CN101972696A - 循环流化床(cfb)锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产*** - Google Patents

Abstract

循环流化床(CFB)锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产***包括粉体研磨***、风力选粉***、气力输送***和自控***。使用的柱磨制粉设备采用连续反复、中速中压的滚动碾压粉碎原理，它的原料粉碎和风力选粉方式最适于生产中等粒度的产品，产品粒度分布符合奥斯龙曲线要求。在粉体输送上选用***密闭、环保条好的气力输送方式，改善了生产环境，保证了产品质量。在生产操作上采用了全程PLC控制，实现了现场无人操作的目标。该生产***配置在国内尚属首创，为国内大量新建的CFB锅炉炉内脱硫提供了一条完整先进、经济合理的加工脱硫剂方法。也可广泛用于其它领域需求中等粒度粉体的生产厂家。

Description

循环流化床(CFB)锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产*** 

技术领域

本发明属于锅炉脱硫剂，特别涉及一种循环流化床CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产***。 

背景技术

目前国内节能减排的标准日益严格，许多燃用高硫煤、高硫石油焦的CFB锅炉均对炉内脱硫有了新的更高要求，要求石灰石粉的粒径分布要符合奥斯龙曲线要求，而目前国内制粉装置生产的石灰石脱硫剂不是过粗就是过细。存在这一难题，如天津石化公司新建三台能力为420吨/时，可燃用高硫石油焦的高温高压循环流化床锅炉(简称CFB锅炉)。此类型锅炉对充当脱硫剂的石灰石粉体粒度分布有严格的要求，必须符合奥斯龙曲线(参见附图8)。这是一种要求较细石灰石粉的锅炉，其粒度范围为0～1mm，中径d50＝0.15mm。鉴于粉体粒度越大，其比表面积越小，脱硫效果越差，因此，成品中d＞0.5mm的比例要少；而为了防止粉体被炉内气流带走，成品中d＜0.1mm的比例也要控制。理论上d＝0.125mm～0.25mm的粉体脱硫效果最好，这些苛刻要求给石灰石制粉生产带来极大的难度，也使生产能力受到很大的限制。 

目前国内生产石灰石脱硫剂粉的制粉设备中：一类如立磨机、雷蒙磨机等，采用中速高压粉碎和转子风选，生产的粉体粒度很细(粒度范围0～0.08mm，中径d50＝0.035mm)，适于炉外烟气脱硫使用。而另一类制粉设备如锤式破碎机、对辊机，采用撞击破碎和振动筛分选，生产的粉体粒度较粗(粒度范围0～2mm，中径d50＝0.45mm)，适于要求粉体为惠斯特维勒曲线(参见附图9)的锅炉使用。这些设备生产的石灰石粉体粒度分布均与奥斯龙曲线偏差较大。不适合CFB锅炉炉内脱硫对粉体粒度分布的严格要求。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种循环流化床CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产***。解决上述问题。 

本发明的技术方案是： 

一种循环流化床CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产***，其特征在于：由粉体研磨***、风力选粉***、粉体的气力输送***和PLC自控***组成； 

其中粉体研磨***：有始料原料仓(1)下出料口下设置电磁振动给料机(2)，电磁振动给料机下方是电子皮带秤(3)电子皮带秤端部下方是混料斗(5)上方的进口，混料斗下出口连接柱磨机，柱磨机下方出料口有出料溜管(6)，出料溜管端部连接斗式提升机(7)；斗式提升机输出端部连接风力选粉***； 

风力选粉***： 

斗式提升机的出口连接瀑流选粉机，瀑流选粉机的出粉壳体的出口连接双旋风分离器的上侧端进口，双旋风分离器下端是粗粉出口；瀑流选粉机下方的回料流管连接混料斗进口；循环风机出风口连接瀑流选粉机的进风壳体，旋风分离器的上端的出气口连接循环风机进风口；双旋风分离器上的粉尘出口连接布袋收尘器；布袋收尘器下方是细粉出口； 

粉体的气力输送***：双旋风分离器下端两个粗粉出口各连接一个NPD2000/200型发送器，NPD2000/200型发送器出口连接粗粉成品箱上端进料口，粗粉成品箱底端出料口连接计量仓上进口，计量仓下出口连接发送器；布袋收尘器下方的出料口连接T型发送器，T型发送器出口连接细粉成品箱上端进料口，细粉成品箱底端出料口连接计量仓上进口，计量仓下出口连接发送器。 

