商鋪名稱：棗莊市啟航機械制造有限公司
聯系人：張露（小姐）
聯系手機：
固定電話：
企業郵箱：
聯系地址：
郵編：
聯系我時，請說是在線纜網上看到的，謝謝！
沸騰爐原理介紹
（1） 基本原理
①流態化的基本概念
要了解沸騰爐，必須對固體流態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。所謂固體流態化，就是讓固體顆粒通過與液體接觸而轉變成類似流體狀態的操作。固體流態化以后可使某些工藝過程簡化和強化，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的基本概念。在一個圓筒形容器的底部，裝有一個多孔板，多孔板上方裝有一定高度的石膏粉層。氣體通過多孔板進入料層并穿過料層向上流出。當氣流速度較低時，顆粒層是靜止不動的，氣體從顆粒之間的間隙通過，這種狀態的顆粒層成為固態床。當氣流逐漸增加到某個臨界速度，氣流對固體顆粒的向上推力與顆粒的重量相等時，固體顆粒被氣體吹起而浮動于氣體中，在一定的空氣內無規律的飛翔運動，床層開始膨脹和變松，空隙率比固態床增大許多，但床層仍有一個明顯的上界面，整個床層具有了類似液體性質，這種床層就稱為流化床。如果氣流速度繼續增大，流化床就出現很大的不穩定性，床內固體的顆粒成團地濡動，氣體主要以氣泡形式通過床層上升。床層內分為兩種聚集狀態：一種是大體上處于臨界流化狀態的低孔隙率的區域，稱為密相區；另一種是只有稀散固體顆粒高孔隙率區域（即氣泡），稱為稀相區。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，到達床層上界面時氣泡破裂，因此床層上界面很不穩定，上下波動，整個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。繼續增大氣流速度，直至氣流速度大于固體顆粒的懸浮速度時，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。固體顆粒實現流態化后，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性；當容器傾斜時，床層上界面保持水平；物料可在容器壁上的小孔噴出；如果將兩個流化床容器底部相連通，物料自動由高位床層流向低位床層，直至上下兩個床層上界面平衡為止；床層中任意兩點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立式直筒狀容器在其底部裝有一個氣體分布板，氣體分布板可設計多孔板。目的是在停止工作時支撐固體粉料不致漏粉，在工作時使氣流從底部均勻地進入床層。在床層的上界面以上裝有連續進料的投料機。在床層上界面處的爐壁上有溢流孔，用于出料。在床層內裝有大量的加熱管，管內的加熱介質為飽和蒸汽或載熱油，熱量通過管壁傳遞給管外處于流態化的石膏粉，使石膏粉脫水分解。在煅燒部分上部，裝有一個靜電除塵器，氣體離開流化床時帶出來的少量粉塵，由靜電除塵器收集后自動返回流化床，已除塵的尾氣由排風機抽出，排入大氣。正常工作時，從沸騰爐底部鼓入空氣，通過氣體分布板進入流化床 。鼓入的空氣不需要很多，稍稍超過臨界氣速，使床層實現流態化即可。此時淹沒在流化床中的加熱管向物料傳遞大量的熱量，使二水石膏粉達到脫水分解的溫度，二水石膏就在流化床中脫去結晶水并變為蒸汽，這些蒸汽與爐底鼓入的空氣混合在一起，通過床層向上運動。由于蒸汽量比鼓入的空氣量多得多，所以整個鼓泡床的流態化主要是靠石膏脫水形成的蒸汽來實現的。由于在流化床中粉料激烈的翻滾、混合，所以在整個流化床中各處的物料溫度和成分幾乎是一致的。連續投入的石膏粉，一進入床層，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，設計時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。生石膏粉先進入大的部分，在此脫掉大部分結晶水，然后通過下部的通道進入小的部分，在這里完成最終的脫水過程，再由床層上部自動溢流出爐。
