翅片式石膏煅烧机的应用

刘 宇

大连大化工程设计有限公司 ，辽宁大连 116031

0 引言

我国约有4 亿kW 燃煤发电机组配置石灰石—石膏法脱硫设施，每年将产生4000 万吨脱硫石膏。如果不对脱硫石膏进行处理，不仅浪费资源、占用大量土地，而且会产生二次污染。如果将脱硫石膏进行干燥与煅烧，就能生产出β—半水石膏，β—半水石膏用作建筑材料、粉饰石膏构件，生产纸面石膏板、及其它各种石膏制品。脱硫石膏的利用，既能产生经济效益，又有利于保护环境，节约能源和资源。本文将翅片式石膏煅烧机用于脱硫石膏的干燥与煅烧，为脱硫石膏的合理利用提供基础。

1 脱硫石膏的煅烧机理

脱硫石膏的主要成分为二水石膏（CaSO4·2H2O），表面水含量为10%～15%，在生产中采用先干燥后煅烧的方法，生产出β—半水石膏（CaSO4·1/2H2O）。干燥后的二水石膏被加热到一定温度并经过一定的时间，失去部分结晶水，变成β—半水石膏。石膏煅烧过程中的化学反应方程式为 CaSO4·2H2O+580KJ/kg →CaSO4·1/2H2O+3/2 H2O ↑。

石膏煅烧脱水一般要经过预热阶段（～95℃），恒速脱水阶段（107℃～130℃）和快速脱水阶段（130℃～163℃）。在脱硫石膏煅烧过程中，当温度过高、煅烧的时间过长或过短，煅烧后的产物易形成各相混合物，为了保证煅烧后的产品质量，应该选择好的煅烧工艺。

2 生产工艺技术

1）以前对脱硫石膏的利用，国内一般采用干燥与煅烧分开的生产工艺，如采用回转窑干燥，然后再采用沸腾炉进行煅烧；或采用气流干燥，然后采用炒锅等煅烧设备生产建筑石膏等。由于其工艺流程长，能耗较大，扬尘点较多，又因脱硫石膏较细，生产环境相对较差，主要适合于旧线改造工程；

2） 目前国外比较先进的德国制造的蒸汽回转石膏煅烧机，煅烧机内的蒸汽加热管采用光管，升降搅拌，无汽室，无预混器。这种煅烧机的优点是无污染，操作温度可调；存在的问题为：加热光管的换热面积小；蒸汽直接进入蒸汽加的料热管，易产生蒸汽在各蒸汽加热管中分配不均；又因无汽室，易产生冷凝水排泄不畅；原料的混合搅拌是在机体内进行的，从而使机体内的有效加热空间小。该煅烧机适用于石膏的煅烧；或表面水含量较少的量大的天然石膏与表面水含量较多的量少的脱硫石膏，经混合后再进行干燥与煅烧（实际生产能力为30 吨/小时）；该煅烧机的价格昂贵, 如φ3m×30m 石膏煅烧机价格为2000 万元人民币/台；

3）干燥、煅烧一体化生产工艺锤式磨式的生产工艺。该工艺过程输送环节较少，工艺流程较简单，但生产出的β-半水石膏产品性能不稳定，需要采取进一步的措施来解决，石膏的白度降低，仅适应纸面石膏板的生产。

翅片式石膏煅烧机的生产工艺。脱硫石膏通过煅烧机头部的进料混合机，连续、定量地给翅片式石膏煅烧机的机体供料，翅片换热管内的蒸汽与管外的脱硫石膏进行热交换；首先对脱硫石膏进行干燥，使脱硫石膏脱去表面水；然后对脱硫石膏进行煅烧；实现脱硫石膏的干燥与煅烧在同一台设备中完成。此工艺的特点：用无污染、操作温度可调的蒸汽作为热源来煅烧脱硫石膏；翅片换热管的换热面积大；换热管内蒸汽分布均匀，冷凝水排放通畅；保证无泄漏密封；机体内的空间全部用来干燥和煅烧；生产能力是国外同类设备生产能力的1.5 倍；产品石膏质量非常稳定，无水石膏（CaSO4）及二水石膏的含量极低，产品强度高；φ3m×30m 翅片式石膏煅烧机价格为560 万元/台，φ3m×24m 翅片式石膏煅烧机价格为442 万元/台，价格约为国外同规格尺寸煅烧机的1/4。

3 翅片式石膏煅烧机介绍

3.1 翅片式石膏煅烧机组成结构

翅片式石膏煅烧机主要组成部分：进料混合机部分、进料密封部分、机体部分、传动部分、托轮部分、挡轮部分、汽室部分、出料密封部分、进汽轴部分、不凝气排放部分、煅烧机保温、出料密封旋转阀部分、集中润滑部分。

3.2 翅片式石膏煅烧机各部分的作用

1） 进料混合机部分的作用：原料石膏在这里充分混合，热干空气导入。特点：进料混合机分前后两部分，前部分主要用于搅拌混合，其次是向前推料；后部分主要用于给机体喂料，其次是搅拌混合；