所述的CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产***的控制***是PLC自控***：***由上位机和下位机两大部分组成，上位机为两台PC机，两台PC机连接一台交换机，交换机连接工业以太网进行通讯，以太网进连接下位机：制粉***和输粉***； 

制粉***包括一个CPU主机连接5个ET200M站，以模块化的分布式I/O组成。 

本发明效果是： 

使用的柱磨制粉设备采用连续反复、中速中压的滚动碾压粉碎原理，它的原料粉碎和风力选粉方式最适于生产中等粒度的产品，产品粒度分布符合奥斯龙曲线要求。在粉体输送上选用***密闭、环保条好的气力输送方式，改善了生产环境，保证了产品质量。在生产操作上采用了全程PLC控制，实现了现场无人操作的目标。该套脱硫剂生产***配置在国内尚属首创，为国 内大量新建的CFB锅炉炉内脱硫提供了一条完整先进、经济合理的生产脱硫剂方法。也可广泛用于其它领域需求中等粒度粉体的生产厂家。 

1、针对目前国内制粉装置生产的石灰石脱硫剂不是过粗就是过细的现状，本发明将提供一种柱磨制粉加瀑流风力选粉的新型组合生产方式，其产品粒径为0～1mm、d50＝0.09～0.2mm，基本符合奥斯龙曲线要求。为提高脱硫效率，粒径d＜0.5mm的比率要达95％以上；为减少粉体流失，粒径d＜0.1mm的成份要控制在30～40％以下。 

2、在粉体一、二级输送上提供一种大能力(25吨/时)、长距离(230米)、不堵管的气力输送***。克服目前在石灰石粉输送上应用少、能力低、距离短、易堵管的现状。 

3、为生产全流程设计一套PLC自控***，现场免手工操作，全部调整、操作和监控在中控室完成。 

为国内大量新建的CFB锅炉炉内脱硫提供了一条完整先进、经济合理的生产脱硫剂方法。 

本发明提供了一种柱磨制粉加瀑流风力选粉的新型生产方式，这一合理的组合使其最适于生产中等粒度的产品，粉体粒度范围为0～1mm，其中d＞0.5mm的比例可控制在5％以内，而中径d50可以在奥斯龙曲线要求的0.09～0.2mm之间很方便的加以调控。本生产技术，为CFB锅炉炉内高效脱硫提供了最理想的石灰石粉，也可广泛用于其它领域需求中等粒度粉体的生产厂家。 

附图说明

图1是循环流化床CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产***的粉体研磨***图 

图2是柱磨机结构图 

图3是循环流化床CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产***的风力选粉***图 

图4是循环流化床CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产***的粉体气力输送***图 

图5.1是混入金属物卸料器部件结构示意图 

图5.2是混入金属物卸料器部件结构示意图 

图6是NPD2000/200型发送器连接结构结构示意图 

图7是PLC控制***框图 

图8是石灰石脱硫粉粒级配置奥斯龙曲线图 

图9是石灰石脱硫粉粒级配置惠斯特维勒曲线图 

具体实施方式

本发明涉及一种专用于循环流化床CFB锅炉炉内脱硫的石灰石粉生产***。 

一种专用于炉内脱硫的石灰石粉生产***。该脱硫剂生产***配置在国内尚属首创，包括粉体研磨***、风力选粉***、气力输送***和自控***。

柱磨机走料方向为上进料、下出料，采用连续反复、中速中压的滚动碾压粉碎原理对原料加以粉碎。粉碎细度的调整，是通过对柱磨机间隙、出料筒高度和弹簧长度等参数的调整来实现。所碾磨出的物料粒度适中，可选性强。 

风力选粉方式为从上部瀑流下料、侧吹分级，经旋风分离器对产品气固分离。通过调整电机频率等方法可将选粉粒度控制在所要求的d＝0～1mm、d50＝0.09～0.2mm。为保证***真空度，将循环风量的1/2～1/3从循环风管线中抽出。 

风力选粉***的回料溜管上加设了卸料口，用于清除***物料中混入的金属物。 

石灰石粉输送采用了能力为25吨/时、距离为230米的气力输送方式。输送中使用了最先进的低压密相输送技术和反抽正吹的吹堵技术。 

石灰石粉输送中将布袋收尘器收集的大量细粉(400目)不再用于炉内脱硫；而是将其单独输入细粉成品仓，用于炉外烟气脱硫。 

生产全流程设计了一套PLC自控***，现场免手工操作，全部调整、操作和监控在中控室完成。 

本专利采用的制粉设备柱磨机采用连续反复、中速中压的滚动碾压粉碎原理对原料加以粉碎，选粉方式为瀑流下料、侧吹分级。它的粉碎和分级方式使其最适于生产中等粒度的产品，粉体粒度范围为0～1mm，其中d＞0.5mm的比例可控制在5％以内，而中径d50可以在奥斯龙曲线要求的0.09～0.2mm之间很方便的加以调控。 

