翅片式石膏煅燒機的應用

劉 宇

大連大化工程設(shè)計有限公司 ，遼寧大連 116031

0 引言

我國約有4 億kW 燃煤發(fā)電機組配置石灰石—石膏法脫硫設(shè)施，每年將產(chǎn)生4000 萬噸脫硫石膏。如果不對脫硫石膏進行處理，不僅浪費資源、占用大量土地，而且會產(chǎn)生二次污染。如果將脫硫石膏進行干燥與煅燒，就能生產(chǎn)出β—半水石膏，β—半水石膏用作建筑材料、粉飾石膏構(gòu)件，生產(chǎn)紙面石膏板、及其它各種石膏制品。脫硫石膏的利用，既能產(chǎn)生經(jīng)濟效益，又有利于保護環(huán)境，節(jié)約能源和資源。本文將翅片式石膏煅燒機用于脫硫石膏的干燥與煅燒，為脫硫石膏的合理利用提供基礎(chǔ)。

1 脫硫石膏的煅燒機理

脫硫石膏的主要成分為二水石膏（CaSO4·2H2O），表面水含量為10%～15%，在生產(chǎn)中采用先干燥后煅燒的方法，生產(chǎn)出β—半水石膏（CaSO4·1/2H2O）。干燥后的二水石膏被加熱到一定溫度并經(jīng)過一定的時間，失去部分結(jié)晶水，變成β—半水石膏。石膏煅燒過程中的化學反應方程式為 CaSO4·2H2O+580KJ/kg →CaSO4·1/2H2O+3/2 H2O ↑。

石膏煅燒脫水一般要經(jīng)過預熱階段（～95℃），恒速脫水階段（107℃～130℃）和快速脫水階段（130℃～163℃）。在脫硫石膏煅燒過程中，當溫度過高、煅燒的時間過長或過短，煅燒后的產(chǎn)物易形成各相混合物，為了保證煅燒后的產(chǎn)品質(zhì)量，應該選擇好的煅燒工藝。

2 生產(chǎn)工藝技術(shù)

1）以前對脫硫石膏的利用，國內(nèi)一般采用干燥與煅燒分開的生產(chǎn)工藝，如采用回轉(zhuǎn)窯干燥，然后再采用沸騰爐進行煅燒；或采用氣流干燥，然后采用炒鍋等煅燒設(shè)備生產(chǎn)建筑石膏等。由于其工藝流程長，能耗較大，揚塵點較多，又因脫硫石膏較細，生產(chǎn)環(huán)境相對較差，主要適合于舊線改造工程；

2） 目前國外比較先進的德國制造的蒸汽回轉(zhuǎn)石膏煅燒機，煅燒機內(nèi)的蒸汽加熱管采用光管，升降攪拌，無汽室，無預混器。這種煅燒機的優(yōu)點是無污染，操作溫度可調(diào)；存在的問題為：加熱光管的換熱面積?。徽羝苯舆M入蒸汽加的料熱管，易產(chǎn)生蒸汽在各蒸汽加熱管中分配不均；又因無汽室，易產(chǎn)生冷凝水排泄不暢；原料的混合攪拌是在機體內(nèi)進行的，從而使機體內(nèi)的有效加熱空間小。該煅燒機適用于石膏的煅燒；或表面水含量較少的量大的天然石膏與表面水含量較多的量少的脫硫石膏，經(jīng)混合后再進行干燥與煅燒（實際生產(chǎn)能力為30 噸/小時）；該煅燒機的價格昂貴, 如φ3m×30m 石膏煅燒機價格為2000 萬元人民幣/臺；

3）干燥、煅燒一體化生產(chǎn)工藝錘式磨式的生產(chǎn)工藝。該工藝過程輸送環(huán)節(jié)較少，工藝流程較簡單，但生產(chǎn)出的β-半水石膏產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，需要采取進一步的措施來解決，石膏的白度降低，僅適應紙面石膏板的生產(chǎn)。