2）进料密封部分的作用：用于进料混合机与机体连接部分的密封。特点：机械迷宫式端面密封，无泄漏；

3）机体部分的作用：原料石膏在机体内被干燥后煅烧成β—半水石膏并流向机体尾部。特点∶ 加热管外设不易结疤的螺旋翅片，按同心圆方式排成若干圈,使换热面积提高2.5 倍；

4）传动部分的作用：为翅片式石膏煅烧机机体部分的旋转运动提供动力；

5）托轮部分的作用：为大型的翅片式石膏煅烧机的机体部分提供旋转支承。特点∶托轮与机体滚圈,在材质配合选择和结构上合理,使二者的使用寿命大大提高；

6）挡轮部分的作用：为翅片式石膏煅烧机的机体部分提供轴向定位；

7）汽室部分的作用：为加热管提供均匀分布的 蒸汽,及时排除冷凝水,保证加热管始终处于散发汽化潜热的功能,最大限度地提高加热管的换热能力。特点∶为加热管提供均匀分布的蒸汽；及时排除冷凝水,用机械螺旋方法防止冷凝水倒流；用螺旋抄板推动产品石膏出料；

8）汽轴部分的作用：引入加热蒸汽,排出冷凝水。特点∶蒸汽与冷凝水的旋转通道之间采用膨胀石墨密封，保证无泄漏；

9）出料密封部分的作用：上部排出机体中的热湿空气，下部排出煅烧好的产品石膏,密封连接汽室和汽轴。特点∶密封采用机械弹性端面密封,结构简单,密封效果好，无泄漏；

10）不凝气排放部分的作用：排除加热管在机体头端的不凝性气体,提高加热管的换热能力；

11）集中润滑部分的作用：为进料混合机的传动部分、机体的传动部分提供润滑,为进料端面密封和出料端面密封提供润滑；

12）保温部分的作用：保温机体,减少热量损失；

13）出料旋转阀的作用：密封性出料，保证无泄漏。

3.3 翅片式石膏煅烧机工作原理

1 ）原料石膏、热干空气分2～3 路，同时进入进料混合机，在此处进行充分混合；

2）混合后的原料石膏被推进机体，机体内有带螺旋翅片的换热管，原料石膏首先被加热干燥，时间为10min～30min，然后被煅烧成产品石膏，时间为10min～30min，随着带有一定斜度并旋转的机体进入炉尾；

3）进入机体尾部的产品石膏（温度控制在140℃～150℃）被汽室中的三头螺旋抄板推入出料密封装置后排出。同时机体内的热湿空气在出料密封部分的出料箱上部排出后进入炉气处理系统；

4）过热蒸汽由进汽轴引入到汽室后，经均匀分布后进入加热管，保证进入加热管的蒸汽为饱和蒸汽；加热管内的冷凝水流入汽室的疏水槽后，经排水管导入进汽轴后排到煅烧机外的储水槽。

3.4 翅片式石膏煅烧机在石膏干燥、煅烧中的使用情况

我公司于2003 年10 月为山东省新汶矿业集团石膏板厂3000 万平方米纸面石膏板项目年产50 万吨石膏煅烧车间开发研制了φ3m×30m 翅片式石膏煅烧机，原料为天然石膏与脱硫石膏混合物， 2005 年上半年投入生产运行，石膏在煅烧机内的停留时间为30min，产品石膏出料温度为140℃～150℃，该煅烧机设计能力为43t/h，实际生产能力能达到52t/h，运转平稳，操作方便能耗低，无污染,产品质量完全符合要求，并于2006年5月申报国家专利,于2007年5月被批准为国家专利,其专利号为ZL2006200917350。

我 公 司 于2007 年3 月、2007 年11 月 分 别 为 宁 波 北新建材有限公司和肇庆北新建材有限公司各研制了一台φ3m×24m 翅片式石膏煅烧机，原料为脱硫石膏，都已投入生产运行，石膏在煅烧机内的停留时间为45min，产品石膏出料温度为140℃～150℃，该煅烧机生产能力为30t/h；据用户反应：该煅烧机是一种干燥、煅烧一次完成的低温慢烧工艺装备，生产的β—半水石膏产品质量非常稳定，产品质量很高，产品强度高，三相组成非常稳定，有利于石膏板、石膏构件等建筑材料的生产。在山东省新汶矿业集团石膏板厂、北新建材宁波项目、北新建材肇庆项目中，翅片式石膏煅烧机的应用都已经获得了圆满的成功。

4 结论

综上说述, 我公司于2003 年10 月开发研制的翅片式石膏煅烧机生产能力大、能耗低、无污染、产品质量好、价格低廉,其技术为国内外首创,为世界领先水平。

[1]易梅生.国产石膏煅烧窑性能浅析和展望[J].新型建筑材料，1994，11.