沸腾炉原理介绍

（1）   基本原理

①流态化的基本概念

要了解沸腾炉，必须对固体流态化的基本概念有所了解。物体可分为固体和流体（液体、气体）两类。固体和流体其物理性状有很大的不同。所谓固体流态化，就是让固体颗粒通过与液体接触而转变成类似流体状态的操作。固体流态化以后可使某些工艺过程简化和强化，甚至使原来不可能的事情变成可能。在这里只介绍一些与石膏沸腾煅烧有关的基本概念。在一个圆筒形容器的底部，装有一个多孔板，多孔板上方装有一定高度的石膏粉层。气体通过多孔板进入料层并穿过料层向上流出。当气流速度较低时，颗粒层是静止不动的，气体从颗粒之间的间隙通过，这种状态的颗粒层成为固态床。当气流逐渐增加到某个临界速度，气流对固体颗粒的向上推力与颗粒的重量相等时，固体颗粒被气体吹起而浮动于气体中，在一定的空气内无规律的飞翔运动，床层开始膨胀和变松，空隙率比固态床增大许多，但床层仍有一个明显的上界面，整个床层具有了类似液体性质，这种床层就称为流化床。如果气流速度继续增大，流化床就出现很大的不稳定性，床内固体的颗粒成团地濡动，气体主要以气泡形式通过床层上升。床层内分为两种聚集状态：一种是大体上处于临界流化状态的低孔隙率的区域，称为密相区；另一种是只有稀散固体颗粒高孔隙率区域（即气泡），称为稀相区。高于临界流速的气体以气泡形式沿着流床上升，在上升过程中互相合并长大，到达床层上界面时气泡破裂，因此床层上界面很不稳定，上下波动，整个流化床看起来就像一锅激烈沸腾的液体，这种性状的床层叫做鼓泡床。继续增大气流速度，直至气流速度大于固体颗粒的悬浮速度时，流化床上界面消失，颗粒将被气体带出容器，这就不再存在什么流化床，则成为气流输送了。固体颗粒实现流态化后，流化床就具有了类似液体的性状，例如它可以浮起大而轻的物体；床层具有了液体那样的流动性；当容器倾斜时，床层上界面保持水平；物料可在容器壁上的小孔喷出；如果将两个流化床容器底部相连通，物料自动由高位床层流向低位床层，直至上下两个床层上界面平衡为止；床层中任意两点的压差大致等于两间 间的静压头。

1）煅烧工段

         煅烧系统采用蒸汽型沸腾炉煅烧工艺将粉料进行均匀的煅烧；整套系统包含输送设备、筛分机、计量螺旋、沸腾炉、罗茨风机等组成；

          烘干好的粉料首先经过输送设备、旋转筛分机进行输送处理，在计入沸腾炉之前首先进行筛分，避免大颗粒物料进入到沸腾炉，进而避免沸腾炉煅烧不均匀和沸腾炉底部歩风板堵塞。处理完毕的石膏粉料经计量螺旋均匀输送给沸腾炉；输送设备为可计量输送机，可精确计量每个时间段的喂料量吗，保证石膏粉供料稳定性。其供料量可根据煅烧工艺要求和工作过程中的沸腾炉各点具体温度进行调整，温度增高则进料量增加，反之减少；沸腾炉为蒸汽沸腾炉，沸腾炉内分为主炉和副炉共4个室，底部设有高压罗茨风机往底部注风，协助粉料在炉内沸腾；粉料在沸腾炉中与管道内的蒸汽进行间接热交换，蒸汽把热量传递给粉料，对粉料进行煅烧。粉料首先进入沸腾炉的主炉内进行煅烧，进而经过底部通道进入副炉进一步脱水；最后经沸腾炉上部出料口排出至粉磨工段进行粉磨；

沸腾炉出料口温度调整可通过蒸汽进口的压力和温度进行调整，粉料温度高时，适当在电脑屏幕上关小蒸汽进口的压力或者温度，反之亦然；另外也可通过喂料进行调整，粉料温度高时，适当在电脑屏幕上增加给料量，反之亦然。