在石灰石粉体输送上目前国内多采用刮板和斗提等机械输送方式，占地大，生产环境差。而在已开始采用的气力输送方式中，又存在着能力低(一般在10～20吨/时)、距离近(一般在100米左右)、易堵管的问题。本专利所设计的生产路线，在粉体一、二级输送上全程采用大容量、长距离的气力 输送方式，改善了生产环境，保证了产品质量。 

本专利为生产全流程设计了一套PLC自控***，现场无手工操作，全部调整、操作和监控在中控室完成，改善了劳动条，提高了管理水平。 

(一)、粉体研磨*** 

1、柱磨机制粉的生产流程为(参见附图1)： 

石料自原料仓(1)流出经电磁振动给料机(2)、电子皮带秤(3)、混料斗(5)进入柱磨机开始碾压粉碎。粉碎后的物料从磨机的下部自动卸料，靠自重经出料溜管(6)流入地坑中斗式提升机(7)的上料斗，经斗提机提升后进入选粉工序。 

流程中电磁振动给料机的作用是无级调节给料量。电子皮带秤的作用是自动连续显示进料称重。混料斗的作用是将皮带机送来的原料和选粉机返回的碎料混合后送入柱磨机。整个进料***上料量的多少取决于柱磨电机电流大小并通过PLC***来自动控制调节。 

2、柱磨机(参见附图2)采用了中速中压反复碾压的原理。该机上部传动机构2.1带动主轴2.2旋转，从上部进入的物料2.3在辊轮2.4和衬板2.5间形成料层，在弹簧装置2.6的压力下，辊轮在料层上作数十次柔性挤压使物料成粉末，从出料口2.7得到，所碾磨出的物料粒度适中，呈不规则的多菱形，脱硫效果十分理想。 

3、为使产品粒度符合奥斯龙曲线要求，生产中要定时取样检测粒度，并对柱磨机参数做如下调整：(1).调节辊轮和衬板之间的间隙以改变产品颗粒大小，间隙变小，最大颗粒也适当变小。(2).调整最下部出料筒升降管(7)的高度，升降管上移，粒度变小。(3)根据物料硬度适当调整弹簧(6)的压力。 

(二)、风力选粉*** 

1、柱磨***风力选粉的生产流程为(参见附图3)： 

粉碎后的物料经提升机从进料口3.4喂入瀑流选粉机3.7，物料靠自重在打散格栅3.6上均匀下落进入选粉壳体3.8。同时，由于循环风机3.3的抽风作用，使得瀑流选粉机3.7内为负压状态。从进风口3.1吸入的气流经进风壳体3.2，穿过打散格栅和其上的物料并流经出粉壳体3.10后从出风口3.11排出。在气流的作用下物料在选粉壳体内实现粗细分离，粒度较细的粉体随气流从出风口排出进入旋风分离器3.12；而颗粒过大的粉体在重力作用下从下部出料口排出，经回料溜管3.9返回混料仓，重入柱磨机再加工。 

进入旋风分离器3.12的气流经固、气分离后从下部排出的为粒度合格的产品。 

为保证***真空度，在循环风管线上，于循环风机出风口的2米处加装抽风口，将循环风量的1/2～1/3抽出，抽出的风经布袋收尘器3.13除尘后排入大气。收集的细粉可用于炉外烟气脱硫。 

2、为使产品粒度符合奥斯龙曲线要求，生产中要定时取样检测粒度，并对选粉***各参数做如下调整：(1).当需要增大粉体粒度时，需增加循环风机电机频率，以提高风机转数，加大风量，反之亦然。(2).当需要增大粉体粒度时，需增加风机进风口开度，以加大风量，反之亦然。(3).调节瀑流选粉机(7)的七块调风板(5)的开度，改变气流在选粉机内的分布，从而达到控制粉体粒度的效果(目前为上面2个全关，下面5个全开)。 