（2） 石膏沸騰煅燒爐的特點
①設備小巧，生產能力大。
沸騰爐生產能力的大小實質上由熱源通過加熱器壁傳遞給物料的熱量多少來決定。其傳熱方程式為：
Q=K×F×△t
式中Q—由熱源通過加熱器壁傳遞給物料的熱量（kJ/h)
K—傳熱系數[W/(m2.K)]
F—加熱器傳熱面積（m2）
△t—熱源與物料的溫度差（℃）
沸騰爐由于物料實現了徹底的流態化，因此爐內不需要安裝攪拌設備。在爐內就可以高密度地安裝很多加熱管，因此尺寸不大的爐子就可以有非常大的傳熱面積。
另外，沸騰爐采用的熱源為載熱油，其傳熱系數K比熱煙氣為熱源的傳熱系數高出一個數量級。從傳熱方程式就可以看出，由于傳熱系數和傳熱面積都較大，總傳熱量Q也就大。這就是說沸騰爐的生產能力比較大，比如產量為5~6t/h的沸騰爐，其長寬只有1.3m，產量為20t/h的沸騰爐，其長寬也只有2m就足夠了，這是其他傳統的外熱式煅燒設備無法相比的。
②結構簡單，不易損壞。
由于物料實現了流態化，爐子就不需要有轉動的部件，爐子的結構就簡單得多。不但制造方便，投產后也幾乎不需要維修保養。
由于用的是低溫熱源（載熱油約260℃），爐子在任何情況下都沒有被燒壞的危險，設備使用壽命也特別長。
③設備緊湊，占地少
沸騰爐是立式布置的設備，除塵器套在爐體上方，與爐子連成一個整體，設備非常緊湊。不但占地少，還可以避免除塵器結露。
④能耗較低
沸騰爐的熱能消耗和電力消耗都較低。熱能方面：從熱源傳遞給物料的熱能，除了小部分用于加熱爐底鼓入的冷空氣以及少量的爐體散熱損失外，幾乎都有效地用于物料的脫水分解。爐子本身的熱效率在95%以上。當然沸騰爐使用的是二次熱源，最終的熱效率還要將爐子的熱效率乘上鍋爐的熱效率。但熱油鍋爐都是很成熟的熱工設備，其熱效率是比較高的，熱油鍋爐能達到70%~80%.因此沸騰爐總的熱效率是比較高的。采用蒸汽，可達57%~67%；采用熱油，可達67%~76%。一般的外熱式煅燒設備雖然直接使用一次熱源，但熱效率很少超過50%。國內沸騰爐的熱耗指標為7.7×105kJ/t建筑石膏。
電能方面：沸騰爐不需要轉動，也沒有攪拌機，物料主要是靠石膏脫水產生的水蒸氣來實現流態化的，需要在爐底鼓入的空氣也很有限，因此鼓風機的功率也很小，因此沸騰爐的電能消耗比傳統的煅燒設備少得多。如生產3萬噸建筑石膏粉所用沸騰爐的裝機容量為30kW左右。
⑤操作方便，容易實現自動控制
流化床有一個特點，就是床層中物料溫度一致。
因此操作中只要控制物料一個設定溫度，就可以連續穩定
地生產出合格產品。單一的控制參數，很容易實現自動控制。
⑥產品質量好，熟石膏相組成比較理想，物理性能穩定
由于采用低溫熱源，石膏不易過燒，只要控制出料溫度合適，成品中不含二水石膏，無水石膏Ⅲ也只在5%以內，其余均為半水石膏。這樣的相組成很理想，物理性能也很穩定。
⑦基建投資省，運行費用低
由于沸騰爐設備小巧結構簡單、占地少，因此基建投資較同等生產規模的其他類型煅燒設備節省。投產后，由于能耗較低、維修工作量少、使用壽命長，因此運行費用也較省。
7、除塵系統
在建筑石膏粉烘干、煅燒和輸送過程以及尾氣中會產生含有粉塵的氣體。為滿足環保要求，本系統在粉塵產生區設立灰塵收集點及收塵口，并安裝脈沖袋式除塵器，塵源區的含塵空氣將全部經過除塵器過濾后再排向室外，廢棄排放濃度少于10mg/立方米。符合環保要求和工業事業衛生標準。收集的灰塵通過輸送設備運送到系統中。