翅片式石膏煅燒機的生產(chǎn)工藝。脫硫石膏通過煅燒機頭部的進料混合機，連續(xù)、定量地給翅片式石膏煅燒機的機體供料，翅片換熱管內(nèi)的蒸汽與管外的脫硫石膏進行熱交換；首先對脫硫石膏進行干燥，使脫硫石膏脫去表面水；然后對脫硫石膏進行煅燒；實現(xiàn)脫硫石膏的干燥與煅燒在同一臺設(shè)備中完成。此工藝的特點：用無污染、操作溫度可調(diào)的蒸汽作為熱源來煅燒脫硫石膏；翅片換熱管的換熱面積大；換熱管內(nèi)蒸汽分布均勻，冷凝水排放通暢；保證無泄漏密封；機體內(nèi)的空間全部用來干燥和煅燒；生產(chǎn)能力是國外同類設(shè)備生產(chǎn)能力的1.5 倍；產(chǎn)品石膏質(zhì)量非常穩(wěn)定，無水石膏（CaSO4）及二水石膏的含量極低，產(chǎn)品強度高；φ3m×30m 翅片式石膏煅燒機價格為560 萬元/臺，φ3m×24m 翅片式石膏煅燒機價格為442 萬元/臺，價格約為國外同規(guī)格尺寸煅燒機的1/4。

3 翅片式石膏煅燒機介紹

3.1 翅片式石膏煅燒機組成結(jié)構(gòu)

翅片式石膏煅燒機主要組成部分：進料混合機部分、進料密封部分、機體部分、傳動部分、托輪部分、擋輪部分、汽室部分、出料密封部分、進汽軸部分、不凝氣排放部分、煅燒機保溫、出料密封旋轉(zhuǎn)閥部分、集中潤滑部分。

3.2 翅片式石膏煅燒機各部分的作用

1） 進料混合機部分的作用：原料石膏在這里充分混合，熱干空氣導入。特點：進料混合機分前后兩部分，前部分主要用于攪拌混合，其次是向前推料；后部分主要用于給機體喂料，其次是攪拌混合；

2）進料密封部分的作用：用于進料混合機與機體連接部分的密封。特點：機械迷宮式端面密封，無泄漏；

3）機體部分的作用：原料石膏在機體內(nèi)被干燥后煅燒成β—半水石膏并流向機體尾部。特點∶ 加熱管外設(shè)不易結(jié)疤的螺旋翅片，按同心圓方式排成若干圈,使換熱面積提高2.5 倍；

4）傳動部分的作用：為翅片式石膏煅燒機機體部分的旋轉(zhuǎn)運動提供動力；

5）托輪部分的作用：為大型的翅片式石膏煅燒機的機體部分提供旋轉(zhuǎn)支承。特點∶托輪與機體滾圈,在材質(zhì)配合選擇和結(jié)構(gòu)上合理,使二者的使用壽命大大提高；

6）擋輪部分的作用：為翅片式石膏煅燒機的機體部分提供軸向定位；

7）汽室部分的作用：為加熱管提供均勻分布的 蒸汽,及時排除冷凝水,保證加熱管始終處于散發(fā)汽化潛熱的功能,最大限度地提高加熱管的換熱能力。特點∶為加熱管提供均勻分布的蒸汽；及時排除冷凝水,用機械螺旋方法防止冷凝水倒流；用螺旋抄板推動產(chǎn)品石膏出料；

8）汽軸部分的作用：引入加熱蒸汽,排出冷凝水。特點∶蒸汽與冷凝水的旋轉(zhuǎn)通道之間采用膨脹石墨密封，保證無泄漏；

9）出料密封部分的作用：上部排出機體中的熱濕空氣，下部排出煅燒好的產(chǎn)品石膏,密封連接汽室和汽軸。特點∶密封采用機械彈性端面密封,結(jié)構(gòu)簡單,密封效果好，無泄漏；

