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【摘要】：石灰石-石膏濕法烟气脱硫的吸收剂为含固量约30%石灰石浆液。通过设计一套合理的制浆系统，可以把颗粒粒径小于20mm的石灰石料通过球磨机、旋流器等设备制出合格的石灰石浆液，满足脱硫需要。本文以安徽马鞍山电厂“上大压小” 扩建工程2×660MW超临界机组烟气脱硫工程的成功案例为例，介绍制浆系统的设计和调试运行。
【关键词】： 脱硫石灰石-石膏球磨机密度
【前言】
在国内，已超过90%以上的燃煤机组已经配置脱硫设施，且其中超过80%的脱硫工艺采用石灰石-石膏法。该方法的脱硫吸收剂通常采用石灰石，根据工艺要求，更专业的说法是含固浓度约为30%的石灰石浆液。该脱硫工艺的主要化学反应方程如下：
2CaCO3+4H2O+2SO2+O2＝2CaSO4·2H2O +2CO2
安徽马鞍山电厂“上大压小”扩建工程2×660MW超临界机组烟气脱硫工程采用石灰石-石膏法，其中1#炉脱硫系统及公用系统已于2012年3月底顺利通过168小时试运行。本文将对该项目中石灰石制浆系统的设计和调试着重阐述。
制浆系统的设计
流程介绍
目前，湿法脱硫中吸收剂（石灰石浆液）的制备主要有三种途径：
① 外购成品石灰石粉（90%通过250目），在脱硫岛内直接采用工艺水与石灰石粉混合配成合格浆液；
② 外购石灰石粒径小于20mm的石灰石块，在脱硫岛内设置湿式球磨机系统，将其制成合格浆液；
③ 外购石灰石粒径小于50mm的石灰石块，通过破碎、干磨系统将其先磨成石灰石粉（90%通过250目），在与工艺水混合配成合格浆液。
安徽马鞍山电厂“上大压小”扩建工程2×660MW超临界机组烟气脱硫工程的吸收剂采用上述第二种途径获得。主要的流程为：
石灰石块（颗粒≤20mm）由自卸卡车送至，卸入卸料斗，料斗上部用钢制格栅防止大粒径的石灰石进入；卸料斗底部出来的石灰石料通过振动给料机送入到斗式提升机，由斗式提升机把石灰石送入石灰石贮仓。当需要制浆时，由称重皮带输送机送到湿式球磨机内磨制成浆液，磨机出来的浆液先到石灰石再循环箱，由再循环泵打到石灰石旋流器，经过旋旋器分离后的底流液再次送回磨机入口重新与新加入的石灰石一并磨制，分离后的溢流液作为20-30%的石灰石浆液成品，储存在石灰石浆液箱，最后经石灰石浆液泵送至吸收塔进行脱硫反应。
图1为本项目制浆系统的工艺流程图，主要包括石灰石料仓、称重皮带给料机、湿式球磨机、浆液再循环箱、浆液再循环泵、石灰石旋流器、电动蝶阀、电动调节阀；另外还包括为调试、运行提供重要参数的仪表，如流量计、液位计、密度计、压力表。
系统内设备的主要接口和作用：
称重皮带给料机进口：接收来自石灰石料仓的粒径小于20mm的石灰石。
称重皮带给料机出口：将石灰石颗粒输送到球磨机入口。
球磨机入口：
工艺水接口（DN50）：接自工艺水来水，管道上依次设置有手动蝶阀、流量计、电动蝶阀、手动隔膜阀；
石灰石进料口（415×500mm），接收称重皮带机给料机的给料，皮带机为变频电机，可按0-20吨/小时设定给料。
石灰石旋流器底流回流口(DN150)，接收石灰石旋流器底流浆液。
球磨机出料口（400×290mm）：经球磨机研磨后的石灰石颗粒，以浆液的形式从球磨机出料口排出到石灰石浆液循环箱。
石灰石浆液再循环箱接口：
石灰石浆液接口：接收从球磨机出来的石灰石浆液；
