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北极星大气新闻：摘要
火电厂烟气脱硫技术采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。 该厂四套石灰石制浆系统均采用湿式球磨机制浆。 球磨机筒体采用橡胶衬里。 球磨机的产量会随着衬板的磨损而下降。 逐渐下降，用电量越来越高，经济较差。 通过对橡胶衬里改为钢衬的可行性研究分析和现场试验，并改进试验过程中存在的问题，最终改造成功，取得了较好的效果。 安全、可靠、经济。
1 概述
1.1脱硫系统
火电厂装机容量为4×300MW机组。 2003年投产，2006年实施烟气脱硫技改项目，2010年完成脱硫扩容改造，烟气脱硫技术采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫。 工艺流程中，单台机组（炉）均设有脱硫系统。 主要设备包括增压风机一台、装有两层除雾器的脱硫吸收塔、五台浆液循环泵及其相应的五层喷淋层、三台氧化器。 风扇提供一层氧化空气、四个侧入式混合器和两个石膏排出泵。 公用系统包括四套石灰石浆液制备系统、四套石膏脱水系统、一套满足除雾器冲洗水和辅机冷却水需要的工艺水系统、一套废水处理系统、一套压缩空气系统。 4台机组脱硫系统均采用集中控制方式。
1.2 石灰石-石膏烟气脱硫工作原理
原烟气从吸收塔下侧进入吸收塔，自下而上流动。 脱硫吸收剂石灰石浆液通过浆液循环泵泵送到喷淋层，经喷嘴雾化后自上而下流动。 吸收剂液滴和烟气逆流流动。 接触时，烟气中的SO2和部分SO3、HCl、HF等与浆液中的CaCO3发生化学反应，生成CaSO3和少量的CaCl2和CaF2，然后落入吸收底部的浆液池中塔内与氧化风机吹入的空气发生反应。 O2反应生成CaSO4和CO2，最终生成石膏CaSO4·2H2O。 通过石膏排出泵排出，CO2随烟气一起消除，从而达到烟气脱硫的目的。 主要化学反应方程式为：
1.3 石灰石制备系统
该厂拥有四套石灰石浆制备系统，配备两台型号的湿式球磨机，一台是两台FGDM3264型号；一台是两台FGDM3264型号的湿式球磨机。 另一个是两个FGDM3280型号。 参数如表1所示。
表1 FGDM3280湿式球磨机参数表
2 湿式球磨机布置及工作原理
2.1 布局类型
石灰石湿式球磨机的布置如图1所示。称量给料机、进料斗、球磨筒体、驱动装置、溢流筒、循环箱等设计有合成氯基橡胶衬里作为端衬，气缸衬里。 板材、钢球承载能力、不同球径比均按说明书执行。 单台钢球承载能力为65吨，钢球直径为φ30~φ70mm。 它是按比例组装的。 气缸衬板型式如图2所示，由橡胶气缸组成。 由板片和提升条组成，端衬板结构与筒体衬板型式相同。
图2 球磨机筒体橡胶衬里剖视图
2.2 工作原理
将粒度小于20mm的石灰石与水或滤液按1：3的比例送入球磨机大罐内。 大罐油缸旋转的橡胶升降条将钢球提升到一定高度并自由落下。 钢球撞击石灰石。 并经过翻滚、破碎、研磨，石灰石与水混合成浆液，溢流至出口浆液循环箱，再由浆液循环泵送至石灰石旋流器。 经旋风分离器分离后的溢流部分——粒度90%，细度通过325目筛，固含量20～30%的浆料自行流动，经两站进入成品石灰石箱配电箱。 最后，石灰石浆液被泵送到脱硫吸收塔，粒径较大的底流部分返回磨机入口。 再次研磨，连续运行，研磨出合格的石灰石浆液。
3 湿式球磨机运行条件
球磨机的产量随着衬板的磨损而逐渐下降，而电耗却越来越高，经济性较差。 一般使用时间达到4000小时后，筒体板和提升杆磨损严重，固定螺栓会断裂，造成衬板脱落、泄漏。 如果使用浆料，则衬板无法使用，只能及时更换，但端部衬板基本不会磨损。 表2为FGDM3280球磨机更换筒体橡胶衬里后的运行参数跟踪记录表。 运行10个自然月后（利用小时约4000小时）钢结构衬板，磨矿产量仅为原来的83%，而电耗却为原来的119%。 。
表2 FGDM3280球磨机更换橡胶衬板后的运行参数记录
（统计时间：2013年5月至2014年2月）
4 衬板选型对比分析
4.1 橡胶衬里的优缺点分析
