沸腾煅烧炉的工作方式

石膏沸腾煅烧炉的床层状态属于鼓泡床，因此将这种炉子形象的称作“沸腾炉”。沸腾炉煅烧部分为一个立式箱式容器在其底部装有一个气体分布板。目的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。在床层的上界面以上装有连续进料的投料机。 在床层上界面处的炉壁上有溢流孔，用于出料。在床层内装有大量的加热管，管内的加热介质为蒸汽，热量通过管壁传递给管外处于流太化的石膏粉，使石膏粉脱水分解。在煅烧部分上部，装有一个除尘器，气体离开流化床时带出来的少量粉尘，由除尘器收集后自动返回流化床，已除尘的尾气由排风机抽出，排入大气。正常工作时，从沸腾炉底部鼓入空气，通过气体布风板进入流化床。鼓入的空气不需要很多，稍稍超过临界气速，使床层实现流太化即可。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的多，所以整个鼓泡床的流太化主要是靠石膏脱硫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。连续投入的生石膏粉，一进入床层，几乎瞬间就与床层中大量热分料混合均匀，在热料粉中迅速脱水分解。为了避免刚加入的生料未完成脱水过程就过早短路排出和增加石膏粉的煅烧时间，设计时在炉子中加了三块隔板，将流化床分成大小两部分四个室。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，在这里完成终的脱水过程，再由床层上部自动溢流出炉。

危害因素

   1、有害物品的危害：石膏粉尘和含硫烟气是本项目的主要危害。

   2、危险性作业的危害：主要指热风炉、磨机、沸腾炉、的危害。

3、安全措施方案

11.3.1采用安全生产和无危害的工艺与设备

   本项目贯彻“预防为主”的原则，采用安全生产和无危害的工艺与设备，消除生产中的不安全因素，生产中的各环节和各部门都采取相应措施，做到生产的安全可靠，符合标准要求。在总体设计上提高生产线机械化程度，减轻员工的劳动强度和减少岗位定员，尽可能采用集中自动控制，远距离或隔离操作。工艺上考虑必要的操作和检修平台，人行与原料、产品的运输通道。

对危害部位和危险作业的保护措施

   1、总图布置中的职业卫生与安全措施

   （1）本工程总平面布置是根据生产流程、安全、卫生、防火、施工等要求，结合内外部运输条件。场地地形、地质、气象条件、建设程序以及远期发展，经综合经济比较而确定的。

   （2）道路布置使人流与物流适当分散，人流不与有较大货流的道路交叉。道路设计考虑消防要求，厂区道路宽7m，转弯半径均为9m，构成环形通道，道旁设有路灯。

   （3）本工程相邻、构筑物的防火间距，符合“建筑设计防火规范”的有关要求。

   （4）架空管线布置考虑消防、安全通行的净高要求，在道路或道口处遇有架空管架、管廊时，其净高不低于5米。

   2、对生产过程中的危害部位和危险作业的保护措施

   （1）在破碎、斗提等扬尘点处设置除尘装置。

   （2）在沸腾炉等架空部分安装作业平台，设置安全防护栏杆，防止作业人员高空下坠。

   （3）机械设备显露的传动部分设防护罩，防止伤人。

危险场所的防护措施

   1、防火

   厂区总平面布置和厂房建筑布置保证消防车畅通无阻，合理布置消防水管网与消火栓，并保证有足够的水量与水压。

   厂房安全出口不少于2个，安全疏散距离和楼梯、走道及门的宽度均符合现行防火规范。

   2、采暖

   设计集中供暖，生产厂房的工作地点温度，轻作业时不低于15℃，中作业时不低于12℃.办公室不低于16℃，浴室不低于25℃.