8、生產車間尺；按平面布局圖
9、工作體質
|
工作日 |
300/年 |
|
班 |
每天3班 |
|
工作時間 |
每班8小時 |
|
客戶可根據當地工作時間標準進行調整 |
|
10、人力要求
|
序號 |
崗位 |
人/班 |
班/天 |
人/天 |
|
1 |
喂料 |
1 |
3 |
3 |
|
2 |
生產控制（含控制室） |
1 |
3 |
3 |
|
3 |
實驗室 |
兼 |
|
|
|
4 |
巡查、維修、班長 |
1 |
3 |
3 |
|
5 |
包裝 |
2 |
1 |
2 |
|
6 |
總計 |
11人 |
||
|
|
|
|
|
|
二、工藝描述
1、工藝簡單
計量上料---皮帶輸送---預干燥---除塵---煅燒----質控倉---降溫---改姓---儲存---包裝
2、工藝流程圖
3、工藝描述
生產工藝采用二步法進行，前端采用管束烘干機進行烘干，煅燒采用沸騰爐進行煅燒。主要生產系統分為濕供料工段、預干燥工段、煅燒工段、質量控制系統、冷卻系統、改性處理、入倉陳化、除塵、熱源、自動控制10個系統進行設計、
1）濕供料工段
濕供料工段由受料斗、帶式定量給料機、皮帶輸送機、除塵器、篩分機等輸送設備構成。
由3--5噸裝載機或者抓斗把含有游離水的工業副產石膏運送至受料斗里面，在料斗內進行臨時儲存，料斗內襯不銹鋼襯板，可防止化學石膏的粘倉問題。料斗底部設有專用計量皮帶稱，通過該設備可精確的計量每個時間段的供料量，并保證濕料均勻的供給下游皮帶輸送機。皮帶輸送機采用槽型皮帶輸送機，實現一定距離和高度的運輸，在斜皮帶輸送機上設有除鐵器，可有效避免鐵制品進入到系統中。另外在斜皮帶下料端設置旋轉篩分機，可有效避免大塊顆粒物及石膏內的雜質進入到系統中。整個系統經計量皮帶稱和皮帶輸送機輸送到后續工段，實現系統生產量和成品質量的控制。
2）預干燥工段
預干燥工段采用管束式烘干機進行烘干石膏粉，整個系統有自清潔鎖風下料器、管束烘干機、預熱風機、蒸汽換熱器、袋式除塵器、主引風機、提升機、輸送設備構成。
計量后的原料石膏經皮帶輸送機輸送到以蒸汽為熱源的烘干機中進行烘干，粉料在烘干設備轉動的帶動下由進料端往出料端移動，并在移動過程中進行熱交換，以此達到烘干的目的，此種烘干機采用列管式換熱方式進行熱交換，并在傳送物料過程中將物料揚起進入到管束中，保證石膏在烘干機中與蒸汽進行的充分熱交換，提高烘干效率，
3）煅燒工段
煅燒系統采用蒸汽型沸騰爐煅燒工藝將粉料進行均勻的煅燒；整套系統包含輸送設備、篩分機、計量螺旋、沸騰爐、羅茨風機等組成；
烘干好的粉料首先經過輸送設備、旋轉篩分機進行輸送處理，在計入沸騰爐之前首先進行篩分，避免大顆粒物料進入到沸騰爐，進而避免沸騰爐煅燒不均勻和沸騰爐底部歩風板堵塞。處理完畢的石膏粉料經計量螺旋均勻輸送給沸騰爐；輸送設備為可計量輸送機，可精確計量每個時間段的喂料量嗎，保證石膏粉供料穩定性。其供料量可根據煅燒工藝要求和工作過程中的沸騰爐各點具體溫度進行調整，溫度增高則進料量增加，反之減少；沸騰爐為蒸汽沸騰爐，沸騰爐內分為主爐和副爐共4個室，底部設有高壓羅茨風機往底部注風，協助粉料在爐內沸騰；粉料在沸騰爐中與管道內的蒸汽進行間接熱交換，蒸汽把熱量傳遞給粉料，對粉料進行煅燒。粉料首先進入沸騰爐的主爐內進行煅燒，進而經過底部通道進入副爐進一步脫水；最后經沸騰爐上部出料口排出至粉磨工段進行粉磨；
沸騰爐出料口溫度調整可通過蒸汽進口的壓力和溫度進行調整，粉料溫度高時，適當在電腦屏幕上關小蒸汽進口的壓力或者溫度，反之亦然；另外也可通過喂料進行調整，粉料溫度高時，適當在電腦屏幕上增加給料量，反之亦然。
