论文部分内容阅读
摘要：石灰石浆液的性能是影响湿法烟气脱硫效率的主要因素，而浆液的浓度与粒度又是衡量其性能的两个重要指标。在湿式制浆过程中，旋流器的入口压力是决定浆液浓度与粒度的关键因素。因此，合适的旋流器压力可以提高浆液的性能，进而提高烟气脱硫效率。本文以某600MW火力发电厂湿式脱硫制浆系统作为研究对象，通过现场试验，研究了旋流器入口压力与浆液浓度及粒度的关系，找出了满足火力发电厂脱硫要求的浆液浓度及粒度对应的旋流器入口压力的调整规律，对取得最佳的旋流器入口压力，优化脱硫制浆具有重要的指导意义。
关键词：湿法烟气脱硫；旋流器压力；灰石浆液浓度；灰石浆液粒度
中国分类号：TQ文献标识符：A
0 引言
我国是以火电为主的燃煤大国，燃煤产生的二氧化硫是大气污染的主要来源。湿式石灰石—石膏法烟气脱硫技术具有技术成熟、可靠性高、操作简单等优点，被广泛应用于火力发电厂脱硫工艺。其中石灰石浆液的性能是影响其脱硫效率的主要因素之一[1,2]。因此，制备性能优良的石灰石浆液对提高脱硫效率、降低火力发电厂的SO2排放具有重要意义。
本文以某600MW火力发电厂湿式脱硫制浆系统作为研究对象，通过现场试验，研究了旋流器入口压力与顶流成品浆液浓度及粒度的关系，找出了满足火力发电厂脱硫要求的浆液浓度及粒度对应的旋流器入口压力之间的规律，对旋流器入口压力调整，优化脱硫制浆有着重要的指导意义[3-4]。
1 试验方案
1.1 制浆工艺分析及测点布置
火力发电厂湿式脱硫系统中的石灰石浆液是经石灰石破碎成一定粒径后，按照一定比例与水混合而制得的具有一定浓度的浆液。以某600MW火力发电厂的脱硫制浆工艺为例，石灰石经运料车卸载，通过振动给料机进入破碎机，被破碎成20～30mm的小块后被储存在石灰石储仓中；后经称重皮带称重，输送至球磨机与水混合进行制浆，制出后的浆液储输送至循环浆液箱中，通过浆液循环泵打至旋流器进一步分离。分离的顶流成品浆液存于供浆罐中作为备用，底流浆液为不合格浆液，重新返回磨机研磨。工业要求顶流浆液浓度在20％～30％的范围内，粒度为通过325目达90％以上。而影响顶流浓度的主要因素有：给料量、给水量、旋流器沉沙嘴的直径、旋流器的压力等[5]。其中旋流器的压力是影响其重要因素之一，研究其与顶流浓度和粒度之间的关系对提高石灰石浆液的性能有重大的意义[6]。
为了研究其关系，在制浆系统中，对各个重要的影响因素均布置相应的测点进行试验测试。图1为湿法制浆工艺工艺流程及测点分布图。
1.2试验仪器设备
浓度测试采用的是HB43卤素水份测定仪（精确度为0.3％）。其具有操作简便,快速,准确度较高,浆液烘干后可直接读取浓度值等优点。HB43卤素水份测定仪利用卤素加热单元，加热迅速，缩短了干燥时间，可以在较短的时间里得出检测结果，测定重复性好，对样品需求量少。配有计算机接口可以进行数据的传递和保存。
粒度测试采用的是马尔文2000激光粒度仪，该仪器采用微处理器控制，利用激光测定颗粒的体积比（假设粒子为球型），通过计算机程序算出其测定范围内各种颗粒的比率以及比表面积和平均粒径。可以连续测定多次取平均数值，结果可以保存并且以曲线方式给出粒度分布。
其它参数测量采用现场测量仪表并经过严格校验。
1.3 试验方法
1.3.1试验工况点选择
以某600MW火力发电厂经常运行工况作为研究工况。通过改变漩流器入口压力来改变顶流浓度与颗粒度的大小。通过现场取样，实验室分析取得相应试验参数。如表1所示为试验工况点。
1.3.2试验步骤
（1）启动球磨机制浆，让其按正常负荷运行一段时间，至各参数稳定。
（2）改变工况，运行稳定半个小时后对顶流及底流浆液进行取样并记录取样序号与时间。
（3）改变工况点，重复步骤2。直至记录完所有工况点的取样。
1.3.3注意事项
（1）试验过程中实时监测循环浆液箱的液位，不能超过其临界液位，以免发生意外事故。
（2）试验过程中实时监测循环浆液箱浆液与顶流的密度值，把漩流器压力控制在一个合适的范围，以保证脱硫效率。
