杏彩体育:石膏粉煅烧技术与节能工艺设计探索

　　非金属矿Vol122No131999Non2MetallicMinesMay,1999石膏粉煅烧技术与节能工艺设计探索李玉山(山东华玉石膏集团,平邑273300)目前国内应用的石膏煅烧技术装备,各有优缺点。在分析能耗与热效率影响因素的基础上,作者指出了有效节能的途径一套旨在最大限度利用余热降低能耗的石膏煅烧系统。关键词石膏煅烧节能MH炒锅目前,国内石膏煅烧技术装备主要有回转窑式炒锅、沸腾炉、彼得磨等。从各种装备的技术性能和煅烧产品的综合指标分析,各有其优缺点。由于国家能耗政策的影响,石膏煅烧目前仍以煤为主要燃料,且原料石膏的品位较低,这种现实决定了我国石膏煅烧技术的特点和进行工艺选择的前提条件以回转窑为例,主要采用间接换热的煅烧方法;炒锅有连续式和间歇式,几乎全部采用间接换热的煅烧方式。这些煅烧方式都是以煤燃烧产生热风作热。沸腾炉的煅烧方式,则是以过饱和蒸汽或载热油作为热介质,通过管壁传热来煅烧石膏粉。以上种煅烧技术,成为目前国内石膏最主要的煅烧方PetersMill)曾由北新总厂从德国BMH公司引进,这种闪式煅烧工艺将粉磨与煅烧工艺合为一体,是当今世界规模化生产石膏粉的首选工艺石膏煅烧技术浅析111炒锅煅烧工艺目前国内炒锅煅烧工艺的流。其工艺特点是:要求原料的细度必须达到最终产品的细度,而对原料的品位波动要求较宽这是因为炒锅煅烧,必须保证石膏粉料在达到一次沸腾时保持流态化,否则一定容量的炒锅内部,就会出现脱水速度不均一的情况。而避免这一缺陷的有效方法,就是使粉体细度达到足以使其在达到平衡脱水温度时,保持流态化的状态。正是由于这一点炒锅在脱水过程中,锅内粉体保持了一定的脱水压半水石膏。这一比例随炒锅高度/直径的比例增大而增大炒锅煅烧的优点还表现在,容许原料的品位在一定范围内波动,一般在%。而且相对于回转窑工艺来讲,使用同样原料,煅烧产品的质量指标一般都高一档炒锅煅烧工艺流程图12生料仓,22炒锅;32除尘器;42成品仓112回转窑煅烧工艺回转窑煅烧的典型工艺流。相对于炒锅而言,这一工艺的最大特点,可据原料硬度的不同,对粉磨和煅烧的工艺顺序进行选择;同时,能适应原料粒度的变化。我们可根据试验结果,从而确定最佳工艺流程。但由于入料的粒级范围较宽,该工艺不可避免地出现产品的多相组成。这种现象尤其在煅烧粒状原料的连续式回转窑中更为突出,从而在一定程度上,限制了连续回转窑对低品位石膏原料的适用性回转窑煅烧工艺流程图12生粉仓;22窑体;32除尘器;42成品仓沸腾炉煅烧工艺流程图12生粉仓;22除尘器;32沸腾炉;42成品仓;52蒸汽炉(油炉)113沸腾炉煅烧工艺沸腾炉煅烧工艺流程,见图。这一流程的最大优点是,有效换热面积大及操作控制准确,从而保留了炒锅煅烧的优点,同时可方便地回收蒸汽或热介质油所携带的热量,再循环利用由于无机械搅拌装置和采用内管换热,使设备维修工作简单化,因而可延长设备本体的使用寿命114彼得磨煅烧工艺彼得磨煅烧工艺流程,见图。该工艺的最大优点是,将粉磨煅烧一体化,从而使煅烧车间的设计更加简洁紧凑,同时更具节能化和效率化。但该工艺的明显缺点是,对原料品质要求较严,特别对原料的杂质含量比例和原料的品位波动要求较严。原料中的SiO2和天然CaSO4、Ca2CO3等耐磨和重质的成份含量,必须控制在些杂质在磨内循环,最终影响产量此外,该工艺对原料均质化也提出了严格的要。因为是闪式煅烧,时间短,温度高,原料石膏粉的吸附水和结晶水含量不能波动太大(一般要求在%以内),否则,在有效的煅烧时间内(14s),热量供给条件不可能作出及时和有效的适应,从而使煅烧产品的性能产生波动,因而出现无水石膏的比例就较大。这种情况,即使采用均热和陈化等后续工艺能耗和热效率的影响因素影响煅烧能耗的因素主要有三个方面,即煅烧设备、原料状况和产品要求。下面将按不同的煅烧工艺设备,分析一下能耗和热效率的影响因素211回转窑从窑炉本身的构造情况看响因素有炉体的传热系数、倾角和内部是否有扬料板及窑内蒸发水份的排出方式等。在运行方面流煅烧或逆流煅烧、连续煅烧或间歇煅烧会不同。