沸騰煅燒爐的工作方式

石膏沸騰煅燒爐的床層狀態屬于鼓泡床，因此將這種爐子形象的稱作“沸騰爐”。沸騰爐煅燒部分為一個立式箱式容器在其底部裝有一個氣體分布板。目的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。在床層的上界面以上裝有連續進料的投料機。 在床層上界面處的爐壁上有溢流孔，用于出料。在床層內裝有大量的加熱管，管內的加熱介質為蒸汽，熱量通過管壁傳遞給管外處于流太化的石膏粉，使石膏粉脫水分解。在煅燒部分上部，裝有一個除塵器，氣體離開流化床時帶出來的少量粉塵，由除塵器收集后自動返回流化床，已除塵的尾氣由排風機抽出，排入大氣。正常工作時，從沸騰爐底部鼓入空氣，通過氣體布風板進入流化床。鼓入的空氣不需要很多，稍稍超過臨界氣速，使床層實現流太化即可。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晶水并變為蒸汽，這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的多，所以整個鼓泡床的流太化主要是靠石膏脫硫水形成的蒸汽來實現的。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。連續投入的生石膏粉，一進入床層，幾乎瞬間就與床層中大量熱分料混合均勻，在熱料粉中迅速脫水分解。為了避免剛加入的生料未完成脫水過程就過早短路排出和增加石膏粉的煅燒時間，設計時在爐子中加了三塊隔板，將流化床分成大小兩部分四個室。生石膏粉先進入大的部分，在此脫掉大部分結晶水，然后通過下部的通道進入小的部分，在這里完成終的脫水過程，再由床層上部自動溢流出爐。

二、 電控系統

1、供電

     買方需按照賣方的要求把電力供應到的地點。

2、車間電力分配

通常的電力由母線或電纜供應。控制柜的電力由車間電力分配柜或直接由從變電站的LV開關柜的母線供應。電力供應裝置將被裝配在恰當的位置，并可以為設備維修等提供臨時電力(由買方供應）。

3、自動控制

原料車間生產控制采用分布式PLC控制系統，CPU模塊選用西門子品牌，現場I/O模塊采用西門子ET--200SP,人機界面HMI選用西門子品牌。傳感器、變頻器、PLC模塊、HMI等核心設備構成原料控制站。設備級（變頻器、分布式I/O等）采用現場總線方式與CPU通訊進行數據交換，原料控制站和計算機控制中心通過工業以太網相連、wincc組態軟件編程，從而實現生產過程的集中控制和實時數據統一管理。

三、生產工藝先進性

1、原材料供料系統

1、原材料供料系統

（1）供料斗增設斷料報警裝置，當石膏料斗沒有料或者不下料時發出報警信號，通知操作工及時處理斷料問題；

（2）原材料喂料采用皮帶稱改進行準確計量；

（3）濕料輸送部分設置旋轉篩分機，可有效篩分石膏原料的雜質，并破碎石膏原料的內部結塊。

2、烘干工段

（1）采用專用的管束機進行烘干，烘干熱效率高。

（2）烘干設備采用變頻控制，可有效的控制石膏粉在內部的烘干停留時間。

（3）除塵產生的超細粉經我公司特殊工藝與原料進行均勻的混合，可有效的避免超細粉成團進入煅燒設備造成的產品質量波動。

（4）通過烘干過程控制，可有效避免因原材料含水量波動而產生的質量波動。

3、煅燒工段

1）、煅燒前設置質量控制倉，通過此料倉可起到穩料的作用實現沸騰爐的均勻供料，另外此料倉在設備開機前期、中間出現不合格品時、停機的時候可作為廢料倉，將生產不合格的粉料存儲到此工段，然后再進行煅燒，以此來控制不合格的量；

2）、喂料螺旋輸送機采用計量輸送螺旋，可精準計量進料量，螺旋出料端采用獨特的密封式設計，可有效避免外部冷風在此進入到沸騰爐內部，從而在一定程度上提高了沸騰爐的熱效率；