3、对混入金属物的处理(参见附图5.1、5.2)： 

物料中一旦混入金属物将损坏柱磨机，必须立即清出。本发明在回料溜管5.1上加设了卸料口5.2，操作方法为停车后打开卸料口端盖5.3，装上带档板的卸料斗5.4，启动斗式提升机和柱磨机将***内物料全部排到二楼，找出金属物后，将物料就近加入位于二楼的柱磨机混料斗，然后把卸料口重新加上端盖，就可重新正常开车了。 

(三)、粉体的气力输送*** 

1、粉体气力输送工艺流程(参见附图4)为： 

粉体的气力输送采用目前国际上较先进的下引式正压浓相气力输送***。 

室内一级输送***4.3的工艺流程为：在柱磨制粉风力选粉***的双旋风分离器4.1下设两套NPD2000/200型发送器4.2，每套用一根DN125管道将石灰石粉输送到粗粉成品仓4.8；在柱磨制粉风力选粉***的布袋收尘器4.4下设三套T200/200型发送器4.5，每三套用一根DN100管道将石灰石粉输送到细粉成品仓4.7。 

室外二级输送***4.6工艺流程为：粗粉成品仓下设两套带计量仓4.9的NPD2000/200型发送器，每套用一根DN125管道将石灰石粉输送到电厂中间仓，用于CFB锅炉炉内脱硫；细粉成品仓下用罐车将石灰石粉输送到电厂，用于锅炉炉外烟气脱硫。 

每条输送管线上均装有吹堵阀组。 

***单线输送能力为25吨/时，最长输送距离为水平230米加垂直30米。 

2、低压密相输送技术和防堵、吹堵技术(参见附图6) 

输送中堵管是石灰石粉气力输送的主要难题，也是当前制约提高石灰石粉输送能力和输送距离的主要原因。本发明在输送中使用NPD发送器，编程中采用了最先进的低压密相输送技术。如附图6所示，输灰开始时，当发送仓6.1内压力上升至0.1MPa时，程序自动打开补气阀6.4和出料阀6.6以形成憋压喷吹；输送中，为避免压力过高造成堵管，编程通过反复自动启、停进气阀6.2和流化阀6.3将管线送灰压力严格限定在0.22～0.3MPa之间；工作结束时，要采取憋压吹扫来扫线，防止积灰吸潮堵管。由于采用了以上输送技术，本装置在投产一年来从未发生恶性堵管事故。 

防止恶性堵管的另一措施是合理制定堵管的判定标准。一有苗头，立即处理，避免堵的时间过长、压力过大，堵的过死而吹不开。我们断定堵管的标准为输送时间≥5分钟，输灰压力≥0.4MPa即开始报警，并立即吹堵。 

吹堵的基本方法为反抽正吹，反复交替进行，直至吹通为止。反抽为打开排堵阀(6.5)，使管道压力降至低于0.01MPa；正吹为将进料时间改设为0，***复位，然后按启动纽正压吹料。吹堵结束后要憋压吹扫管线。 

3、将超细粉与炉内脱硫用粉分离(参见附图4) 

奥斯龙曲线要求粒径d＜0.1mm所占的比例要少，而布袋收尘器收集的细粉粒度在0.044mm以下，在炉内脱硫时极易被气流带走而失效。为此我们在粉体气力输送路线的设计上，对布袋收尘器收集的细粉不再打入用于CFB锅炉炉内脱硫的粗粉成品仓，改为直接打入细粉成品仓用于炉外烟气脱硫。这一改变首先将炉内脱硫用粉中效果不佳的超细粉所占比例减少了3～5％；同时改用于炉外烟气脱硫后，提高了工厂总体收益。 

4、在对外气力输送***上加装了自动秤重***(参见附图4中的4.9)，可准确、方便的计量输往CFB锅炉的石灰石粉体重量。称重***具备自动计量、自动记录、自动累加等多重功能。 

(四)、制粉装置PLC自控*** 

本装置控制方式为在中控室实行仪电集中控制，控制***采用PLC可编程控制***。 

1、PLC自控***的主要功能 

(1)、制粉和选粉的生产从石灰石中间料仓开始，经电磁振动给料机、带式输送机、磨粉机、分级选粉、气力输送、直至送至电厂CFB锅炉的全部生产流程均为自动控制，正常情况下无需人工干预。操作人员在仪电集中控制室基于PLC的操作终端、通过LCD画面和键盘对整个生产流程进行监视控制，同时监控成品仓的料位，并与电厂CFB的DCS主控***进行通讯。时序编程为逆工艺流程启动，顺工艺流程停机，启动间隔时间可调。全部生产在仪电集中控制室内实现设备启停、运行工况监视和调整以及事故处理。 

