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年產(chǎn)10萬噸磷石膏粉生產(chǎn)線工藝方案

一、工藝要求：

1.1生產(chǎn)能力：≥13.9噸/小時β型半水石膏粉。

石膏原料附著水:10-12%。

處理原料：18-19噸/小時。

1.2產(chǎn)品質(zhì)量：按照《建筑石膏》國標（GB/T9776-2008）執(zhí)行，滿足石膏砂漿、石膏砌塊等石膏建筑用品用粉要求。

1.3環(huán)保要求：符合國家環(huán)保要求（粉塵排放≤30mg/m3，無污水排放，無有害氣體排放）。

1.4熱源條件：天然氣，熱值≥8000kcal。

二、工藝方案：

利用天然氣作為熱源，加熱導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)；采用烘干、煅燒兩步法工藝。

2.1工藝流程圖：

工藝順序介紹：上料鏟車將原料送入進料斗，進料斗配備振打電機和計量皮帶機，計量皮帶機會根據(jù)預(yù)先輸入設(shè)計好的參數(shù)進行送料，誤差不超過0.5噸/小時。磷石膏原料通過皮帶輸送機進入氣流干燥器，氣流干燥器適用于利用高溫熱風(fēng)進行烘干。經(jīng)過烘干后的原料通過旋風(fēng)分離器和螺旋輸送機進入磷石膏煅燒爐內(nèi)煅燒，該煅燒爐采用流態(tài)化煅燒，保證了煅燒的均勻性。煅燒后的半成品進入球磨機改性粉磨，再通過提升機或者氣流輸送機進入冷卻室和成品倉。最后自動包裝機完成成品包裝。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵由旋風(fēng)分離器和脈沖布袋除塵器進行處理，確保生產(chǎn)車間無粉塵排放。

2.3組成部分

該設(shè)備由原料系統(tǒng)、預(yù)干燥系統(tǒng)、煅燒系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、成品儲存系統(tǒng)組成，各工段以提升輸送、管道等相連接，最終將二水磷石膏煅燒為合格的半水石膏。

2.3.1原料系統(tǒng)： 

原料系統(tǒng)是供給設(shè)備二水磷石膏原料的，主要有上料斗、輔助振動器、計量皮帶、原料輸送帶、除鐵器、濕料喂料器及電控部分等組成。它的作用是按設(shè)備的煅燒要求，根據(jù)原料濕度和流量，輸送給設(shè)備相應(yīng)的二水石膏原料。

2.3.2預(yù)干燥系統(tǒng)： 

在熱源使用導(dǎo)熱油的前提下，預(yù)系統(tǒng)采用槳葉烘干機進行原料干燥。該機主要由W形殼體和兩根空心槳葉軸及傳動裝置組成，中空軸上排列有中空葉片，機體內(nèi)壁、葉片及空心軸采用16錳鋼或304不銹鋼材質(zhì)，保證耐熱、耐腐、不開裂。

其烘干流程如下：原料從計量皮帶送入槳葉干燥機后，導(dǎo)熱油通過槳葉干燥機的內(nèi)壁及槳葉表面，將熱量傳到給原料，同時持續(xù)緩慢的旋轉(zhuǎn)攪拌，使原料受熱更加均勻；原料隨著槳葉旋轉(zhuǎn)，不斷地蒸發(fā)水分，同時向出料口推進；原料預(yù)干燥完成后，通過提升機進入下一環(huán)節(jié)--煅燒。蒸發(fā)出來的水份通過排濕風(fēng)機排出，但是在排濕過程中，會有小部分粉塵隨著負壓空氣出來，所以需要引入旋風(fēng)分離器及脈沖布袋除塵器，做到粉塵無排放的目的；，旋風(fēng)分離器和布袋除塵器過濾出來的粉體，通過輸送設(shè)備再次進入槳葉干燥機再次利用。

2.3.3煅燒系統(tǒng)：

經(jīng)過長期實踐，并結(jié)合國內(nèi)外先進工藝進行了優(yōu)化改造，該改造工藝對主煅燒流程采用典型的分室石膏煅燒工藝，用分室石膏煅燒爐替代回轉(zhuǎn)窯，在節(jié)約占地面積的同時，也降低了能耗。

概述如下：             

分室石膏煅燒爐是一種應(yīng)用流態(tài)化技術(shù)煅燒高含水率化學(xué)石膏的高效節(jié)能設(shè)備。熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫熱風(fēng)進入煅燒爐后，通過管道式熱交換器，把熱量傳遞給石膏，使二水石膏脫去部分結(jié)晶水變成半水石膏。