粉料在沸騰爐內煅燒產生的蒸汽和底部羅茨風機鼓入的空氣經沸騰爐頂部排出，進入到配套的袋式除塵器中，經處理后的干凈空氣排放到大氣中；蒸汽沸騰爐為節能型煅燒設備，它采用的是一次能源進行熱交換，減少熱交換次數，大大降低了能耗指標；
沸騰爐熱源來自高溫蒸汽，通過蒸汽管道進入到沸騰爐的換熱管內，沸騰爐換熱管路采用高進低出設計，高溫蒸汽在沸騰爐內和粉料進行熱交換，換熱完畢的冷凝水排至余熱換熱器回收利用，此換熱器是給沸騰爐羅茨鼓風機的風進行加溫的。將羅茨風機的風加熱到一定溫度進入到沸騰爐底部，實現蒸汽余熱二次利用。
4）質量控制系統
質量控制系統采用專門臨時暫存工藝將粉料進行精準分離；整套系統包含提升機、螺旋輸送機、氣動閥門、暫存倉等組成；
因為在沸騰爐開、停機時會產生不合格的石膏粉料，如果此時的石膏粉料輸送到下游與成品粉混合的話將會產生很大的質量波動。所以此時產生的石膏粉通過質量控制系統經輸送設備運送至暫存倉內存儲，在正常生產時產生質量波動時，也將通過質量控制系統進入到此料倉內進行暫存，待石膏粉正常煅燒時按一定添加量進入到煅燒系統重新煅燒。這樣可有效避免石膏粉產生質量波動影響下游產品質量。同時此料倉作為煅燒前穩料倉，當烘干物料產生重量方面波動時，此料倉起到緩沖穩料的作用，這樣來保證煅燒前供料穩定性。
5）冷卻系統
冷卻系統采用我公司專用石膏冷卻機，可在保證石膏粉煅燒相組成穩定狀態下有效的進行冷卻。整套系統包含冷卻器、羅茨風機、冷卻器風機是、輸送設備等組成。
煅燒好的石膏粉因出料溫度比較高，如果直接進入后期處理工段，會因石膏粉溫度過高導致石膏粉的相組成產生變化，進而影響產品質量。所以石膏粉在進入到后期工段時，必須通過冷卻降溫后方能進入到后期工段。降溫工段采用我公司專用冷卻器進行降溫，可有效的將石膏粉溫度降低到80°C以下，從而保證石膏粉的后期質量。
6）改性磨工段
脫硫石膏因其生成機理的影響，具有比表面積小和級配不合理的先天缺陷，具體表現為；脫硫石膏的比表面積僅有1500cm2/g,是天然石膏的40~60um之間，級配遠遠小于粉末后的天然石膏，易導致脫硫熟石膏加水后的流變性能不好，顆粒離析、分層現象嚴重，制品容重偏大，石膏粉強度低等問題。因此，我們在脫硫石膏煅燒后增加粉磨工序，用以增加比表面積、改變顆粒級配、降低松散榮重，以解決上述出現的問題。
7）成品儲存和包裝工段
經煅燒機煅燒后的半水石膏輸送到陳品料倉儲存起來，成品倉下可根據業主意見建設散裝系統和小袋包裝系統以及另作它用
8）除塵系統
除塵系統采用袋式除塵器，以此來保證石膏粉在生產過程中因原料的預干燥、輸送、粉磨、煅燒、陳化處理過程中，保證系統運行在負壓狀態下，所產生粉塵經過除塵設備靜化再排出室外，工作環境達到規定標準。
9）熱源提供給系統
熱源供給：以電廠蒸汽為熱源的蒸汽系統，以蒸汽做熱交換介質，由于沒有鍋爐直接使用蒸汽，熱源熱效率可達100%；控制系統采用PLC、壓力變送器、溫度電動調節，出口溫度控制在+1°c區間，產品質量穩定。
10）自動控制
原料車間生產控制采用分布式PLC控制系統，CPU模塊選用西門子品牌，現場I/O模塊采用西門子ET-200SP, 人機界面選用西門子品牌。傳感器、變頻器、PLC模塊、HMI等核心設備構成原料控制站。設備級（變頻器、分布式I/O等）采用現場總線方式與CPU通訊進行數據交換，原料控制站和計算機控制中心通過工業以太網相連、wincc組態軟件編程，從而實現生產過程的集中控制和實時數據統一管理。
三、核心設備介紹
1、管束干燥機
管束干燥機按逆流方式操作，根據需要也可采用順流加熱方式，熱耗低；干燥物料范圍廣泛，主要為松散物料干燥，處理能力大，水分蒸發大且可干燥高水份物料；物料干燥彈性大（能視不同的物料性質及水分要求對干燥時間進行調整）可連續生產（自動化程度高），亦可間隙操作（適合于特殊生產工藝）；
