脫硫石膏沸騰爐設備介紹

一、工作原理

石膏沸騰煅燒爐的床層狀態(tài)屬于的鼓泡床，因此將這種爐子形象地稱作“沸騰爐”。

沸騰爐外型為“長方體+棱臺體”結(jié)構(gòu)，其中“棱臺體”部分是沸騰爐的活化風室，在這里加裝一塊氣體分布板，簡稱“布風板”，作用是在停止工作時支撐固體粉料不致漏粉，在工作時使氣流從底部均勻地進入床層；“長方體”部分是煅燒石膏粉的區(qū)間，內(nèi)裝有大量的加熱管，管內(nèi)的加熱介質(zhì)可以是過熱蒸汽或?qū)嵊停瑹崃客ㄟ^管壁傳遞給管外處于流態(tài)化的石膏粉，使石膏粉脫水分解。在煅燒部分上部，裝有一個沉降室，氣體離開流化床時帶出來的少量粉塵，由沉降室收集后自動返回流化床，其余尾氣由脈沖布袋除塵器處理后排入大氣。

正常工作時，從沸騰爐底部鼓入空氣，通過氣體分布板進入流化床 。鼓入的空氣不需要很多，稍稍超過臨界氣速，使床層實現(xiàn)流態(tài)化即可。此時淹沒在流化床中的加熱管向物料傳遞大量的熱量，使二水石膏粉達到脫水分解的溫度，二水石膏就在流化床中脫去結(jié)晶水并變?yōu)檎羝@些蒸汽與爐底鼓入的空氣混合在一起，通過床層向上運動。由于蒸汽量比鼓入的空氣量多得多，所以整個鼓泡床的流態(tài)化主要是靠石膏脫水形成的蒸汽來實現(xiàn)的。由于在流化床中粉料激烈的翻滾、混合，所以在整個流化床中各處的物料溫度和成分幾乎是一致的。連續(xù)投入的石膏粉，一進入床層，幾乎瞬間就與床層中大量熱粉料混合均勻，在熱粉料中迅速脫水分解。為了避免剛加入的生料未完成脫水過程就過早排出，設計時在爐子中加了一塊隔板，將流化床分成大小兩部分，兩部分底部是連通的。生石膏粉先進入大的部分，在此脫掉大部分結(jié)晶水，然后通過下部的通道進入小的部分，在這里完成最終的脫水過程，再由床層上部自動溢流出爐。

預干燥系統(tǒng)

預干燥系統(tǒng)設備清單如下表所示。表中僅列出了主要設備的名稱以及對部分重要設備出力、材質(zhì)等的一般要求，設備尺寸、功率、規(guī)格型號等其他參數(shù)及設備數(shù)量由投標方進行補充。

5.2.3 煅燒系統(tǒng)

煅燒系統(tǒng)設備如下表所示。表中僅列出了主要設備的名稱以及對部分重要設備出力、材質(zhì)等的一般要求，設備尺寸、功率、規(guī)格型號等其他參數(shù)及設備數(shù)量由投標方進行補充。

1）煅燒工段

         煅燒系統(tǒng)采用蒸汽型沸騰爐煅燒工藝將粉料進行均勻的煅燒；整套系統(tǒng)包含輸送設備、篩分機、計量螺旋、沸騰爐、羅茨風機等組成；

          烘干好的粉料首先經(jīng)過輸送設備、旋轉(zhuǎn)篩分機進行輸送處理，在計入沸騰爐之前首先進行篩分，避免大顆粒物料進入到沸騰爐，進而避免沸騰爐煅燒不均勻和沸騰爐底部歩風板堵塞。處理完畢的石膏粉料經(jīng)計量螺旋均勻輸送給沸騰爐；輸送設備為可計量輸送機，可精確計量每個時間段的喂料量嗎，保證石膏粉供料穩(wěn)定性。其供料量可根據(jù)煅燒工藝要求和工作過程中的沸騰爐各點具體溫度進行調(diào)整，溫度增高則進料量增加，反之減少；沸騰爐為蒸汽沸騰爐，沸騰爐內(nèi)分為主爐和副爐共4個室，底部設有高壓羅茨風機往底部注風，協(xié)助粉料在爐內(nèi)沸騰；粉料在沸騰爐中與管道內(nèi)的蒸汽進行間接熱交換，蒸汽把熱量傳遞給粉料，對粉料進行煅燒。粉料首先進入沸騰爐的主爐內(nèi)進行煅燒，進而經(jīng)過底部通道進入副爐進一步脫水；最后經(jīng)沸騰爐上部出料口排出至粉磨工段進行粉磨；