工艺水接口：接自工艺水来水，进水管道上主要设置了手动蝶阀、电动调节阀、流量计；
石灰石旋流器溢流回流接口：接自石灰石旋流器溢流回流管道；
石灰石再循环泵接口：与石灰石再循环泵入口相接；
液位计接口：安装液位变送器，显示循环箱的液位；
石灰石旋流器接口：
旋流器进料口（DN150）：接自石灰石再循环泵出口管道，管道上设置有用于测量浆液密度的密度计及测量进旋流器前浆液压力的压力变送器。
旋流器底流口（DN200）：接至球磨机入口，旋流器底流液为含固浓度较高、石灰石粒径较大的浆液，需将其重新送入球磨机进行磨制。
旋流器溢流箱低位口（DN150）：接至石灰石再循环箱，管道上设有电动阀，当进旋流器的浆液密度没有达到设计的1250kg/m3时或当再循环箱的液位低于设定的低液位报警时时，开启电动阀，将旋流器溢流回再循环箱。
旋流器溢流箱高位口（DN150）：接至石灰石浆液箱，将合格的含固约30%的成品石灰石浆液送到石灰石浆液箱，此路管道上无阀门控制，只有当溢流箱低位口的阀门关闭时，此接口才有浆液流出。
设备参数介绍
制浆系统的调试
关键控制逻辑说明
完成磨机启动前的准备工作，启动磨机主电机；
根据磨机厂家提供的数据，调整磨机入口工艺水流量与入口石灰石进料量的质量比在0.26～0.33之间；
通过调节浆液再循环泵的电机频率，使得石灰石旋流器入口压力在140kPa左右；
再循环箱的液位低于1100mm时，打开旋流器溢流箱低位口电动阀门；
再循环箱的液位低于900mm时，再循环泵保护停；
再循环箱的液位高于1700时，自动启动再循环泵，；
再循环箱的液位高于1800时，旋流器溢流箱低位口电动阀门保护关；
在DCS控制画面上，显示可调的水料比系数（总的工艺水与石灰石料的质量比），通过调整输入该系数，结合电动调节阀，来自动跟踪调节进入浆液再循环箱的工艺水流量，即：
再循环箱工艺水流量（流量计2读数）=石灰石给料量×水料比-磨机入口工艺水流量（流量计1读数）
根据再循环泵出口密度大小，调整水料比系数。
运行说明
磨机主电机运行前，应先启动其辅助设备如轴承润滑油泵等，并现场检查确认无异常后方可在DCS画面上启动球磨机主电机；
磨机主电机运行前，可以先启动再循环泵，通过再循环泵的频率调节，使得旋流器入口压力稳定在140kPa左右；
为了保护磨机内衬，应在磨机主电机启动后5分钟内对磨机入口进行供料、供水，根据称重皮带给料的给料量手动调节入口水量到合适的范围内；
观察再循环泵出口浆液的密度值，调整DCS画面上总的水料比系数。通过在调试运行过程中，对旋流器进出口料的实时取样测量分析，石灰石旋流器入口浆液密度比其溢流浆液的密度大100 kg/m3左右，所以为了满足工艺要求：保证石灰石旋流器溢流箱高位口出口浆液密度在1250kg/m3左右，在运行时，需将再循环泵出口浆液密度控制在1340-1370 kg/m3之间，即只要密度计的读数在1340-1370之间，旋流器溢流就是合格的浆液。实际操作时，只需画面上的水料比系数控制在2.2-2.5之间；
停运制浆系统，应先停运主电机，最后停运再循环泵。
需注意的问题
第一次制浆或每次刚开始制浆时，由于磨机筒体内、再循环箱内储存的是工艺水或含固浓度比较低的浆液，所以在运行前期，应适当降低水料水的系数，并打开旋流器溢流箱低位口电动阀门，使浆液在磨机系统内部循环，一来可以防止密度不到的石灰石浆液流到浆液箱，二来可以缩短制浆系统达到所需浆液密度平衡时间，否则不但会较上时间内制出的浆液浓度相对较低，更严重的会引起再循环箱浆液溢流，影响车间环境；