(2)、在PLC内设置了必要的保护和闭锁功能，***运行过程中设备具有工艺联锁保护功能；以保证整个工艺***的安全运行。 

制粉装置在联锁状态下，***中某一设备发生故障，PLC会对故障设备所在***之前的所有设备急停并报警，之后的设备不停车继续走料。气力输送装置在“程控”状态下，***中某一设备发生故障或运行参数出现异常，控制***会报警，并按逻辑图走完一周吹净***存料后自动停止运行。 

故障设备在画面中除有声光显示外，在左上方“故障框”中显示故障具体内容。 

(3)、登录“***监控”画面，可随时察看电机电流、电机温度、轴承温度、皮带运料量、气力输送参数、时实压力曲线、料仓料位等运行状态；登录“历史趋势”，画面将显示前一阶段运行的主要信息记录；.登录“历史报警”，画面将显示历次故障报警记录。 

2、PLC自控***的设计方案(参见附图7) 

如附图7所示，整个PLC***由上位机和下位机两大部分组成，由一台交换机7.2进行连接使用工业以太网进行通讯。其中上位机包括两台PC7.1和一台激光打印机7.3，PC的作用为对整个生产和输粉***起到监控、报警和编程等功能，其中一台PC作为工程师站使用，可以对***进行程序修改，另一台PC作为操作站使用，除不能对程序进行修改外，功能与前一台PC相同，两台PC在运行中可互为备用；上位机使用WinCC V6.2作为组态软，使用STEP7V5.4作为编程软。 

下位机又可分为制粉***7.5和输粉***7.6两部分组成，现以制粉***为例说明，***中包括一个CPU主机架和5个ET200M站(模块化的分布式I/O)组成，CPU主机架包括西门子S7 300 315-2DP一台，通过CP 343-1以 太网模块与交换机连接对上位机进行通讯，并通过CP341串口模块使用MODBUS通讯协议与柱磨机电度表进行通讯，5个ET200M站通过IM153-1接口模块使用PROFIBUS现场总线与CPU上的DP接口连接实现通讯，每个站最多可连接8个I/O模块，本项目制粉***共使用17块16路DI模块，10块16路DO模块，8块8路AI模块，I/O点数量为：DI272、DO160、AI32、RTD32。制粉***下位机由两套共4个西门子24VDC 10A冗余电源供电。 

Claims (2)

1.一种循环流化床CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产***，其特征在于：由粉体研磨***、风力选粉***、粉体的气力输送***和PLC自控***组成；

其中粉体研磨***：有始料原料仓(1)下出料口下设置电磁振动给料机(2)，电磁振动给料机下方是电子皮带秤(3)电子皮带秤端部下方是混料斗(5)上方的进口，混料斗下出口连接柱磨机，柱磨机下方出料口有出料溜管(6)，出料溜管端部连接斗式提升机(7)；斗式提升机输出端部连接风力选粉***；

风力选粉***：

斗式提升机的出口连接瀑流选粉机，瀑流选粉机的出粉壳体的出口连接双旋风分离器的上侧端进口，双旋风分离器下端是粗粉出口；瀑流选粉机下方的回料流管连接混料斗进口；循环风机出风口连接瀑流选粉机的进风壳体，旋风分离器的上端的出气口连接循环风机进风口；双旋风分离器上的粉尘出口连接布袋收尘器；布袋收尘器下方是细粉出口；

粉体的气力输送***：双旋风分离器下端两个粗粉出口各连接一个NPD2000/200型发送器，NPD2000/200型发送器出口连接粗粉成品箱上端进料口，粗粉成品箱底端出料口连接计量仓上进口，计量仓下出口连接发送器；布袋收尘器下方的出料口连接T型发送器，T型发送器出口连接细粉成品箱上端进料口，细粉成品箱底端出料口连接计量仓上进口，计量仓下出口连接发送器。

2.根据权利要求1所述的循环流化床CFB锅炉炉内脱硫石灰石粉的生产***，其特征在于：控制***是PLC自控***：***由上位机和下位机两大部分组成，上位机为两台PC机，两台PC机连接一台交换机，交换机连接工业以太网进行通讯，以太网进连接下位机：制粉***和输粉***；

制粉***包括一个CPU主机连接5个ET200M站，以模块化的分布式I/O组成。

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