3）、煅燒設備采用國內常規煅燒設備沸騰爐，我們在此基礎上進行了一部分改進：

A、增加沸騰爐內部空間，延長石膏粉在內部的停留時間，使得煅燒更均勻；

B、采用我公司自主研發的換熱管安裝工藝，可有效地避免因熱脹冷縮造成的沸騰爐殼體開裂；

C、沸騰爐頂部降塵室增高、并在出口位置設計預收塵裝置，減少石膏粉的外排，增加沸騰爐的生產效率；

D、在底部羅茨風機和沸騰爐連接管之間增加余熱回收換熱器，將鼓入的常溫空氣首先經過換熱器進行加熱，然后再計入到沸騰爐內，以此來增加沸騰爐的熱效率；

4）、沸騰爐除塵器采用離線式設計，可有效地增加除塵器濾袋使用壽命。

5）設置專門粉料輸送設備，沸騰爐、冷卻器內部需要清理時首先將粉料通過輸送設備輸送至廢料倉，實現清潔化工作環境。.

4、冷卻工段

冷卻設備采用我公司獨立研發的立式冷卻器，沸騰爐底部羅茨風機首先經過此設備加熱后才能進入沸騰爐，增加余熱利用率。冷卻風機的風將石膏粉溫度降低后直接接入管束機前端預干燥風機入口處，以此來充分的利用余熱。

5、工藝優勢

1）、節能環保

生產線采用負壓運行的方式，杜絕了粉塵外泄，不僅改善了工人的工資環境，同時也達到了國家的環保要求。管束式烘干機采用換熱管與物料直接接觸的加熱行駛，效率遠遠大于間接換熱的形式。沸騰爐、烘干機外部全部做保溫處理，減少了設備的熱損失。

2）、余熱的二次利用

冷卻器換熱后的熱風，利用與沸騰爐的動力鼓風與烘干機的烘干進風，長期運行會產生不小的經濟效益。

四、設備防腐處理

1、設備的腐蝕嚴重部位均采用ND鋼或316L不銹鋼制造，并噴砂處理后涂刷高溫陶瓷防腐涂料，除塵管道采用316L不銹鋼螺旋管，內部涂刷防腐涂料，極大的延長了使用壽命；

2、熱空氣降溫后，設備內部會產生冷凝水，這種冷凝水具有強烈的腐蝕性，為了避免這種現象，在除塵器、沸騰爐、風道外部采用保溫處理；

沸騰爐原理介紹

（1）   基本原理

①流態化的基本概念

要了解沸騰爐，必須對固體流態化的基本概念有所了解。物體可分為固體和流體（液體、氣體）兩類。固體和流體其物理性狀有很大的不同。所謂固體流態化，就是讓固體顆粒通過與液體接觸而轉變成類似流體狀態的操作。固體流態化以后可使某些工藝過程簡化和強化，甚至使原來不可能的事情變成可能。在這里只介紹一些與石膏沸騰煅燒有關的基本概念。在一個圓筒形容器的底部，裝有一個多孔板，多孔板上方裝有一定高度的石膏粉層。氣體通過多孔板進入料層并穿過料層向上流出。當氣流速度較低時，顆粒層是靜止不動的，氣體從顆粒之間的間隙通過，這種狀態的顆粒層成為固態床。當氣流逐漸增加到某個臨界速度，氣流對固體顆粒的向上推力與顆粒的重量相等時，固體顆粒被氣體吹起而浮動于氣體中，在一定的空氣內無規律的飛翔運動，床層開始膨脹和變松，空隙率比固態床增大許多，但床層仍有一個明顯的上界面，整個床層具有了類似液體性質，這種床層就稱為流化床。如果氣流速度繼續增大，流化床就出現很大的不穩定性，床內固體的顆粒成團地濡動，氣體主要以氣泡形式通過床層上升。床層內分為兩種聚集狀態：一種是大體上處于臨界流化狀態的低孔隙率的區域，稱為密相區；另一種是只有稀散固體顆粒高孔隙率區域（即氣泡），稱為稀相區。高于臨界流速的氣體以氣泡形式沿著流床上升，在上升過程中互相合并長大，到達床層上界面時氣泡破裂，因此床層上界面很不穩定，上下波動，整個流化床看起來就像一鍋激烈沸騰的液體，這種性狀的床層叫做鼓泡床。繼續增大氣流速度，直至氣流速度大于固體顆粒的懸浮速度時，流化床上界面消失，顆粒將被氣體帶出容器，這就不再存在什么流化床，則成為氣流輸送了。固體顆粒實現流態化后，流化床就具有了類似液體的性狀，例如它可以浮起大而輕的物體；床層具有了液體那樣的流動性；當容器傾斜時，床層上界面保持水平；物料可在容器壁上的小孔噴出；如果將兩個流化床容器底部相連通，物料自動由高位床層流向低位床層，直至上下兩個床層上界面平衡為止；床層中任意兩點的壓差大致等于兩間 間的靜壓頭。 