   3照明

   本工程照明分为：工作照明、事故照明及检修照明。在主要生产区域设有照片灯。在工作照片区，故障停电可能造成人身伤亡等严重事故场所如配电室等应设置事故照明；检修用的照明灯具电压采用36V低压电器，条件较差的环境采用12V。

   各照明的照度按《工业企业照明设计标准》规定设计。人行通道、作业地点和主要交通运输线路均有照明。

   4、防震

   本建设地区地震设防烈度按7度设防，各建构筑物均按《建筑抗震设计规范》的有关规定设防。

   5、防雷电

   建筑物和生产装置按国家规程要求，按不同的防雷等级要求，设置防直击雷和感应雷的保护措施。

   6、人行通道、坑池边、升降口和安装孔等有人可能进入或坠落危险的场所均设栏杆（高1.2m）、围栏或盖板。

   7、在机械的运转部分或有危及人体安全的部位，设置保护罩或安全栏杆。

   8、在原料、燃料、产品输送系统设程序控制联锁设施及声、光信号。

   9、所有电器设备、电缆及其 金属管线均做接零保护，防止造成人身事故。

二、 电控系统

1、供电

     买方需按照卖方的要求把电力供应到指定的地点。

2、车间电力分配

通常的电力由母线或电缆供应。控制柜的电力由车间电力分配柜或直接由从变电站的LV开关柜的母线供应。电力供应装置将被装配在恰当的位置，并可以为设备维修等提供临时电力(由买方供应）。

3、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HMI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。

三、生产工艺先进性

1、原材料供料系统

1、原材料供料系统

（1）供料斗增设断料报警装置，当石膏料斗没有料或者不下料时发出报警信号，通知操作工及时处理断料问题；

（2）原材料喂料采用皮带称改进行准确计量；

（3）湿料输送部分设置旋转筛分机，可有效筛分石膏原料的杂质，并破碎石膏原料的内部结块。

2、烘干工段

（1）采用专用的管束机进行烘干，烘干热效率高。

（2）烘干设备采用变频控制，可有效的控制石膏粉在内部的烘干停留时间。

（3）除尘产生的超细粉经我公司特殊工艺与原料进行均匀的混合，可有效的避免超细粉成团进入煅烧设备造成的产品质量波动。

（4）通过烘干过程控制，可有效避免因原材料含水量波动而产生的质量波动。

3、煅烧工段

1）、煅烧前设置质量控制仓，通过此料仓可起到稳料的作用实现沸腾炉的均匀供料，另外此料仓在设备开机前期、中间出现不合格品时、停机的时候可作为废料仓，将生产不合格的粉料存储到此工段，然后再进行煅烧，以此来控制不合格的量；

2）、喂料螺旋输送机采用计量输送螺旋，可精准计量进料量，螺旋出料端采用独特的密封式设计，可有效避免外部冷风在此进入到沸腾炉内部，从而在一定程度上提高了沸腾炉的热效率；

3）、煅烧设备采用国内常规煅烧设备沸腾炉，我们在此基础上进行了一部分改进：

A、增加沸腾炉内部空间，延长石膏粉在内部的停留时间，使得煅烧更均匀；

B、采用我公司自主研发的换热管安装工艺，可有效地避免因热胀冷缩造成的沸腾炉壳体开裂；

C、沸腾炉顶部降尘室增高、并在出口位置设计预收尘装置，减少石膏粉的外排，增加沸腾炉的生产效率；

D、在底部罗茨风机和沸腾炉连接管之间增加余热回收换热器，将鼓入的常温空气首先经过换热器进行加热，然后再计入到沸腾炉内，以此来增加沸腾炉的热效率；

4）、沸腾炉除尘器采用离线式设计，可有效地增加除尘器滤袋使用寿命。

5）设置专门粉料输送设备，沸腾炉、冷却器内部需要清理时首先将粉料通过输送设备输送至废料仓，实现清洁化工作环境。.

4、冷却工段

冷却设备采用我公司独立研发的立式冷却器，沸腾炉底部罗茨风机首先经过此设备加热后才能进入沸腾炉，增加余热利用率。冷却风机的风将石膏粉温度降低后直接接入管束机前端预干燥风机入口处，以此来充分的利用余热。

5、工艺优势

1）、节能环保

生产线采用负压运行的方式，杜 了粉尘外泄，不仅改善了工人的工资环境，同时也达到了国家的环保要求。管束式烘干机采用换热管与物料直接接触的加热行驶，效率远远大于间接换热的形式。沸腾炉、烘干机外部全部做保温处理，减少了设备的热损失。

2）、余热的二次利用

冷却器换热后的热风，利用与沸腾炉的动力鼓风与烘干机的烘干进风，长期运行会产生不小的经济效益。

四、设备防腐处理

1、设备的腐蚀严重部位均采用ND钢或316L不锈钢制造，并喷砂处理后涂刷高温陶瓷防腐涂料，除尘管道采用316L不锈钢螺旋管，内部涂刷防腐涂料，极大的延长了使用寿命；

