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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(shí)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(shí)。

1.2產(chǎn)品質(zhì)量：按照《建筑石膏》國標(biāo)（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(jìn)料斗，進(jìn)料斗配備振打電機(jī)和計(jì)量皮帶機(jī)，計(jì)量皮帶機(jī)會(huì)根據(jù)預(yù)先輸入設(shè)計(jì)好的參數(shù)進(jìn)行送料，誤差不超過0.5噸/小時(shí)。磷石膏原料通過皮帶輸送機(jī)進(jìn)入氣流干燥器，氣流干燥器適用于利用高溫?zé)犸L(fēng)進(jìn)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(jī)進(jìn)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(jìn)入球磨機(jī)改性粉磨，再通過提升機(jī)或者氣流輸送機(jī)進(jìn)入冷卻室和成品倉。最后自動(dòng)包裝機(jī)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(jìn)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(chǔ)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(dòng)器、計(jì)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(jī)進(jìn)行原料干燥。該機(jī)主要由W形殼體和兩根空心槳葉軸及傳動(dòng)裝置組成，中空軸上排列有中空葉片，機(jī)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(jì)量皮帶送入槳葉干燥機(jī)后，導(dǎo)熱油通過槳葉干燥機(jī)的內(nèi)壁及槳葉表面，將熱量傳到給原料，同時(shí)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(shí)向出料口推進(jìn)；原料預(yù)干燥完成后，通過提升機(jī)進(jìn)入下一環(huán)節(jié)--煅燒。蒸發(fā)出來的水份通過排濕風(fēng)機(jī)排出，但是在排濕過程中，會(huì)有小部分粉塵隨著負(fù)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(jìn)入槳葉干燥機(jī)再次利用。

2.3.3煅燒系統(tǒng)：

經(jīng)過長期實(shí)踐，并結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化改造，該改造工藝對(duì)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(shí)，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?zé)犸L(fēng)進(jìn)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?zé)犸L(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(shí)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(jìn)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(yùn)行模式，采用先進(jìn)的脈沖布袋除塵工藝。主要由脈沖布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)、螺桿空壓機(jī)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(dá)99.99%。

其工作原理是含塵煙氣由除塵器的進(jìn)風(fēng)均流裝置進(jìn)入上箱體，當(dāng)濾袋上的粉塵越積越多，設(shè)備阻力達(dá)到限定的阻力值時(shí)，由清灰控制裝置按清灰時(shí)間設(shè)定值自動(dòng)關(guān)閉一室離線閥后，按設(shè)定時(shí)間程序打開電控脈沖閥，進(jìn)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(jìn)入預(yù)干燥系統(tǒng)。

綜上所述，本項(xiàng)目在生產(chǎn)過程中熱源使用電廠飽和蒸汽，不會(huì)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(dá)99.99%，出口含塵量低于20mg/m3，低于國家大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

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(jī)（商用機(jī)或者工控機(jī)）、通訊-工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、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(jí)別與權(quán)限；多數(shù)采用性價(jià)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(yùn)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(jī)（以前用工控機(jī)的多），系統(tǒng)安裝Wincc7.3運(yùn)行版組態(tài)軟件。

小型的DCS項(xiàng)目一般沒有工程師站，開發(fā)版通常安裝在其中一臺(tái)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(tái)上位機(jī)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(duì)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(qiáng)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(gè)圓筒形容器的底部，裝有一個(gè)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(jìn)入料層并穿過料層向上流出。當(dāng)氣流速度較低時(shí)，顆粒層是靜止不動(dòng)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(dāng)氣流逐漸增加到某個(gè)臨界速度，氣流對(duì)固體顆粒的向上推力與顆粒的重量相等時(shí)，固體顆粒被氣體吹起而浮動(dòng)于氣體中，在一定的空氣內(nèi)無規(guī)律的飛翔運(yùn)動(dòng)，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(gè)明顯的上界面，整個(gè)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(tuán)地濡動(dòng)，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(dá)床層上界面時(shí)氣泡破裂，因此床層上界面很不穩(wěn)定，上下波動(dòng)，整個(gè)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(shí)，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(shí)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(dòng)性；當(dāng)容器傾斜時(shí)，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(gè)流化床容器底部相連通，物料自動(dòng)由高位床層流向低位床層，直至上下兩個(gè)床層上界面平衡為止；床層中任意兩點(diǎn)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(gè)立式直筒狀容器在其底部裝有一個(gè)氣體分布板，氣體分布板可設(shè)計(jì)多孔板。目的是在停止工作時(shí)支撐固體粉料不致漏粉，在工作時(shí)使氣流從底部均勻地進(jìn)入床層。在床層的上界面以上裝有連續(xù)進(jìn)料的投料機(jī)。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(gè)靜電除塵器，氣體離開流化床時(shí)帶出來的少量粉塵，由靜電除塵器收集后自動(dòng)返回流化床，已除塵的尾氣由排風(fēng)機(jī)抽出，排入大氣。正常工作時(shí)，從沸騰爐底部鼓入空氣，通過氣體分布板進(jìn)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(shí)現(xiàn)流態(tài)化即可。此時(shí)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(dá)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?，這些蒸汽與爐底鼓入的空氣混合在一起，通過床層向上運(yùn)動(dòng)。由于蒸汽量比鼓入的空氣量多得多，所以整個(gè)鼓泡床的流態(tài)化主要是靠石膏脫水形成的蒸汽來實(shí)現(xiàn)的。由于在流化床中粉料激烈的翻滾、混合，所以在整個(gè)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(jìn)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(jì)時(shí)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(jìn)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(jìn)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(dòng)溢流出爐。