另外,窑体转速也是影响传热效率的因素之一180;品位,75%～80,130～170;原料粒60kW;蒸发量,300kg。其能耗情况,见表从以上情况看,没有余热回收利用系统的回转窑的热效率,一般在50%左右212炒锅影响炒锅传热效率的因素有:炒锅有效换热面积、搅拌转速和搅拌翅的搅拌方式,原料的粒度和结构等有效容量,9t产量,415t/;入料品位,75%～80160r/min耗情况,见表213沸腾炉采用流态化技术的沸腾炉,以蒸汽或介质油为热源。其热耗的影响因素主要有换热管的导热系数、沸腾用高压风的风压、风量、原料情况及热介质的温度,上部除尘系统的除尘效率等一台沸腾炉的工作参数:有效容积,6m;入料品位,75%～80;高压风量,2500m2000mmH2O汽出口温度,165总装机容量,38kW。其能耗情况,见表214彼得磨彼得磨是德国ClaudiusPeters公司715的矿石。影响该系统热效率的因素主要有入磨细度、含水率、原料的密度及杂质情况、供热系统和产品细度的要求统最大的优点,是将石膏的研磨、干燥、分选、输送和煅烧一次完成,并且设备磨损维修量小EM532575型彼得磨的工作参数产量,27t产品细度,011mm总装机容量,680kW;蒸发水量,3240kg/煅烧工艺设备能耗情况煅烧工艺设备有用/电耗kWh/kJ/kg二水石膏转化半水石膏用水蒸汽蒸发出口热风带走熟石膏粉带走幅射热损失CO间歇式回转窑796炒锅915～201400沸腾炉63151046彼得磨7658841MH炒锅62161113煅烧工艺有效节能途径分析从各种煅烧工艺的能耗分配情况看,节能的重点应放在无用能耗栏中的个大项,即熟石膏携带的热量和排出热气体所带走的热量。这两项能耗占无用能耗的60%以上,是余热回收和利用工作的主要对象例如,将连续式回转窑的窑尾热风加热除尘器获得的混合相石膏粉,汇入煅烧产品。从实际运行的效果看,这部分回收产品的比例在回转窑余热利用工艺流程图12生粉仓;22;42成品对间歇或连续式炒锅,目前节能方面所做的工,是将炒锅出烟口排出的热烟气,通过热管换热器回收利用。回收的热空气,一部分用于加热从炒锅中排出的含尘水蒸汽,使其在输送或除尘过程中温度保持在以上,从而进行有效处理;另一部分可通过风管引至热源的助燃风管路中 。通过该余热利用系统 ,煅烧工艺的能耗一般会降低 ,这种情况特别适用于以煤作燃料的炒锅余热回收和利用 是将热烟气通过设在窑体上部的金属水箱,用余热 来加热水箱中的水 ,余热得到了部分回收 ,可用作洗 炒锅余热利用工艺流程图12生粉仓 ;22 炒锅 ;32 热管换热器 ;42除尘器 ;52成品仓 间歇式回转窑余热利用流程图12生粉仓 ;22 ;32除尘器 ;42 成品仓 ;52 水箱 采用闪式煅烧技术的风扫磨和彼得磨 ,余热回 收利用的效果较好 。该系统成功地将废气中的无用 能耗大部分回收 ,用作热源燃烧室的助燃风 品中的热量,则是通过一台冷却器将其回收 ,从而使 这部分无用能耗大部分转化为有用能耗 气排出口的风温控制在70～80 沸腾炉的余热回收利用,借鉴了传统的蒸汽回 收利用技术或热介质油被循环加热 ,因而其热效率 较高 。该系统的节能关键 ,在于燃烧换热室的热效 彼得磨煅烧工艺流程图12生粉仓 ;22彼得磨 ;32收集器 ;42冷却器 从以上各种余热利用的方式来看 ,国内石膏煅 烧设备目前重点考虑了热风余热的回收利用 %～10%的热能 ,却未回收 辐射热损失,可通过加强窑体和热量传送过程 中的保温措施来尽量减少 。同时 ,可采用尽量减少 间接换热次数 、保温密封 ,和通过紧凑设计缩短热源 与煅烧窑之间的距离 ,来降低无用热耗指标 节能工艺设计探索针对目前国内石膏煅烧设备余热利用的现状 笔者于19996 年设计了一套旨在最大限度地利用余 热降低能耗的煅烧系统 ,并首先在炒锅煅烧系统中进行试验 。从实际运行情况看 ,收到了预期 的节能效果 MH节能炒锅工艺流程图 12 生粉换热仓 ;22炒锅 ;32产品换热仓 ;42除尘器 ;52 紧急卸料仓 首先 ,将经过换热后的热烟气引至生粉仓斗