1.1組成結構
(1) 主機轉子系統，此為干燥機的核心部件，不同的干燥機有不同的轉子結構。旋轉列管式干燥機的轉子由兩端中空軸、封頭及數百根管子形成的管束組成；旋轉圓盤式干燥機的轉子由中空軸和焊接組裝在其上的數十只圓盤組成。運轉時轉子靠兩端軸承支撐；一端為固定軸承，一端可以自由游動、消耗熱膨脹。轉子四周有固定在架子上的抄板。
(2) 傳動系統，由電機、減速系統組成（擺線針輪減速和齒輪減速二級）
(3) 管路系統，由調節閥門、金屬軟管、旋轉街頭等組成。
(4) 排風和除塵系統，引風機排風，配濕法除塵回收熱水和粉塵。
1.2性能特點
（1）換熱充分、熱耗低、高效節能、干燥物料范圍廣、處理量大、水分蒸發量大，并且可以干燥高水分物料。
（2）采用變頻電機驅動，電耗比傳統管束節約30%以上。
（3）該機附加配套設備少，占地面積小，工藝布局緊湊，可在單層廠房內放置，大大節約了土建費用。
（4）物料在滾筒內翻拌徹底，沒有殘留物料。
（5）由于換熱管在滾筒旋轉時不承受扭矩，減少了換熱管因傳扭矩而導致焊縫開裂、泄漏的危險，極大的提高了設備使用壽命；如果列管發生漏氣等現象，列管可以很方便的任意更換。
（6）滾筒底部筒體壁厚12毫米，常規管束殼體一般厚6毫米，在經受相同程度的磨損和腐蝕的情況下，筒體的壽命可以成倍的提高。
（7）允許帶料啟動。
（8）可以連續操作（即自動化程度高），也可以間歇操作（適合于特種工藝）
（9）物料在呈負壓狀態的封閉內腔被干燥，作業環境清潔，無污染，噪音小。
2、煅燒沸騰爐的工藝特點
（1）設備小巧，生產能力大
沸騰爐生產能力的大小由沸騰爐的熱換面積來決定。沸騰爐由于實現了物料的徹底流太化，爐內不需要安裝攪拌設備。在爐內可以高密度地安裝很多加熱管，因此尺寸不大的爐子就可以有非常大的傳熱面積。另外，沸騰爐采用的熱源為真氣，傳熱系數和傳熱面積都較大，總穿熱量也就大。所以沸騰爐的生產能力比較大，這是其他傳統的外熱式煅燒設備無法相比的
（2）結構簡單，不易損壞
由于物料實現了流太化，爐子就不需要有轉動的部件，爐子的結構就簡單得多。不
但制造方便，投產后也幾乎不需要維修保養。由于用的是低溫熱源，爐子在任何情況下都沒有被燒壞的危險，設備使用壽命也特別長。
（3）設備緊湊，占地少
沸騰爐是立式布置的設備，設備非常緊湊。占地面積少
（4）能耗較低
沸騰爐的熱能消耗和電能消耗都較低。熱能方面：從熱源傳遞給物料的熱能，除了小部分用于加熱爐底鼓入的冷空氣以及少量的爐體散熱損失外，幾乎都能有效地用于物料的脫水分解。爐子本身的熱效率在95%以上。因此沸騰爐總的熱效率是比較高的，采用蒸汽，可達90%以上。一般的外熱式煅燒設備雖然直接使用一次熱源，但熱效率很少 超過80%。國內沸騰爐的熱耗指標為7.7x105KJ/t(18.33萬kcal/t)建筑石膏。電能方面：沸騰爐不需要轉動，也沒有攪拌機，物料主要是靠石膏脫水產生的水蒸氣來實現流太化的，需要在爐底鼓入的空氣也很有限，配套鼓風機的功率也很小，因此沸騰爐的電能消耗比傳統的煅燒設備少的多。
（5）操作方便，容易實現自動控制
流化床有一個特點，就是床層中物料溫度一致。因此操作中只要控制物料一個設定溫度，就可以連續穩定地生產出合格產品。單一的控制參數，很容易實現主動控制。
（6）產品質量好，熟石膏相組成比較理想，物理性能穩定
由于采用低溫熱源，石膏不易過燒，只要控制出料溫度合適，成品中不含二水石膏，無水石膏III也只在5%以內，其余均為半水石膏。這樣的相組成很理想，物理性能也很穩定。
（7）基建投資省，運行費用低
由于沸騰爐設備小巧、結構簡單、占地少，因此基建投資較同等生產規模的其他類型煅燒設備節省。投產后，由于能耗較低、維修工作量少、使用壽命長，因此運行費用也較省。
主站蜘蛛池模板：