在制浆系统运行时，再循环箱的液位必须严格控制和监视，一旦再循环泵启动，直到制浆系统停止，应保持再循环泵一直正常运行，这就必须保证再循环箱的液位在合理的范围内，虽然在控制逻辑上已经做了相应的自动保护措施，但在运行过程中，还需人为多加注意监视。
由于再循环箱的容积比较小，根据本项目的调试经验，每次停止制浆，停运再循环泵前，应降低再循环箱的液位到1100mm以下，使有足够的容积满足储存停泵后管道的冲洗水及磨机筒体内滞后流出的浆液，否则将很容易引起再循环箱的溢流，对车间环境造成影响。
本项目特点
加高石灰石旋流器溢流箱的高度，并在溢流箱上设置上下两个溢流口，低位口安装电动阀门，通过此电动阀门的开关，来控制高位口的溢流，简化了工艺流程和控制；
利用总的水料比来控制再循环箱入口工艺水给水量，如此控制即符合理论要求，也方便实际操作；在以往项目中，往往根据再循环泵出口的浆液密度来调整进再循环箱的补水量、又通过密度值来控制溢流箱出口阀门的开关，如此一来，由于多点控制、叠加控制，经常会因操作复杂反而引起平衡难以建立；
通过石灰石旋流器溢流箱低位口电动阀的开关，来控制再循环箱的液位，即可以保证制浆系统内平衡不被破坏，也可以防止由于低位口长期不流通而被浆液沉淀堵死。
总结
以往项目中，石灰石制浆系统至少需花几天甚至更长时间才能完成整个制浆系统的调试。经过马鞍山电厂“上大压小”扩建工程2×660MW超临界机组烟气脱硫工程制浆系统的设计优化及DCS控制逻辑的调整，只用了2个小时，就完成了制浆系统的调试，并成功的、稳定的制出合格的浆液，而且在后期运行中，系统控制简单、操作方便、运行稳定。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】： 脱硫石灰石-石膏球磨机密度
【前言】
在国内，已超过90%以上的燃煤机组已经配置脱硫设施，且其中超过80%的脱硫工艺采用石灰石-石膏法。该方法的脱硫吸收剂通常采用石灰石，根据工艺要求，更专业的说法是含固浓度约为30%的石灰石浆液。该脱硫工艺的主要化学反应方程如下：
2CaCO3+4H2O+2SO2+O2＝2CaSO4·2H2O +2CO2
安徽马鞍山电厂“上大压小”扩建工程2×660MW超临界机组烟气脱硫工程采用石灰石-石膏法，其中1#炉脱硫系统及公用系统已于2012年3月底顺利通过168小时试运行。本文将对该项目中石灰石制浆系统的设计和调试着重阐述。
制浆系统的设计
流程介绍
目前，湿法脱硫中吸收剂（石灰石浆液）的制备主要有三种途径：
① 外购成品石灰石粉（90%通过250目），在脱硫岛内直接采用工艺水与石灰石粉混合配成合格浆液；
② 外购石灰石粒径小于20mm的石灰石块，在脱硫岛内设置湿式球磨机系统，将其制成合格浆液；
③ 外购石灰石粒径小于50mm的石灰石块，通过破碎、干磨系统将其先磨成石灰石粉（90%通过250目），在与工艺水混合配成合格浆液。
安徽马鞍山电厂“上大压小”扩建工程2×660MW超临界机组烟气脱硫工程的吸收剂采用上述第二种途径获得。主要的流程为：