根据球磨机研磨物料的工作原理，物料和钢球在磨机内的运动轨迹，物料和钢球对衬板的磨损方式主要是切削磨损（磨损角<45°）而非比冲击磨损，而橡胶衬板的抗切削磨损能力较差，而抗冲击磨损能力较强。 石灰石颗粒呈不规则多边形，尖角对衬板有切削作用。 主要磨损作用是橡胶筒板和提升条，因此筒体板和提升条容易磨损，而端衬板提升作用不大，磨损很小。 从表2的运行参数可以看出，筒体橡胶衬里的缺点是耐磨性较差，整体经济性较差。 优点是橡胶具有良好的耐腐蚀性能，能有效避免酸性浆液（PH4~6）和氯离子对金属的腐蚀。
4.2 钢衬板优缺点分析
钢衬板的耐磨性可以通过调整合金元素的比例来达到所需的耐磨硬度。 耐磨性良好，经干式球磨机使用验证。 筒体衬板使用寿命可保证30000小时以上，且技术成熟可靠，这是一个优势。 钢衬板浸入pH为4～6、氯离子含量较高的浆液中，耐腐蚀性较差； 钢衬板在脱硫湿式球磨机上尚无工业运行业绩。 是否可靠需要工业验证，这是一个缺点。
5 钢衬砌改造可行性分析
5.1 耐腐蚀可行性分析
由于钢衬板不具备脱硫湿式球磨机的运行性能，根据磨石的工作环境，矿浆中氯离子含量较高，且矿浆pH为4～6呈酸性，在材质配比中必须考虑耐腐蚀性能。钢衬板、高铬衬板耐腐蚀性能好，技术成熟。
5.2 改造条件可行性分析
选择FGDM3280球磨机作为改造对象。 改造前后重量对比如表3所示。改造后磨机总运行重量减少5吨，无需改造控制系统和驱动装置，简单可行。
表3 改造前后重量对比
5.3 对系统运行的影响分析
将球磨机筒体衬里从橡胶材料改为钢衬，肯定会增加矿浆中的金属粉末。 由于金属粉末在石灰石浆液和脱硫浆液中不存在反应条件，因此粉末最终会存在于石膏中，对脱硫系统没有影响。 什么影响是可行的。
5.4 钢衬板的选用条件
经过可行性研究后，选择钢衬板时必须考虑可靠性和运行经济性。 应选用耐磨性好、衬板硬度在HRC52～56之间、衬板波形峰谷差大、带球能力强的节能衬板（见图3）。 筒体衬板每圈采用两个固定楔块和两个紧固楔块固定，减少泄漏点。 端衬板仍采用橡胶衬板。
图3 筒体钢衬板剖视图
6 工业测试情况
6.1 运行状况分析
钢衬改造试验选用FGDM3280球磨机。 试验运行参数如表4所示，通过改造前后参数对比分析，改造后，保持额定输出运行，电流降低4A，石灰石粉磨单耗降低6kW·h/t，球耗减少50g/t钢结构衬板，运行经济性明显。 钢衬改造后，运行工况稳定。 功率消耗和钢球消耗与石子的特性和钢球的耐磨性有关。 钢衬球磨机近期运行参数见表5。
表4 钢衬板改造后球磨机运行参数（平均值）
（统计时间为2014年3月23日至4月11日）
表5 球磨机改性钢衬运行参数
（统计时间为2018年1月至12月）
6.2 存在的问题及解决方案
6.2.1 衬板破损、压碎原因分析及对策
试验钢衬已使用近四年。 腐蚀磨损率小于0.02mm/天。 主要损坏类型为断裂、破碎、脱落。 分析原因应该是矿浆pH值呈酸性，故选用高铬衬板。 这种衬板的特点是含铬量高，耐腐蚀性能好，硬度高，冲击韧性差，所以经常破裂、断裂。 解决这一问题的对策是必须综合考虑钢衬里的耐腐蚀性、耐磨性和冲击韧性。 只有三者兼顾，才能保证使用寿命。
6.2.2 内胆脱落
筒体每圈有24块衬板，由两排固定楔块和两排紧紧楔块固定。 只要中间有1块衬板脱落，6块衬板就会同时脱落。 这种情况没有及时发现和处理。 这会导致气缸磨损。 这种结构的可靠性比用螺栓固定各衬板的可靠性稍差。 解决办法是采用四排固定楔块和四排紧固楔块进行固定，并将筒体两端第一圈各衬板改为螺栓固定，防止衬板纵向滑动。
6.2.3 噪音增加
钢衬改造后，球磨机附近噪声较改造前增加2～4分贝。 只要隔音措施得当，对环境的影响可以忽略不计。
7、改进型钢衬板运行状况
我们对试验过程中存在的问题进行了改进，重新配比衬里原材料，兼顾耐腐蚀、耐磨、耐冲击； 我们优化了衬板固定方法，防止脱落，并于2018年10月完成了两台球磨机衬板的安装，目前板片改进和更换工作已经进行了9个月，没有出现衬板脱落的问题。
8 经济分析
钢衬里的设计寿命按三年设计。 橡胶衬里和钢衬里的成本以三年为周期计算。 钢衬板费用节省10万元。 从运行可靠性和经济指标分析，钢衬里明显优于橡胶衬里。 运行参数如表5所示。
9 结论
脱硫湿式球磨机衬板改造研究从2014年开始，到2018年基本成功，其中的艰辛和曲折难以形容，但降低能耗却不能懈怠。 这是我们公司追求的目标。 作为生产管理技术人员，必须依靠科技进步解决实际生产问题，才能取得更好的经济效益。