（3）试验过程中漩流器压力不能调得太低，否则容易使得密度计堵塞。
（4）浆液pH值必须实时检测，控制在合适的范围。
2 试验结果及分析
2.1试验结果
试验样品经浓度仪与粒度仪测试的结果如表1所示
2.2旋流器压力与浓度和粒度之间的关系
在电厂制浆过程中，保持给料量、给水量、尘沙嘴口径不变，并在满足工艺要求的钢球装载量下，测定不同的旋流器压力与浆液浓度和粒度之间的变化关系。
旋流器压力与浆液顶流浓度的关系如图2所示。在70 kPa ～100 kPa之间，顶流浓度随着压力的增加而减小；在100 kPa～110 kPa之间，顶流浓度随着压力的增大而增大。
旋流器压力与浆液底流浓度的关系如图3所示。底流浆液的浓度随旋流器入口压力的增大而增大。
测试得浆液的颗粒直径随压力的变化关系。图4为顶流粒度(＜5 µm)比率随旋流器入口压力的变化；图5为顶流粒度(＜75 µm)比率随旋流器入口压力的变化。由图4、图5可知，顶流浆液的颗粒直径小于5 µm所占的比例与小于75 µm所占的比例均随压力的增加而增加。
3 结论
（1）在其它影响因素不变的情况下，旋流器入口压力在70kPa～100kPa范围内，顶流的浓度随旋流器的压力的增大而減少，在100kPa～110kPa范围内顶流的浓度随旋流器的压力的增大而增大。此规律可以指导制备最佳浓度浆液的旋流器压力调整策略。
（2）在电厂湿法制浆过程中，旋流器底流浆液浓度越大，重返球磨机的浆液量就多，使球磨机的电耗增加。在其它影响因素不变的情况下，旋流器入口压力由70kPa～110kPa范围内变化时，底流浓度随压力增大而增大。所以此规律对调节旋流器压力、得到合理底流浆液浓度进而节约电能也有着实际指导意义。
（3）在给料量、给水量、尘沙嘴口径、钢球装载量一定的情况下，旋流器压力在70kPa～110 kPa测得粒度符合工艺要求，浆液性能的稳定。在此压力范围内，可以使浆液性能进一步得到优化。
（4）试验研究得到的浆液浓度和粒度与旋流器入口压力之间的变化规律，对合理调整旋流器入口压力，优化脱硫制浆有着重要的指导意义[7]。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：湿法烟气脱硫；旋流器压力；灰石浆液浓度；灰石浆液粒度
中国分类号：TQ文献标识符：A
0 引言
我国是以火电为主的燃煤大国，燃煤产生的二氧化硫是大气污染的主要来源。湿式石灰石—石膏法烟气脱硫技术具有技术成熟、可靠性高、操作简单等优点，被广泛应用于火力发电厂脱硫工艺。其中石灰石浆液的性能是影响其脱硫效率的主要因素之一[1,2]。因此，制备性能优良的石灰石浆液对提高脱硫效率、降低火力发电厂的SO2排放具有重要意义。
本文以某600MW火力发电厂湿式脱硫制浆系统作为研究对象，通过现场试验，研究了旋流器入口压力与顶流成品浆液浓度及粒度的关系，找出了满足火力发电厂脱硫要求的浆液浓度及粒度对应的旋流器入口压力之间的规律，对旋流器入口压力调整，优化脱硫制浆有着重要的指导意义[3-4]。
1 试验方案
1.1 制浆工艺分析及测点布置
火力发电厂湿式脱硫系统中的石灰石浆液是经石灰石破碎成一定粒径后，按照一定比例与水混合而制得的具有一定浓度的浆液。以某600MW火力发电厂的脱硫制浆工艺为例，石灰石经运料车卸载，通过振动给料机进入破碎机，被破碎成20～30mm的小块后被储存在石灰石储仓中；后经称重皮带称重，输送至球磨机与水混合进行制浆，制出后的浆液储输送至循环浆液箱中，通过浆液循环泵打至旋流器进一步分离。分离的顶流成品浆液存于供浆罐中作为备用，底流浆液为不合格浆液，重新返回磨机研磨。工业要求顶流浆液浓度在20％～30％的范围内，粒度为通过325目达90％以上。而影响顶流浓度的主要因素有：给料量、给水量、旋流器沉沙嘴的直径、旋流器的压力等[5]。其中旋流器的压力是影响其重要因素之一，研究其与顶流浓度和粒度之间的关系对提高石灰石浆液的性能有重大的意义[6]。