10）不凝氣排放部分的作用：排除加熱管在機體頭端的不凝性氣體,提高加熱管的換熱能力；

11）集中潤滑部分的作用：為進料混合機的傳動部分、機體的傳動部分提供潤滑,為進料端面密封和出料端面密封提供潤滑；

12）保溫部分的作用：保溫機體,減少熱量損失；

13）出料旋轉(zhuǎn)閥的作用：密封性出料，保證無泄漏。

3.3 翅片式石膏煅燒機工作原理

1 ）原料石膏、熱干空氣分2～3 路，同時進入進料混合機，在此處進行充分混合；

2）混合后的原料石膏被推進機體，機體內(nèi)有帶螺旋翅片的換熱管，原料石膏首先被加熱干燥，時間為10min～30min，然后被煅燒成產(chǎn)品石膏，時間為10min～30min，隨著帶有一定斜度并旋轉(zhuǎn)的機體進入爐尾；

3）進入機體尾部的產(chǎn)品石膏（溫度控制在140℃～150℃）被汽室中的三頭螺旋抄板推入出料密封裝置后排出。同時機體內(nèi)的熱濕空氣在出料密封部分的出料箱上部排出后進入爐氣處理系統(tǒng)；

4）過熱蒸汽由進汽軸引入到汽室后，經(jīng)均勻分布后進入加熱管，保證進入加熱管的蒸汽為飽和蒸汽；加熱管內(nèi)的冷凝水流入汽室的疏水槽后，經(jīng)排水管導入進汽軸后排到煅燒機外的儲水槽。

3.4 翅片式石膏煅燒機在石膏干燥、煅燒中的使用情況

我公司于2003 年10 月為山東省新汶礦業(yè)集團石膏板廠3000 萬平方米紙面石膏板項目年產(chǎn)50 萬噸石膏煅燒車間開發(fā)研制了φ3m×30m 翅片式石膏煅燒機，原料為天然石膏與脫硫石膏混合物， 2005 年上半年投入生產(chǎn)運行，石膏在煅燒機內(nèi)的停留時間為30min，產(chǎn)品石膏出料溫度為140℃～150℃，該煅燒機設(shè)計能力為43t/h，實際生產(chǎn)能力能達到52t/h，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便能耗低，無污染,產(chǎn)品質(zhì)量完全符合要求，并于2006年5月申報國家專利,于2007年5月被批準為國家專利,其專利號為ZL2006200917350。

我 公 司 于2007 年3 月、2007 年11 月 分 別 為 寧 波 北新建材有限公司和肇慶北新建材有限公司各研制了一臺φ3m×24m 翅片式石膏煅燒機，原料為脫硫石膏，都已投入生產(chǎn)運行，石膏在煅燒機內(nèi)的停留時間為45min，產(chǎn)品石膏出料溫度為140℃～150℃，該煅燒機生產(chǎn)能力為30t/h；據(jù)用戶反應：該煅燒機是一種干燥、煅燒一次完成的低溫慢燒工藝裝備，生產(chǎn)的β—半水石膏產(chǎn)品質(zhì)量非常穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量很高，產(chǎn)品強度高，三相組成非常穩(wěn)定，有利于石膏板、石膏構(gòu)件等建筑材料的生產(chǎn)。在山東省新汶礦業(yè)集團石膏板廠、北新建材寧波項目、北新建材肇慶項目中，翅片式石膏煅燒機的應用都已經(jīng)獲得了圓滿的成功。

4 結(jié)論

綜上說述, 我公司于2003 年10 月開發(fā)研制的翅片式石膏煅燒機生產(chǎn)能力大、能耗低、無污染、產(chǎn)品質(zhì)量好、價格低廉,其技術(shù)為國內(nèi)外首創(chuàng),為世界領(lǐng)先水平。

[1]易梅生.國產(chǎn)石膏煅燒窯性能淺析和展望[J].新型建筑材料，1994，11.