Nghiền đá vôi cho nhà máy nhiệt điện: bùn khử lưu huỳnh

Nghiền đá vôi cho nhà máy nhiệt điện — chuẩn bị bùn khử lưu huỳnh

Vật liệuĐá vôi ≥ 90% CaCO₃

Cỡ hạt cấp liệu≤ 25 - 50 mm

Độ mịn sản phẩm90% qua 325 mesh

Nồng độ bùn~ 30% chất rắn

Công suất dây10 - 100 t/h

Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật

Đá vôi dùng cho hệ khử lưu huỳnh cần hàm lượng CaCO₃ cao, thường từ 90% trở lên, ít dolomite và ít silic tự do. Đá càng sạch thì lượng bùn tiêu thụ cho mỗi tấn SO₂ bị loại càng thấp, và thạch cao phụ phẩm thu được càng dễ tái sử dụng. Độ cứng Mohs của đá vôi chỉ 3 - 4 nên dễ nghiền, nhưng nếu SiO₂ tự do vượt 4 - 5% thì tốc độ mài mòn con lăn, vành nghiền và bi nghiền tăng mạnh.

Điểm khác biệt so với nghiền bột đá thương mại nằm ở chỗ hệ khử lưu huỳnh chạy song song với lò hơi, gần như không được phép dừng. Máy nghiền phải đạt công suất ổn định quanh năm, kể cả khi đá đầu vào ẩm hơn hoặc lẫn sét. Vì thế chọn thiết bị không chỉ dựa trên độ mịn mà còn dựa trên độ khả dụng và chi phí điện tự dùng của nhà máy.

Nguyên lý và quy trình

Đá vôi từ kho được cấp qua băng tải và cân định lượng, có thể qua máy đập sơ bộ để đưa cỡ hạt về dưới 25 - 50 mm.
Với công nghệ ướt, đá và nước được nạp cùng lúc vào máy nghiền bi ướt để tạo bùn ngay trong buồng nghiền.
Với công nghệ khô, máy nghiền đứng nghiền và sấy đồng thời rồi mới pha nước thành bùn ở bồn khuấy.
Bùn qua bộ phân ly thủy lực kiểu hydrocyclone để tách hạt quá cỡ hồi lưu, phần đạt cỡ đi sang bồn chứa có cánh khuấy.
Bơm bùn đưa dung dịch tới vòi phun trong tháp hấp thụ, nơi CaCO₃ phản ứng với SO₂ tạo thạch cao; thạch cao thải được tách nước để xử lý hoặc tái dùng.

Phản ứng tổng quát: CaCO₃ + SO₂ + ½O₂ + 2H₂O tạo thành CaSO₄·2H₂O và CO₂. Hiệu suất khử của hệ ướt thường vượt 95% khi độ mịn và nồng độ bùn được kiểm soát tốt, nên khâu nghiền chính là điểm quyết định chi phí và mức phát thải của cả nhà máy.

Chọn thiết bị nghiền theo quy mô và kiểu lò
Ứng dụng	Độ mịn / cỡ hạt	Thiết bị gợi ý	Ghi chú vận hành
Bùn khử lưu huỳnh lò than lớn	90% qua 325 mesh	Máy nghiền bi ướt	Vừa nghiền vừa pha bùn, chịu tải rất lớn
Bùn khử lưu huỳnh quy mô vừa	80 - 325 mesh	LM hoặc MTW rồi pha bùn	Tiết kiệm điện 30 - 40% so với bi
Lò tầng sôi tuần hoàn	0 - 2 mm	Máy đập trục hoặc nghiền thô	Làm vật liệu đệm và hấp thụ
Khử lưu huỳnh bán khô	200 - 325 mesh	MTM hoặc MTW	Phun dạng bột khô vào tháp

Cấu hình thiết bị

Với tổ máy lớn cần lưu lượng bùn cao, máy nghiền bi ướt kiểu MST vẫn giữ vị trí chủ lực: thùng quay có tấm lót chống mài mòn, cửa cấp liệu hình côn, cụm truyền động và trạm dầu bôi trơn áp suất thấp, có thể chạy chế độ vận chuyển chậm khi bảo trì. Ưu điểm là cấu tạo quen thuộc, dễ vận hành, phù hợp đá vôi lẫn một phần sét.