为了研究其关系，在制浆系统中，对各个重要的影响因素均布置相应的测点进行试验测试。图1为湿法制浆工艺工艺流程及测点分布图。
1.2试验仪器设备
浓度测试采用的是HB43卤素水份测定仪（精确度为0.3％）。其具有操作简便,快速,准确度较高,浆液烘干后可直接读取浓度值等优点。HB43卤素水份测定仪利用卤素加热单元，加热迅速，缩短了干燥时间，可以在较短的时间里得出检测结果，测定重复性好，对样品需求量少。配有计算机接口可以进行数据的传递和保存。
粒度测试采用的是马尔文2000激光粒度仪，该仪器采用微处理器控制，利用激光测定颗粒的体积比（假设粒子为球型），通过计算机程序算出其测定范围内各种颗粒的比率以及比表面积和平均粒径。可以连续测定多次取平均数值，结果可以保存并且以曲线方式给出粒度分布。
其它参数测量采用现场测量仪表并经过严格校验。
1.3 试验方法
1.3.1试验工况点选择
以某600MW火力发电厂经常运行工况作为研究工况。通过改变漩流器入口压力来改变顶流浓度与颗粒度的大小。通过现场取样，实验室分析取得相应试验参数。如表1所示为试验工况点。
1.3.2试验步骤
（1）启动球磨机制浆，让其按正常负荷运行一段时间，至各参数稳定。
（2）改变工况，运行稳定半个小时后对顶流及底流浆液进行取样并记录取样序号与时间。
（3）改变工况点，重复步骤2。直至记录完所有工况点的取样。
1.3.3注意事项
（1）试验过程中实时监测循环浆液箱的液位，不能超过其临界液位，以免发生意外事故。
（2）试验过程中实时监测循环浆液箱浆液与顶流的密度值，把漩流器压力控制在一个合适的范围，以保证脱硫效率。
（3）试验过程中漩流器压力不能调得太低，否则容易使得密度计堵塞。
（4）浆液pH值必须实时检测，控制在合适的范围。
2 试验结果及分析
2.1试验结果
试验样品经浓度仪与粒度仪测试的结果如表1所示
2.2旋流器压力与浓度和粒度之间的关系
在电厂制浆过程中，保持给料量、给水量、尘沙嘴口径不变，并在满足工艺要求的钢球装载量下，测定不同的旋流器压力与浆液浓度和粒度之间的变化关系。
旋流器压力与浆液顶流浓度的关系如图2所示。在70 kPa ～100 kPa之间，顶流浓度随着压力的增加而减小；在100 kPa～110 kPa之间，顶流浓度随着压力的增大而增大。
旋流器压力与浆液底流浓度的关系如图3所示。底流浆液的浓度随旋流器入口压力的增大而增大。
测试得浆液的颗粒直径随压力的变化关系。图4为顶流粒度(＜5 µm)比率随旋流器入口压力的变化；图5为顶流粒度(＜75 µm)比率随旋流器入口压力的变化。由图4、图5可知，顶流浆液的颗粒直径小于5 µm所占的比例与小于75 µm所占的比例均随压力的增加而增加。
3 结论
（1）在其它影响因素不变的情况下，旋流器入口压力在70kPa～100kPa范围内，顶流的浓度随旋流器的压力的增大而減少，在100kPa～110kPa范围内顶流的浓度随旋流器的压力的增大而增大。此规律可以指导制备最佳浓度浆液的旋流器压力调整策略。
（2）在电厂湿法制浆过程中，旋流器底流浆液浓度越大，重返球磨机的浆液量就多，使球磨机的电耗增加。在其它影响因素不变的情况下，旋流器入口压力由70kPa～110kPa范围内变化时，底流浓度随压力增大而增大。所以此规律对调节旋流器压力、得到合理底流浆液浓度进而节约电能也有着实际指导意义。
（3）在给料量、给水量、尘沙嘴口径、钢球装载量一定的情况下，旋流器压力在70kPa～110 kPa测得粒度符合工艺要求，浆液性能的稳定。在此压力范围内，可以使浆液性能进一步得到优化。
（4）试验研究得到的浆液浓度和粒度与旋流器入口压力之间的变化规律，对合理调整旋流器入口压力，优化脱硫制浆有着重要的指导意义[7]。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。