2、热空气降温后，设备内部会产生冷凝水，这种冷凝水具有强烈的腐蚀性，为了避免这种现象，在除尘器、沸腾炉、风道外部采用保温处理；

石膏粉煅烧沸腾炉的选用与沸腾炉原理介绍

无论是天然石膏粉还是脱硫石膏粉的煅烧烘干和脱水均可选用导热油沸腾炉，脱硫石膏亦可选用煤沸腾炉煅烧方式，两者虽煅烧方式不同，但在工艺原理以及产出成品质量上是一致和符合国家相关标准的。天然石膏首先需要经过破碎和磨粉，细度可控在80-200目之间；脱硫石膏不用破碎和磨粉就可直接进行煅烧，但应保证进入沸腾炉时不应出现结块、滚球和太多水分。

 

产量3万吨，选用锅炉不低于120万大卡，沸腾炉尺寸：1.3*1.3*4米；

产量5万吨，选用锅炉不低于160万大卡，沸腾炉尺寸：1.5*1.5*4米；

产量8万吨，选用锅炉不低于200万大卡，沸腾炉尺寸：1.7*1.7*4米；

产量10万吨，选用锅炉不低于400万大卡，沸腾炉尺寸：2.0*2.0*4米；

产量15万吨，选用锅炉不低于700万大卡，沸腾炉尺寸：2.2*2.2*4米；

以上理论煤耗约在30-60kg/吨石膏粉。

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 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。 

②石膏沸腾煅烧炉的工作原理

石膏沸腾煅烧炉的床层状态属于前面所描述过的鼓泡床，因此将这种炉子形象地称作“沸腾炉”。沸腾炉煅烧部分为一个立式直筒状容器在其底部装有一个气体分布板，气体分布板可设计多孔板。目的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。在床层的上界面以上装有连续进料的投料机。在床层上界面处的炉壁上有溢流孔，用于出料。在床层内装有大量的加热管，管内的加热介质为饱和蒸汽或载热油，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，装有一个静电除尘器，气体离开流化床时带出来的少量粉尘，由静电除尘器收集后自动返回流化床，已除尘的尾气由排风机抽出，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 终的脱水过程，再由床层上部自动溢流出炉。

（2）   石膏沸腾煅烧炉的特点

  ①设备小巧，生产能力大。

沸腾炉生产能力的大小实质上由热源通过加热器壁传递给物料的热量多少来决定。其传热方程式为：

Q=K×F×△t

式中Q—由热源通过加热器壁传递给物料的热量（kJ/h)

     K—传热系数[W/(m².K)]

     F—加热器传热面积（m²）

     △t—热源与物料的温度差（℃）

沸腾炉由于物料实现了彻底的流态化，因此炉内不需要安装搅拌设备。在炉内就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载热油，其传热系数K比热烟气为热源的传热系数高出一个数量级。从传热方程式就可以看出，由于传热系数和传热面积都较大，总传热量Q也就大。这就是说沸腾炉的生产能力比较大，比如产量为5~6t/h的沸腾炉，其长宽只有1.3m，产量为20t/h的沸腾炉，其长宽也只有2m就足够了，这是其他传统的外热式煅烧设备无法相比的。

结构简单，不易损坏。

由于物料实现了流态化，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（载热油约260℃），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。

设备紧凑，占地少

沸腾炉是立式布置的设备，除尘器套在炉体上方，与炉子连成一个整体，设备非常紧凑。不但占地少，还可以避免除尘器结露。

能耗较低

沸腾炉的热能消耗和电力消耗都较低。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，几乎都有效地用于物料的脱水分解。炉子本身的热效率在95%以上。当然沸腾炉使用的是二次热源， 终的热效率还要将炉子的热效率乘上锅炉的热效率。但热油锅炉都是很成熟的热工设备，其热效率是比较高的，热油锅炉能达到70%~80%.因此沸腾炉总的热效率是比较高的。采用蒸汽，可达57%~67%；采用热油，可达67%~76%。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50%。国内沸腾炉的热耗指标为7.7×10⁵kJ/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态化的，需要在炉底鼓入的空气也很有限，因此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得多。如生产3万吨建筑石膏粉所用沸腾炉的装机容量为30kW左右。

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，很容易实现自动控制。

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。

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。