石灰石块（颗粒≤20mm）由自卸卡车送至，卸入卸料斗，料斗上部用钢制格栅防止大粒径的石灰石进入；卸料斗底部出来的石灰石料通过振动给料机送入到斗式提升机，由斗式提升机把石灰石送入石灰石贮仓。当需要制浆时，由称重皮带输送机送到湿式球磨机内磨制成浆液，磨机出来的浆液先到石灰石再循环箱，由再循环泵打到石灰石旋流器，经过旋旋器分离后的底流液再次送回磨机入口重新与新加入的石灰石一并磨制，分离后的溢流液作为20-30%的石灰石浆液成品，储存在石灰石浆液箱，最后经石灰石浆液泵送至吸收塔进行脱硫反应。
图1为本项目制浆系统的工艺流程图，主要包括石灰石料仓、称重皮带给料机、湿式球磨机、浆液再循环箱、浆液再循环泵、石灰石旋流器、电动蝶阀、电动调节阀；另外还包括为调试、运行提供重要参数的仪表，如流量计、液位计、密度计、压力表。
系统内设备的主要接口和作用：
称重皮带给料机进口：接收来自石灰石料仓的粒径小于20mm的石灰石。
称重皮带给料机出口：将石灰石颗粒输送到球磨机入口。
球磨机入口：
工艺水接口（DN50）：接自工艺水来水，管道上依次设置有手动蝶阀、流量计、电动蝶阀、手动隔膜阀；
石灰石进料口（415×500mm），接收称重皮带机给料机的给料，皮带机为变频电机，可按0-20吨/小时设定给料。
石灰石旋流器底流回流口(DN150)，接收石灰石旋流器底流浆液。
球磨机出料口（400×290mm）：经球磨机研磨后的石灰石颗粒，以浆液的形式从球磨机出料口排出到石灰石浆液循环箱。
石灰石浆液再循环箱接口：
石灰石浆液接口：接收从球磨机出来的石灰石浆液；
工艺水接口：接自工艺水来水，进水管道上主要设置了手动蝶阀、电动调节阀、流量计；
石灰石旋流器溢流回流接口：接自石灰石旋流器溢流回流管道；
石灰石再循环泵接口：与石灰石再循环泵入口相接；
液位计接口：安装液位变送器，显示循环箱的液位；
石灰石旋流器接口：
旋流器进料口（DN150）：接自石灰石再循环泵出口管道，管道上设置有用于测量浆液密度的密度计及测量进旋流器前浆液压力的压力变送器。
旋流器底流口（DN200）：接至球磨机入口，旋流器底流液为含固浓度较高、石灰石粒径较大的浆液，需将其重新送入球磨机进行磨制。
旋流器溢流箱低位口（DN150）：接至石灰石再循环箱，管道上设有电动阀，当进旋流器的浆液密度没有达到设计的1250kg/m3时或当再循环箱的液位低于设定的低液位报警时时，开启电动阀，将旋流器溢流回再循环箱。
旋流器溢流箱高位口（DN150）：接至石灰石浆液箱，将合格的含固约30%的成品石灰石浆液送到石灰石浆液箱，此路管道上无阀门控制，只有当溢流箱低位口的阀门关闭时，此接口才有浆液流出。
设备参数介绍
制浆系统的调试
关键控制逻辑说明
完成磨机启动前的准备工作，启动磨机主电机；
根据磨机厂家提供的数据，调整磨机入口工艺水流量与入口石灰石进料量的质量比在0.26～0.33之间；
通过调节浆液再循环泵的电机频率，使得石灰石旋流器入口压力在140kPa左右；
再循环箱的液位低于1100mm时，打开旋流器溢流箱低位口电动阀门；
再循环箱的液位低于900mm时，再循环泵保护停；
再循环箱的液位高于1700时，自动启动再循环泵，；
再循环箱的液位高于1800时，旋流器溢流箱低位口电动阀门保护关；
在DCS控制画面上，显示可调的水料比系数（总的工艺水与石灰石料的质量比），通过调整输入该系数，结合电动调节阀，来自动跟踪调节进入浆液再循环箱的工艺水流量，即：
再循环箱工艺水流量（流量计2读数）=石灰石给料量×水料比-磨机入口工艺水流量（流量计1读数）