沸騰爐出料口溫度調(diào)整可通過蒸汽進口的壓力和溫度進行調(diào)整，粉料溫度高時，適當在電腦屏幕上關(guān)小蒸汽進口的壓力或者溫度，反之亦然；另外也可通過喂料進行調(diào)整，粉料溫度高時，適當在電腦屏幕上增加給料量，反之亦然。

 粉料在沸騰爐內(nèi)煅燒產(chǎn)生的蒸汽和底部羅茨風機鼓入的空氣經(jīng)沸騰爐頂部排出，進入到配套的袋式除塵器中，經(jīng)處理后的干凈空氣排放到大氣中；蒸汽沸騰爐為節(jié)能型煅燒設備，它采用的是一次能源進行熱交換，減少熱交換次數(shù)，大大降低了能耗指標；

 沸騰爐熱源來自高溫蒸汽，通過蒸汽管道進入到沸騰爐的換熱管內(nèi)，沸騰爐換熱管路采用高進低出設計，高溫蒸汽在沸騰爐內(nèi)和粉料進行熱交換，換熱完畢的冷凝水排至余熱換熱器回收利用，此換熱器是給沸騰爐羅茨鼓風機的風進行加溫的。將羅茨風機的風加熱到一定溫度進入到沸騰爐底部，實現(xiàn)蒸汽余熱二次利用。

2）質(zhì)量控制系統(tǒng)

     質(zhì)量控制系統(tǒng)采用專門臨時暫存工藝將粉料進行精準分離；整套系統(tǒng)包含提升機、螺旋輸送機、氣動閥門、暫存?zhèn)}等組成；

     因為在沸騰爐開、停機時會產(chǎn)生不合格的石膏粉料，如果此時的石膏粉料輸送到下游與成品粉混合的話將會產(chǎn)生很大的質(zhì)量波動。所以此時產(chǎn)生的石膏粉通過質(zhì)量控制系統(tǒng)經(jīng)輸送設備運送至暫存?zhèn)}內(nèi)存儲，在正常生產(chǎn)時產(chǎn)生質(zhì)量波動時，也將通過質(zhì)量控制系統(tǒng)進入到此料倉內(nèi)進行暫存，待石膏粉正常煅燒時按一定添加量進入到煅燒系統(tǒng)重新煅燒。這樣可有效避免石膏粉產(chǎn)生質(zhì)量波動影響下游產(chǎn)品質(zhì)量。同時此料倉作為煅燒前穩(wěn)料倉，當烘干物料產(chǎn)生重量方面波動時，此料倉起到緩沖穩(wěn)料的作用，這樣來保證煅燒前供料穩(wěn)定性。

3）冷卻系統(tǒng)

     冷卻系統(tǒng)采用我公司專用石膏冷卻機，可在保證石膏粉煅燒相組成穩(wěn)定狀態(tài)下有效的進行冷卻。整套系統(tǒng)包含冷卻器、羅茨風機、冷卻器風機是、輸送設備等組成。

     煅燒好的石膏粉因出料溫度比較高，如果直接進入后期處理工段，會因石膏粉溫度過高導致石膏粉的相組成產(chǎn)生變化，進而影響產(chǎn)品質(zhì)量。所以石膏粉在進入到后期工段時，必須通過冷卻降溫后方能進入到后期工段。降溫工段采用我公司專用冷卻器進行降溫，可有效的將石膏粉溫度降低到80°C以下，從而保證石膏粉的后期質(zhì)量。

