脱硫石膏沸腾炉设备介绍

一、工作原理

石膏沸腾煅烧炉的床层状态属于的鼓泡床，因此将这种炉子形象地称作“沸腾炉”。

沸腾炉外型为“长方体+棱台体”结构，其中“棱台体”部分是沸腾炉的活化风室，在这里加装一块气体分布板，简称“布风板”，作用是在停止工作时支撑固体粉料不致漏粉，在工作时使气流从底部均匀地进入床层；“长方体”部分是煅烧石膏粉的区间，内装有大量的加热管，管内的加热介质可以是过热蒸汽或导热油，热量通过管壁传递给管外处于流态化的石膏粉，使石膏粉脱水分解。在煅烧部分上部，装有一个沉降室，气体离开流化床时带出来的少量粉尘，由沉降室收集后自动返回流化床，其余尾气由脉冲布袋除尘器处理后排入大气。

正常工作时，从沸腾炉底部鼓入空气，通过气体分布板进入流化床 。鼓入的空气不需要很多，稍稍超过临界气速，使床层实现流态化即可。此时淹没在流化床中的加热管向物料传递大量的热量，使二水石膏粉达到脱水分解的温度，二水石膏就在流化床中脱去结晶水并变为蒸汽，这些蒸汽与炉底鼓入的空气混合在一起，通过床层向上运动。由于蒸汽量比鼓入的空气量多得多，所以整个鼓泡床的流态化主要是靠石膏脱水形成的蒸汽来实现的。由于在流化床中粉料激烈的翻滚、混合，所以在整个流化床中各处的物料温度和成分几乎是一致的。连续投入的石膏粉，一进入床层，几乎瞬间就与床层中大量热粉料混合均匀，在热粉料中迅速脱水分解。为了避免刚加入的生料未完成脱水过程就过早排出，设计时在炉子中加了一块隔板，将流化床分成大小两部分，两部分底部是连通的。生石膏粉先进入大的部分，在此脱掉大部分结晶水，然后通过下部的通道进入小的部分，在这里完成最终的脱水过程，再由床层上部自动溢流出炉。

预干燥系统

预干燥系统设备清单如下表所示。表中仅列出了主要设备的名称以及对部分重要设备出力、材质等的一般要求，设备尺寸、功率、规格型号等其他参数及设备数量由投标方进行补充。

5.2.3 煅烧系统

煅烧系统设备如下表所示。表中仅列出了主要设备的名称以及对部分重要设备出力、材质等的一般要求，设备尺寸、功率、规格型号等其他参数及设备数量由投标方进行补充。

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。

二、核心设备介绍

1、管束干燥机

     管束干燥机按逆流方式操作，根据需要也可采用顺流加热方式，热耗低；干燥物料范围广泛，主要为松散物料干燥，处理能力大，水分蒸发大且可干燥高水份物料；物料干燥弹性大（能视不同的物料性质及水分要求对干燥时间进行调整）可连续生产（自动化程度高），亦可间隙操作（适合于特殊生产工艺）；

        1.1组成结构

(1) 主机转子系统，此为干燥机的核心部件，不同的干燥机有不同的转子结构。旋转列管式干燥机的转子由两端中空轴、封头及数百根管子形成的管束组成；旋转圆盘式干燥机的转子由中空轴和焊接组装在其上的数十只圆盘组成。运转时转子靠两端轴承支撑；一端为固定轴承，一端可以自由游动、消耗热膨胀。转子四周有固定在架子上的抄板。

(2) 传动系统，由电机、减速系统组成（摆线针轮减速和齿轮减速二级）

(3) 管路系统，由调节阀门、金属软管、旋转街头等组成。

(4) 排风和除尘系统，引风机排风，配湿法除尘回收热水和粉尘。

  1.2性能特点

（1）换热充分、热耗低、高效节能、干燥物料范围广、处理量大、水分蒸发量大，并且可以干燥高水分物料。

（2）采用变频电机驱动，电耗比传统管束节约30%以上。

（3）该机附加配套设备少，占地面积小，工艺布局紧凑，可在单层厂房内放置，大大节约了土建费用。

（4）物料在滚筒内翻拌彻底，没有残留物料。

（5）由于换热管在滚筒旋转时不承受扭矩，减少了换热管因传扭矩而导致焊缝开裂、泄漏的危险，极大的提高了设备使用寿命；如果列管发生漏气等现象，列管可以很方便的任意更换。

（6）滚筒底部筒体壁厚12毫米，常规管束壳体一般厚6毫米，在经受相同程度的磨损和腐蚀的情况下，筒体的寿命可以成倍的提高。

（7）允许带料启动。

（8）可以连续操作（即自动化程度高），也可以间歇操作（适合于特种工艺）

（9）物料在呈负压状态的封闭内腔被干燥，作业环境清洁，无污染，噪音小。

2、煅烧沸腾炉的工艺特点

（1）设备小巧，生产能力大

        沸腾炉生产能力的大小由沸腾炉的热换面积来决定。沸腾炉由于实现了物料的彻底流太化，炉内不需要安装搅拌设备。在炉内可以高密度地安装很多加热管，因此尺寸不大的炉子就可以有非常大的传热面积。另外，沸腾炉采用的热源为真气，传热系数和传热面积都较大，总穿热量也就大。所以沸腾炉的生产能力比较大，这是其他传统的外热式煅烧设备无法相比的

（2）结构简单，不易损坏

由于物料实现了流太化，炉子就不需要有转动的部件，炉子的结构就简单得多。不

 但制造方便，投产后也几乎不需要维修保养。由于用的是低温热源，炉子在任何情况下都没有被烧坏的危险，设备使用寿命也特别长。

（3）设备紧凑，占地少

         沸腾炉是立式布置的设备，设备非常紧凑。占地面积少

（4）能耗较低

         沸腾炉的热能消耗和电能消耗都较低。热能方面：从热源传递给物料的热能，除了小部分用于加热炉底鼓入的冷空气以及少量的炉体散热损失外，几乎都能有效地用于物料的脱水分解。炉子本身的热效率在95%以上。因此沸腾炉总的热效率是比较高的，采用蒸汽，可达90%以上。一般的外热式煅烧设备虽然直接使用一次热源，但热效率很少 超过80%。国内沸腾炉的热耗指标为7.7x105KJ/t(18.33万kcal/t)建筑石膏。电能方面：沸腾炉不需要转动，也没有搅拌机，物料主要是靠石膏脱水产生的水蒸气来实现流太化的，需要在炉底鼓入的空气也很有限，配套鼓风机的功率也很小，因此沸腾炉的电能消耗比传统的煅烧设备少的多。

（5）操作方便，容易实现自动控制

流化床有一个特点，就是床层中物料温度一致。因此操作中只要控制物料一个设定温度，就可以连续稳定地生产出合格产品。单一的控制参数，很容易实现主动控制。

（6）产品质量好，熟石膏相组成比较理想，物理性能稳定

由于采用低温热源，石膏不易过烧，只要控制出料温度合适，成品中不含二水石膏，无水石膏III也只在5%以内，其余均为半水石膏。这样的相组成很理想，物理性能也很稳定。

（7）基建投资省，运行费用低

由于沸腾炉设备小巧、结构简单、占地少，因此基建投资较同等生产规模的其他类型煅烧设备节省。投产后，由于能耗较低、维修工作量少、使用寿命长，因此运行费用也较省。