根据再循环泵出口密度大小，调整水料比系数。
运行说明
磨机主电机运行前，应先启动其辅助设备如轴承润滑油泵等，并现场检查确认无异常后方可在DCS画面上启动球磨机主电机；
磨机主电机运行前，可以先启动再循环泵，通过再循环泵的频率调节，使得旋流器入口压力稳定在140kPa左右；
为了保护磨机内衬，应在磨机主电机启动后5分钟内对磨机入口进行供料、供水，根据称重皮带给料的给料量手动调节入口水量到合适的范围内；
观察再循环泵出口浆液的密度值，调整DCS画面上总的水料比系数。通过在调试运行过程中，对旋流器进出口料的实时取样测量分析，石灰石旋流器入口浆液密度比其溢流浆液的密度大100 kg/m3左右，所以为了满足工艺要求：保证石灰石旋流器溢流箱高位口出口浆液密度在1250kg/m3左右，在运行时，需将再循环泵出口浆液密度控制在1340-1370 kg/m3之间，即只要密度计的读数在1340-1370之间，旋流器溢流就是合格的浆液。实际操作时，只需画面上的水料比系数控制在2.2-2.5之间；
停运制浆系统，应先停运主电机，最后停运再循环泵。
需注意的问题
第一次制浆或每次刚开始制浆时，由于磨机筒体内、再循环箱内储存的是工艺水或含固浓度比较低的浆液，所以在运行前期，应适当降低水料水的系数，并打开旋流器溢流箱低位口电动阀门，使浆液在磨机系统内部循环，一来可以防止密度不到的石灰石浆液流到浆液箱，二来可以缩短制浆系统达到所需浆液密度平衡时间，否则不但会较上时间内制出的浆液浓度相对较低，更严重的会引起再循环箱浆液溢流，影响车间环境；
在制浆系统运行时，再循环箱的液位必须严格控制和监视，一旦再循环泵启动，直到制浆系统停止，应保持再循环泵一直正常运行，这就必须保证再循环箱的液位在合理的范围内，虽然在控制逻辑上已经做了相应的自动保护措施，但在运行过程中，还需人为多加注意监视。
由于再循环箱的容积比较小，根据本项目的调试经验，每次停止制浆，停运再循环泵前，应降低再循环箱的液位到1100mm以下，使有足够的容积满足储存停泵后管道的冲洗水及磨机筒体内滞后流出的浆液，否则将很容易引起再循环箱的溢流，对车间环境造成影响。
本项目特点
加高石灰石旋流器溢流箱的高度，并在溢流箱上设置上下两个溢流口，低位口安装电动阀门，通过此电动阀门的开关，来控制高位口的溢流，简化了工艺流程和控制；
利用总的水料比来控制再循环箱入口工艺水给水量，如此控制即符合理论要求，也方便实际操作；在以往项目中，往往根据再循环泵出口的浆液密度来调整进再循环箱的补水量、又通过密度值来控制溢流箱出口阀门的开关，如此一来，由于多点控制、叠加控制，经常会因操作复杂反而引起平衡难以建立；
通过石灰石旋流器溢流箱低位口电动阀的开关，来控制再循环箱的液位，即可以保证制浆系统内平衡不被破坏，也可以防止由于低位口长期不流通而被浆液沉淀堵死。
总结
以往项目中，石灰石制浆系统至少需花几天甚至更长时间才能完成整个制浆系统的调试。经过马鞍山电厂“上大压小”扩建工程2×660MW超临界机组烟气脱硫工程制浆系统的设计优化及DCS控制逻辑的调整，只用了2个小时，就完成了制浆系统的调试，并成功的、稳定的制出合格的浆液，而且在后期运行中，系统控制简单、操作方便、运行稳定。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。