вращения ротора. Как правило, для десульфуризации требуется известковый порошок со степенью просеивания 95% с размером частиц не более 250 меш или 90% с размером частиц не более 325 меш.

Крупные частицы, не соответствующие требованиям к степени измельчения, возвращаются на стол измельчения для повторного измельчения, образуя контур замкнутого цикла что обеспечивает равномерное распределение частиц по размеру и высокую реакционную способность конечного продукта. Квалифицированный мелкий порошок переносится воздушным потоком в высокоэффективный мешочный фильтр, где он собирается под отрицательным давлением для разделения газа и твердого вещества. Эффективность сбора может достигать 99.99%, что позволяет добиться практически нулевых выбросов пыли.

Этап 4: Хранение и транспортировка готовой продукции

Собранный известковый порошок транспортируется винтовым конвейером или пневматической системой транспортировки в силосы для готовой продукции, где он хранится. Силосы оснащены разгрузочными устройствами в нижней части. В зависимости от потребностей системы десульфуризации известковый порошок дозируется и подается в систему приготовления шлама.

Известняковый порошок смешивают с водой для получения известняковой суспензии, которую затем распыляют в башню сероочистки, где она вступает в химическую реакцию с SO₂ в дымовых газах, в результате чего образуется гипс и происходит десульфуризация.

4. Руководство по выбору оборудования

4.1 Рекомендуемые модели VRM

Вертикальная мельница HLM специально разработана для измельчения известняка, используемого в процессах десульфуризации, и отличается следующими особенностями: низкое энергопотребление, низкий износ и стабильная работа. В ультрамелкой вертикальной мельнице HLMX используется комбинированный динамико-статический классификатор, позволяющий регулировать степень измельчения продукта в пределах диапазона от 325–2500 меш (5–40 мкм) .

4.2 Основные факторы выбора

При выборе следует учитывать следующие параметры:

• Требования к мощности: Для крупномасштабного непрерывного производства производительностью более 20 т/ч предпочтительна установка VRM.
• Характеристики сырья: При влажности ≤5% требуется сушка.
• Требования к степени измельчения: Для мокрой системы десульфуризации необходимо в первую очередь обеспечить, чтобы ≥90% проходило через сито с размером ячейки 325 меш.
• Условия на объекте: Система VRM требует наличия системы отвода горячих газов и крупного пылеуловителя, при этом высота здания должна составлять ≥15 м.

Для электростанций с годовой пропускной способностью свыше 100 000 тонн преимущество технологии VRM по удельному энергопотреблению на тонну может компенсировать разницу в первоначальных инвестициях в течение шести месяцев.

5. Охрана окружающей среды и интеллектуальное управление

Вся система оснащена платформа автоматизированного управления которая в режиме реального времени контролирует такие параметры, как давление измельчения, расход воздуха, температура и сила тока, обеспечивая стабильную и энергоэффективную работу. Кроме того, данное оборудование отличается такими преимуществами, как простота обслуживания и компактность.

С точки зрения охраны окружающей среды система работает в соответствии с полностью закрытая система с отрицательным давлением условиям и оснащена высокоэффективным импульсно-струйным рукавным фильтром, что позволяет добиться практически нулевых выбросов пыли.

Переработка десульфуризационного известняка с помощью вертикальной вальцовой мельницы представляет собой передовое технологическое решение, которое объединяет высокоэффективное измельчение, энергосбережение, точная классификация и экологически безопасная эксплуатация. Начиная с подготовки сырья и заканчивая транспортировкой готовой продукции, система VRM благодаря научно обоснованной и непрерывной технологической схеме отвечает строгим требованиям крупных промышленных предприятий, таких как электростанции и металлургические заводы, в отношении степени измельчения десульфурирующего агента, его реакционной способности и пропускной способности. Будь то новые проекты по десульфуризации или модернизация существующих технологических процессов, технология переработки VRM заслуживает серьезного внимания.