Ngược lại, khi nhà máy muốn cắt điện tự dùng, dây nghiền khô dùng máy nghiền đứng LM rồi pha bùn là phương án đáng cân nhắc. Cấu hình gồm quạt gió tuần hoàn đủ cột áp, lốc tách ly tâm thu phần lớn bột, lọc túi xung khí nén xử lý khí thải, và hệ PLC liên động cấp liệu với nhiệt độ buồng nghiền. Với dây quy mô 5 - 25 t/h, máy nghiền châu Âu MTW là điểm cân bằng giữa vốn và hiệu quả, dải 80 - 325 mesh điều chỉnh bằng biến tần. Thông số chi tiết từng dòng có trong hồ sơ máy nghiền đứng LM.

Kinh nghiệm từ dây đã chạy

Độ mịn vượt yêu cầu không mang lại lợi ích tương xứng: nghiền từ 250 lên 325 mesh có thể tăng 20 - 30% điện năng mà mức tăng hiệu suất khử chỉ một vài phần trăm.
Đá vôi có hàm lượng silic tự do cao làm mòn nhanh chi tiết nghiền; các dây này nên chọn tấm lót và bi hợp kim chống mài mòn thay vì tối ưu độ mịn.
Bồn chứa bùn bắt buộc có cánh khuấy liên tục, nếu không hạt lắng sẽ khiến nồng độ bơm tới tháp dao động và vòi phun nhanh tắc.
Nên dự phòng sẵn một bộ lót và bi thay thế; khâu dừng máy để thay chi tiết nghiền là nguyên nhân mất khả dụng lớn nhất của hệ khử lưu huỳnh.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao khử lưu huỳnh ướt cần đá vôi mịn tới 325 mesh?

Phản ứng giữa CaCO₃ và SO₂ diễn ra trên bề mặt hạt. Hạt càng mịn, tổng diện tích bề mặt càng lớn, SO₂ bị hấp thụ càng nhanh và hiệu suất khử càng cao. Mức phổ biến là 90% hạt lọt qua sàng 325 mesh, tương đương khoảng 44 µm. Mịn hơn nữa giúp xử lý đá vôi kém hoạt tính nhưng chi phí điện nghiền cũng tăng.

Máy nghiền bi hay máy nghiền đứng phù hợp hơn cho nhà máy nhiệt điện?

Máy nghiền bi ướt vẫn phổ biến vì vừa nghiền vừa tạo bùn trực tiếp, chịu được công suất rất lớn. Máy nghiền đứng tiết kiệm điện hơn 30 - 40% và tích hợp sấy, nghiền, phân loại trong một cụm, phù hợp khi nhà máy muốn giảm điện tự dùng. Với đá vôi ẩm hoặc yêu cầu vận hành liên tục, máy nghiền đứng thường chiếm ưu thế.

Bùn đá vôi cần nồng độ bao nhiêu?

Thông thường bùn được pha quanh mức 30% chất rắn theo khối lượng, sau đó bơm tới tháp hấp thụ. Nồng độ quá thấp làm tăng lưu lượng bơm và thể tích tháp; quá cao thì bùn đặc, dễ lắng và tắc vòi phun. Bồn chứa cần cánh khuấy liên tục để giữ hạt lơ lửng.

Đá vôi cho lò tầng sôi có cần cùng độ mịn đó không?

Không. Lò tầng sôi tuần hoàn dùng đá vôi làm vật liệu đệm và chất hấp thụ ngay trong buồng đốt, cỡ hạt thường chỉ 0 - 2 mm hoặc mịn hơn tùy thiết kế. Loại này chỉ cần nghiền thô, không cần tới 325 mesh, nên thiết bị cũng nhẹ và rẻ hơn nhiều.