②石膏沸騰煅燒爐的工作原理

石膏沸騰煅燒爐的床層狀態屬于前面所描述過的鼓泡床，因此將這種爐子形象地稱作“沸騰爐”。沸騰爐煅燒部分為一個立式直筒狀容器在其底部裝有一個氣體分布板，氣體分布板可設計多孔板。目的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。在床層的上界面以上裝有連續進料的投料機。在床層上界面處的爐壁上有溢流孔，用于出料。在床層內裝有大量的加熱管，管內的加熱介質為飽和蒸汽或載熱油，熱量通過管壁傳遞給管外處于流態化的石膏粉，使石膏粉脫水分解。在煅燒部分上部，裝有一個靜電除塵器，氣體離開流化床時帶出來的少量粉塵，由靜電除塵器收集后自動返回流化床，已除塵的尾氣由排風機抽出，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，使床層實現流態化即可。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晶水并變為蒸汽，這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化主要是靠石膏脫水形成的蒸汽來實現的。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。

（2）   石膏沸騰煅燒爐的特點

  ①設備小巧，生產能力大。

沸騰爐生產能力的大小實質上由熱源通過加熱器壁傳遞給物料的熱量多少來決定。其傳熱方程式為：

Q=K×F×△t

式中Q—由熱源通過加熱器壁傳遞給物料的熱量（kJ/h)

     K—傳熱系數[W/(m².K)]

     F—加熱器傳熱面積（m²）

     △t—熱源與物料的溫度差（℃）

沸騰爐由于物料實現了徹底的流態化，因此爐內不需要安裝攪拌設備。在爐內就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載熱油，其傳熱系數K比熱煙氣為熱源的傳熱系數高出一個數量級。從傳熱方程式就可以看出，由于傳熱系數和傳熱面積都較大，總傳熱量Q也就大。這就是說沸騰爐的生產能力比較大，比如產量為5~6t/h的沸騰爐，其長寬只有1.3m，產量為20t/h的沸騰爐，其長寬也只有2m就足夠了，這是其他傳統的外熱式煅燒設備無法相比的。

②結構簡單，不易損壞。

由于物料實現了流態化，爐子就不需要有轉動的部件，爐子的結構就簡單得多。不但制造方便，投產后也幾乎不需要維修保養。

由于用的是低溫熱源（載熱油約260℃），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，除塵器套在爐體上方，與爐子連成一個整體，設備非常緊湊。不但占地少，還可以避免除塵器結露。

④能耗較低

沸騰爐的熱能消耗和電力消耗都較低。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，幾乎都有效地用于物料的脫水分解。爐子本身的熱效率在95%以上。當然沸騰爐使用的是二次熱源，最終的熱效率還要將爐子的熱效率乘上鍋爐的熱效率。但熱油鍋爐都是很成熟的熱工設備，其熱效率是比較高的，熱油鍋爐能達到70%~80%.因此沸騰爐總的熱效率是比較高的。采用蒸汽，可達57%~67%；采用熱油，可達67%~76%。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50%。國內沸騰爐的熱耗指標為7.7×10⁵kJ/t建筑石膏。

電能方面：沸騰爐不需要轉動，也沒有攪拌機，物料主要是靠石膏脫水產生的水蒸氣來實現流態化的，需要在爐底鼓入的空氣也很有限，因此鼓風機的功率也很小，因此沸騰爐的電能消耗比傳統的煅燒設備少得多。如生產3萬噸建筑石膏粉所用沸騰爐的裝機容量為30kW左右。

⑤操作方便，容易實現自動控制

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，就可以連續穩定

地生產出合格產品。單一的控制參數，很容易實現自動控制。

⑥產品質量好，熟石膏相組成比較理想，物理性能穩定

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，其余均為半水石膏。這樣的相組成很理想，物理性能也很穩定。

⑦基建投資省，運行費用低

由于沸騰爐設備小巧結構簡單、占地少，因此基建投資較同等生產規模的其他類型煅燒設備節省。投產后，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。