4）改性磨工段

     脫硫石膏因其生成機理的影響，具有比表面積小和級配不合理的先天缺陷，具體表現(xiàn)為；脫硫石膏的比表面積僅有1500cm2/g,是天然石膏的40~60um之間，級配遠遠小于粉末后的天然石膏，易導致脫硫熟石膏加水后的流變性能不好，顆粒離析、分層現(xiàn)象嚴重，制品容重偏大，石膏粉強度低等問題。因此，我們在脫硫石膏煅燒后增加粉磨工序，用以增加比表面積、改變顆粒級配、降低松散榮重，以解決上述出現(xiàn)的問題。

5）成品儲存和包裝工段

          經(jīng)煅燒機煅燒后的半水石膏輸送到陳品料倉儲存起來，成品倉下可根據(jù)業(yè)主意見建設散裝系統(tǒng)和小袋包裝系統(tǒng)以及另作它用

6）除塵系統(tǒng)

          除塵系統(tǒng)采用袋式除塵器，以此來保證石膏粉在生產(chǎn)過程中因原料的預干燥、輸送、粉磨、煅燒、陳化處理過程中，保證系統(tǒng)運行在負壓狀態(tài)下，所產(chǎn)生粉塵經(jīng)過除塵設備靜化再排出室外，工作環(huán)境達到規(guī)定標準。

7）熱源提供給系統(tǒng)

     熱源供給：以電廠蒸汽為熱源的蒸汽系統(tǒng)，以蒸汽做熱交換介質(zhì)，由于沒有鍋爐直接使用蒸汽，熱源熱效率可達100%；控制系統(tǒng)采用PLC、壓力變送器、溫度電動調(diào)節(jié)，出口溫度控制在+1°c區(qū)間，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

8）自動控制

      原料車間生產(chǎn)控制采用分布式PLC控制系統(tǒng)，CPU模塊選用西門子品牌，現(xiàn)場I/O模塊采用西門子ET-200SP,  人機界面選用西門子品牌。傳感器、變頻器、PLC模塊、HMI等核心設備構(gòu)成原料控制站。設備級（變頻器、分布式I/O等）采用現(xiàn)場總線方式與CPU通訊進行數(shù)據(jù)交換，原料控制站和計算機控制中心通過工業(yè)以太網(wǎng)相連、wincc組態(tài)軟件編程，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的集中控制和實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。

二、核心設備介紹

1、管束干燥機

     管束干燥機按逆流方式操作，根據(jù)需要也可采用順流加熱方式，熱耗低；干燥物料范圍廣泛，主要為松散物料干燥，處理能力大，水分蒸發(fā)大且可干燥高水份物料；物料干燥彈性大（能視不同的物料性質(zhì)及水分要求對干燥時間進行調(diào)整）可連續(xù)生產(chǎn)（自動化程度高），亦可間隙操作（適合于特殊生產(chǎn)工藝）；

        1.1組成結(jié)構(gòu)

(1) 主機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，此為干燥機的核心部件，不同的干燥機有不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)列管式干燥機的轉(zhuǎn)子由兩端中空軸、封頭及數(shù)百根管子形成的管束組成；旋轉(zhuǎn)圓盤式干燥機的轉(zhuǎn)子由中空軸和焊接組裝在其上的數(shù)十只圓盤組成。運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子靠兩端軸承支撐；一端為固定軸承，一端可以自由游動、消耗熱膨脹。轉(zhuǎn)子四周有固定在架子上的抄板。

(2) 傳動系統(tǒng)，由電機、減速系統(tǒng)組成（擺線針輪減速和齒輪減速二級）

(3) 管路系統(tǒng)，由調(diào)節(jié)閥門、金屬軟管、旋轉(zhuǎn)街頭等組成。

(4) 排風和除塵系統(tǒng)，引風機排風，配濕法除塵回收熱水和粉塵。

  1.2性能特點

（1）換熱充分、熱耗低、高效節(jié)能、干燥物料范圍廣、處理量大、水分蒸發(fā)量大，并且可以干燥高水分物料。

（2）采用變頻電機驅(qū)動，電耗比傳統(tǒng)管束節(jié)約30%以上。

（3）該機附加配套設備少，占地面積小，工藝布局緊湊，可在單層廠房內(nèi)放置，大大節(jié)約了土建費用。

（4）物料在滾筒內(nèi)翻拌徹底，沒有殘留物料。

（5）由于換熱管在滾筒旋轉(zhuǎn)時不承受扭矩，減少了換熱管因傳扭矩而導致焊縫開裂、泄漏的危險，極大的提高了設備使用壽命；如果列管發(fā)生漏氣等現(xiàn)象，列管可以很方便的任意更換。

