石膏砌块

石膏砌块的生产在国外已有百余年历史,目前世界上许多国家的生产都已基本实现机械化和自动化。其中法国的年产量在1700万平米以上,德国为600万平米,荷兰为300万平米,另外俄罗斯、东欧的波兰、保加利亚、罗马尼亚和亚洲的韩国、印度、伊朗都有较大规模的生产。石膏砌块具有质量轻、可取代粘土砖、少毁耕地等优点,在高层建筑物中作为非承重墙使用,能够增大有效使用面积10%左右。普通石膏砌块是由普通石膏粉加水搅拌,经浇注成型、凝结硬化而成;同其它新型墙体材料综合比较来看,它是国内建筑行业性能良的新型墙材(其价格甚至低于粘土砖的成墙价格),完全符合国家关于推广新型建材的产业导向,但由于种种原因,石膏砌块目前在全国还没有得到很好的推广应用;近年我国新型墙体材料产销量为5.75亿立方米,如果其中5%(约3000万立方米)由石膏砌块取代,每年可转化2000万吨的脱硫石膏。

2、石膏砂浆

石膏砂浆是水泥砂浆的换代产品,它能够克服水泥砂浆抹墙后出现空鼓、干裂、脱落等现象,与各种墙体基材都能很好地粘结,尤其适用顶棚抹灰,在加气砼墙上效果更佳,同时它还具有以下特点:

（1）表面装饰性:墙面致密光滑而不起灰,有较高的强度而不收缩,外观典雅,无气味、无裂纹。

（2）防火性能:在发生火灾时,石膏硬化体有大量结晶水在热作用下释放出来,形成蒸汽,阻挡了火焰的蔓延,同时在整个脱水过程中吸收了大量的热,从而提高了耐火性能。

（3）保温隔热:石膏硬化体是一种多孔质材料,导热系数小,保温隔热性能好。

（4）施工方便:有良好的和易性、保水性,现场加水搅拌均匀后直接上墙抹灰,操作自如,劳动强度低,材料消耗少。

（5）节省工期:抹灰层凝结硬化块,养护周期短,整个硬化及强度达标过程1-2天全部完成,可大大提高工作效率,加快工程进度。

（6）具有呼吸功能:当室内环境湿度较大时,呼吸孔自动吸湿;在相反条件下,能自动释放储备的水份,反复循环,将室内湿度控制在适宜范围之内,为居住者创造了良好舒适的生活环境。

（7）有利冬季施工:施工不受季节限制,尤其冬季-5℃以上抢工期时,其水化速度不因气温低而明显减慢,只要拌合水不结冰,即具有早强快凝的特性,是冬季室内抹灰施工的好材料。

（二）建筑石膏生产设备的市场分析

由于用天然石膏生产建筑石膏的现行工艺是采用对粉状物料的煅烧,而脱硫石膏就是粉状的;因此,用脱硫石膏生产建筑石膏的设备与天然石膏的变化不大;但也并不能完全照搬,要根据脱硫石膏和天然石膏的不同点对现有生产工艺和设备进行选择与改造；比如,脱硫石膏不适合流态化煅烧设备,因为它粒径太小,有的未烧就被吹出来了,为解决这个问题需要加大均化仓,并不断倒仓。目前用天然石膏生产建筑石膏的设备主要有:连续炒锅、回转窑、沸腾炉、流化床煅烧炉、以及沙司基打磨、彼特磨、斯德动态煅烧炉等；总体来说都很成熟,但各有千秋,因此竞争激烈。

二、工艺描述

1、工艺简单

计量上料---皮带输送---预干燥---除尘---煅烧----质控仓---降温---改姓---储存---包装

2、工艺流程图

3、工艺描述

生产工艺采用二步法进行，前端采用管束烘干机进行烘干，煅烧采用沸腾炉进行煅烧。主要生产系统分为湿供料工段、预干燥工段、煅烧工段、质量控制系统、冷却系统、改性处理、入仓陈化、除尘、热源、自动控制10个系统进行设计、

1）湿供料工段

           湿供料工段由受料斗、带式定量给料机、皮带输送机、除尘器、筛分机等输送设备构成。

            由3--5吨装载机或者抓斗把含有游离水的工业副产石膏运送至受料斗里面，在料斗内进行临时储存，料斗内衬不锈钢衬板，可防止化学石膏的粘仓问题。料斗底部设有专用计量皮带称，通过该设备可精确的计量每个时间段的供料量，并保证湿料均匀的供给下游皮带输送机。皮带输送机采用槽型皮带输送机，实现一定距离和高度的运输，在斜皮带输送机上设有除铁器，可有效避免铁制品进入到系统中。另外在斜皮带下料端设置旋转筛分机，可有效避免大块颗粒物及石膏内的杂质进入到系统中。整个系统经计量皮带称和皮带输送机输送到后续工段，实现系统生产量和成品质量的控制。

2）预干燥工段

          预干燥工段采用管束式烘干机进行烘干石膏粉，整个系统有自清洁锁风下料器、管束烘干机、预热风机、蒸汽换热器、袋式除尘器、主引风机、提升机、输送设备构成。

     计量后的原料石膏经皮带输送机输送到以蒸汽为热源的烘干机中进行烘干，粉料在烘干设备转动的带动下由进料端往出料端移动，并在移动过程中进行热交换，以此达到烘干的目的，此种烘干机采用列管式换热方式进行热交换，并在传送物料过程中将物料扬起进入到管束中，保证石膏在烘干机中与蒸汽进行的充分热交换，提高烘干效率，

3）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；后经沸腾炉上部出料口排出至粉磨工段进行粉磨；

4）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。

5）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。

6）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。

7）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

8）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。

9）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。

10）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。

三、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。

2 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。

四、 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。

五、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，杜绝了粉尘外泄，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。

六、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；