分室石膏煅燒爐為分室石膏煅燒裝置，底部有活化風(fēng)換熱器和多孔板，在床層內(nèi)裝有大量加熱管，管內(nèi)加熱介質(zhì)為高溫熱風(fēng)，熱量通過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。在煅燒器上部，裝有內(nèi)置式高效旋風(fēng)子，汽體離開流化床時夾帶的粉塵大部分被這些裝置捕收并重新返回至爐內(nèi)，熱濕氣體則通過管道與預(yù)干燥工段的旋風(fēng)分離器濕氣匯合進入二次布袋收塵器。

2.3.4       除塵系統(tǒng)：

該生產(chǎn)線屬于全封閉式運行模式，采用先進的脈沖布袋除塵工藝。主要由脈沖布袋除塵器、引風(fēng)機、螺桿空壓機等設(shè)備組成。

脈沖布袋除塵器

除塵器本體由鋼結(jié)構(gòu)框架、箱體、灰斗、濾袋和袋籠等組成。除塵效率可達99.99%。

其工作原理是含塵煙氣由除塵器的進風(fēng)均流裝置進入上箱體，當濾袋上的粉塵越積越多，設(shè)備阻力達到限定的阻力值時，由清灰控制裝置按清灰時間設(shè)定值自動關(guān)閉一室離線閥后，按設(shè)定時間程序打開電控脈沖閥，進行停風(fēng)噴吹，利用氣體瞬間噴吹使濾袋內(nèi)壓力劇增，將濾袋上的粉塵抖落在灰斗中，灰斗中的粉塵再由卸料器排出。排出后的高溫粉塵通過傳輸設(shè)備再次進入預(yù)干燥系統(tǒng)。

綜上所述，本項目在生產(chǎn)過程中熱源使用電廠飽和蒸汽，不會產(chǎn)生硫化物等有害氣體。

生產(chǎn)中產(chǎn)生的煙塵氣體，由旋風(fēng)分離器和脈沖布袋除塵器共同處理，除塵效率高達99.99%，出口含塵量低于20mg/m3，低于國家大氣排放標準。

2.3.6控制系統(tǒng)：

西門子Wincc7.3-DCS組態(tài)中控系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)成：

系統(tǒng)由工程師站、操作站-上位機（商用機或者工控機）、通訊-工業(yè)以太網(wǎng)交換機、控制站-西門子PLC（西門子S7-200-Smart或者S7-300或者S7-400或者S7-1200或者S7-1500）、現(xiàn)場工作站、現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)成。

工程師站與操作員站：

一般工程師站用于組態(tài)軟件的開發(fā)，是組態(tài)中控的級別與權(quán)限；多數(shù)采用性價比高的筆記本電腦，系統(tǒng)安裝Wincc7.3開發(fā)版組態(tài)軟件。

操作員站用于組態(tài)中控的操作與監(jiān)控，一般安裝運行版軟件，權(quán)限由工程師站授權(quán)；現(xiàn)在多數(shù)采用聯(lián)想或者戴爾商用機（以前用工控機的多），系統(tǒng)安裝Wincc7.3運行版組態(tài)軟件。

小型的DCS項目一般沒有工程師站，開發(fā)版通常安裝在其中一臺操作員站，與其他的操作員站并行使用；一般情況下，一條生產(chǎn)線采用一備一用的模式，即采用兩臺上位機并行使用，互為備用，這樣可以保證系統(tǒng)的安全性、可靠性。

沸騰爐原理介紹

（1）   基本原理

①流態(tài)化的基本概念

要了解沸騰爐，必須對固體流態(tài)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(tài)化，就是讓固體顆粒通過與液體接觸而轉(zhuǎn)變成類似流體狀態(tài)的操作。固體流態(tài)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(guān)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(tài)的顆粒層成為固態(tài)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(nèi)無規(guī)律的飛翔運動，床層開始膨脹和變松，空隙率比固態(tài)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(zhì)，這種床層就稱為流化床。如果氣流速度繼續(xù)增大，流化床就出現(xiàn)很大的不穩(wěn)定性，床內(nèi)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(nèi)分為兩種聚集狀態(tài)：一種是大體上處于臨界流化狀態(tài)的低孔隙率的區(qū)域，稱為密相區(qū)；另一種是只有稀散固體顆粒高孔隙率區(qū)域（即氣泡），稱為稀相區(qū)。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(wěn)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(xù)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(xiàn)流態(tài)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(tài)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(shè)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(xù)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(nèi)裝有大量的加熱管，管內(nèi)的加熱介質(zhì)為飽和蒸汽或載熱油，熱量通過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(fēng)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(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(shè)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。