（6）滾筒底部筒體壁厚12毫米，常規(guī)管束殼體一般厚6毫米，在經(jīng)受相同程度的磨損和腐蝕的情況下，筒體的壽命可以成倍的提高。

（7）允許帶料啟動。

（8）可以連續(xù)操作（即自動化程度高），也可以間歇操作（適合于特種工藝）

（9）物料在呈負壓狀態(tài)的封閉內(nèi)腔被干燥，作業(yè)環(huán)境清潔，無污染，噪音小。

2、煅燒沸騰爐的工藝特點

（1）設備小巧，生產(chǎn)能力大

        沸騰爐生產(chǎn)能力的大小由沸騰爐的熱換面積來決定。沸騰爐由于實現(xiàn)了物料的徹底流太化，爐內(nèi)不需要安裝攪拌設備。在爐內(nèi)可以高密度地安裝很多加熱管，因此尺寸不大的爐子就可以有非常大的傳熱面積。另外，沸騰爐采用的熱源為真氣，傳熱系數(shù)和傳熱面積都較大，總穿熱量也就大。所以沸騰爐的生產(chǎn)能力比較大，這是其他傳統(tǒng)的外熱式煅燒設備無法相比的

（2）結(jié)構(gòu)簡單，不易損壞

由于物料實現(xiàn)了流太化，爐子就不需要有轉(zhuǎn)動的部件，爐子的結(jié)構(gòu)就簡單得多。不

 但制造方便，投產(chǎn)后也幾乎不需要維修保養(yǎng)。由于用的是低溫熱源，爐子在任何情況下都沒有被燒壞的危險，設備使用壽命也特別長。

（3）設備緊湊，占地少

         沸騰爐是立式布置的設備，設備非常緊湊。占地面積少

（4）能耗較低

         沸騰爐的熱能消耗和電能消耗都較低。熱能方面：從熱源傳遞給物料的熱能，除了小部分用于加熱爐底鼓入的冷空氣以及少量的爐體散熱損失外，幾乎都能有效地用于物料的脫水分解。爐子本身的熱效率在95%以上。因此沸騰爐總的熱效率是比較高的，采用蒸汽，可達90%以上。一般的外熱式煅燒設備雖然直接使用一次熱源，但熱效率很少 超過80%。國內(nèi)沸騰爐的熱耗指標為7.7x105KJ/t(18.33萬kcal/t)建筑石膏。電能方面：沸騰爐不需要轉(zhuǎn)動，也沒有攪拌機，物料主要是靠石膏脫水產(chǎn)生的水蒸氣來實現(xiàn)流太化的，需要在爐底鼓入的空氣也很有限，配套鼓風機的功率也很小，因此沸騰爐的電能消耗比傳統(tǒng)的煅燒設備少的多。

（5）操作方便，容易實現(xiàn)自動控制

流化床有一個特點，就是床層中物料溫度一致。因此操作中只要控制物料一個設定溫度，就可以連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。單一的控制參數(shù)，很容易實現(xiàn)主動控制。

（6）產(chǎn)品質(zhì)量好，熟石膏相組成比較理想，物理性能穩(wěn)定

由于采用低溫熱源，石膏不易過燒，只要控制出料溫度合適，成品中不含二水石膏，無水石膏III也只在5%以內(nèi)，其余均為半水石膏。這樣的相組成很理想，物理性能也很穩(wěn)定。

（7）基建投資省，運行費用低

由于沸騰爐設備小巧、結(jié)構(gòu)簡單、占地少，因此基建投資較同等生產(chǎn)規(guī)模的其他類型煅燒設備節(jié)省。投產(chǎn)后，由于能耗較低、維修工作量少、使用壽命長，因此運行費用也較省。