 粉料在沸腾炉内煅烧产生的蒸汽和底部罗茨风机鼓入的空气经沸腾炉顶部排出，进入到配套的袋式除尘器中，经处理后的干净空气排放到大气中；蒸汽沸腾炉为节能型煅烧设备，它采用的是一次能源进行热交换，减少热交换次数，大大降低了能耗指标；

 沸腾炉热源来自高温蒸汽，通过蒸汽管道进入到沸腾炉的换热管内，沸腾炉换热管路采用高进低出设计，高温蒸汽在沸腾炉内和粉料进行热交换，换热完毕的冷凝水排至余热换热器回收利用，此换热器是给沸腾炉罗茨鼓风机的风进行加温的。将罗茨风机的风加热到一定温度进入到沸腾炉底部，实现蒸汽余热二次利用。

2）质量控制系统

     质量控制系统采用专门临时暂存工艺将粉料进行精准分离；整套系统包含提升机、螺旋输送机、气动阀门、暂存仓等组成；

     因为在沸腾炉开、停机时会产生不合格的石膏粉料，如果此时的石膏粉料输送到下游与成品粉混合的话将会产生很大的质量波动。所以此时产生的石膏粉通过质量控制系统经输送设备运送至暂存仓内存储，在正常生产时产生质量波动时，也将通过质量控制系统进入到此料仓内进行暂存，待石膏粉正常煅烧时按一定添加量进入到煅烧系统重新煅烧。这样可有效避免石膏粉产生质量波动影响下游产品质量。同时此料仓作为煅烧前稳料仓，当烘干物料产生重量方面波动时，此料仓起到缓冲稳料的作用，这样来保证煅烧前供料稳定性。

3）冷却系统

     冷却系统采用我公司专用石膏冷却机，可在保证石膏粉煅烧相组成稳定状态下有效的进行冷却。整套系统包含冷却器、罗茨风机、冷却器风机是、输送设备等组成。

     煅烧好的石膏粉因出料温度比较高，如果直接进入后期处理工段，会因石膏粉温度过高导致石膏粉的相组成产生变化，进而影响产品质量。所以石膏粉在进入到后期工段时，必须通过冷却降温后方能进入到后期工段。降温工段采用我公司专用冷却器进行降温，可有效的将石膏粉温度降低到80°C以下，从而保证石膏粉的后期质量。

4）改性磨工段

     脱硫石膏因其生成机理的影响，具有比表面积小和级配不合理的先天缺陷，具体表现为；脱硫石膏的比表面积仅有1500cm2/g,是天然石膏的40~60um之间，级配远远小于粉末后的天然石膏，易导致脱硫熟石膏加水后的流变性能不好，颗粒离析、分层现象严重，制品容重偏大，石膏粉强度低等问题。因此，我们在脱硫石膏煅烧后增加粉磨工序，用以增加比表面积、改变颗粒级配、降低松散荣重，以解决上述出现的问题。

5）成品储存和包装工段

          经煅烧机煅烧后的半水石膏输送到陈品料仓储存起来，成品仓下可根据业主意见建设散装系统和小袋包装系统以及另作它用

6）除尘系统

          除尘系统采用袋式除尘器，以此来保证石膏粉在生产过程中因原料的预干燥、输送、粉磨、煅烧、陈化处理过程中，保证系统运行在负压状态下，所产生粉尘经过除尘设备静化再排出室外，工作环境达到规定标准。

7）热源提供给系统

     热源供给：以电厂蒸汽为热源的蒸汽系统，以蒸汽做热交换介质，由于没有锅炉直接使用蒸汽，热源热效率可达100%；控制系统采用PLC、压力变送器、温度电动调节，出口温度控制在+1°c区间，产品质量稳定。

8）自动控制

      原料车间生产控制采用分布式PLC控制系统，CPU模块选用西门子品牌，现场I/O模块采用西门子ET-200SP,  人机界面选用西门子品牌。传感器、变频器、PLC模块、HMI等核心设备构成原料控制站。设备级（变频器、分布式I/O等）采用现场总线方式与CPU通讯进行数据交换，原料控制站和计算机控制中心通过工业以太网相连、wincc组态软件编程，从而实现生产过程的集中控制和实时数据统一管理。