各種石膏煅燒設(shè)備的特點(diǎn)與淺析

　　一、國(guó)內(nèi)外石膏煅燒概況： 

　　石膏石或工業(yè)副產(chǎn)石膏是以二水硫酸鈣形式存在，其分子式中有兩個(gè)結(jié)晶水，只有脫去一個(gè)半結(jié)晶水生成半水硫酸鈣才有膠凝性質(zhì)。脫去結(jié)晶水的過(guò)程即為石膏煅燒。石膏的煅燒主要有干法和濕法兩大類，前者是在干燥條件下脫水而成，以ß半水石膏為主的建筑石膏；后者是在飽和水蒸氣壓力下“煮成”α-半水石膏，也叫高強(qiáng)石膏。兩種形態(tài)的半水石膏各有不同性質(zhì)和用途，本文涉及的是建筑石膏。建筑石膏的生產(chǎn)采用干法煅燒石膏工藝，其種類繁多，按加熱方式，分為間接加熱和直接加熱；按煅燒脫水速度，分為慢速煅燒和快速煅燒；按出料方式可分為間歇和連續(xù)兩種。國(guó)外在二十世紀(jì)六十年代之前，以傳統(tǒng)慢燒型的間歇炒鍋和外燒式回轉(zhuǎn)窯為主。六十年代后期，對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)改造，七十年代，將間歇炒鍋發(fā)展成為連續(xù)炒鍋，八十年代后又發(fā)展成了錐形炒鍋；回轉(zhuǎn)窯也從外燒式發(fā)展成內(nèi)燒式煅燒；為推動(dòng)石膏工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，提高石膏建材制品生產(chǎn)線的運(yùn)行速度，又發(fā)展了氣流式快速煅燒工藝?？偟膩?lái)講，煅燒工藝是從間歇出料到連續(xù)出料；間接加熱到直接加熱；慢速脫水和快速脫水并舉的趨勢(shì)發(fā)展。因國(guó)情不同，各國(guó)對(duì)石膏煅燒設(shè)備的選擇不盡相同：美國(guó)二十世紀(jì)九十年代之前主要以炒鍋為主，為滿足紙面石膏板市場(chǎng)持續(xù)快速發(fā)展的需要，采取了加速生產(chǎn)線速度的措施，到90年代中期，已將近50%的生產(chǎn)線改成了以彼特磨、Delta磨為主的快速煅燒設(shè)備；英國(guó)以炒鍋及改進(jìn)炒鍋為主，如連續(xù)炒鍋、埋入式炒鍋、錐形炒鍋等，德國(guó)為炒鍋，回轉(zhuǎn)窯，煅燒一體的彼特磨等。日本有炒鍋、回轉(zhuǎn)窯及蒸汽間接回轉(zhuǎn)窯等。澳大利亞多用外國(guó)引進(jìn)的煅燒設(shè)備，近兩年發(fā)展了沸騰煅燒。從總體水平看，國(guó)外的煅燒設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模大、機(jī)械化和自動(dòng)化程度高，能耗較低，煅燒產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有內(nèi)、外資大型石膏制品企業(yè)，多使用引進(jìn)的大型連續(xù)炒鍋、彼特磨、氣流式煅燒磨和蒸汽間接回轉(zhuǎn)窯等設(shè)備。而地方企業(yè)多使用內(nèi)、外燒的回轉(zhuǎn)窯，間歇或連續(xù)炒鍋，沸騰爐等，且規(guī)模較小，配套設(shè)施不健全，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，能耗偏高。國(guó)內(nèi)對(duì)規(guī)?；F(xiàn)代化煅燒設(shè)備的開(kāi)發(fā)還剛起步，目前，年產(chǎn)10萬(wàn)噸以上的沸騰爐、直熱式回轉(zhuǎn)窯已有幾條投入了生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝參數(shù)尚有待于優(yōu)化；國(guó)內(nèi)研發(fā)的快速煅燒設(shè)備已經(jīng)完成工業(yè)化試驗(yàn)，規(guī)模生產(chǎn)正在籌備中。 

　　二、常用煅燒方式及設(shè)備簡(jiǎn)述： 

　　1. 間接加熱方式：  

　　1.1連續(xù)炒鍋：是帶有橫穿火管的直園形鍋體，由鍋外壁、鍋底及火管將熱量傳遞給鍋內(nèi)二水石膏，并靠機(jī)械攪拌和石膏脫水所產(chǎn)生的水蒸汽及循環(huán)熱氣體的攪動(dòng)，而呈現(xiàn)流態(tài)化狀態(tài)，在此狀況下二水石膏脫水而成半水石膏，借助溢流原理連續(xù)出料。鍋內(nèi)物料溫度在150℃左右，物料煅燒時(shí)間1～1.5小時(shí)。屬于低溫慢速煅燒方式。連續(xù)炒鍋煅燒石膏在國(guó)內(nèi)外，都是 成熟技術(shù)，生產(chǎn)穩(wěn)定，易操作，產(chǎn)品質(zhì)量均衡有保證。適合煅燒粉狀石膏，若用于工業(yè)付產(chǎn)石膏，需增設(shè)一套氣流干燥裝置，以除去10％以上的游離水。炒鍋可用固體、液體、氣體燃料。燒煤連續(xù)炒鍋熱耗在27~30萬(wàn)仟卡／噸半水石膏左右，若煅燒含10%左右的工業(yè)付產(chǎn)石膏，其能耗在36~37萬(wàn)仟卡／噸半水石膏。 

　　1.2內(nèi)加熱管式回轉(zhuǎn)窯：回轉(zhuǎn)窯內(nèi)設(shè)有許多內(nèi)管，管內(nèi)通熱蒸汽或?qū)嵊?，物料在窯內(nèi)間接受熱，料在窯內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，屬低溫煅燒，產(chǎn)品質(zhì)量均衡穩(wěn)定。日本的部分公司采用此法煅燒天然和工業(yè)副產(chǎn)石膏。我國(guó)山東從國(guó)外引進(jìn)了一套蒸汽煅燒設(shè)備，這種方法對(duì)于有蒸汽氣源的地方較合適。據(jù)日本資料介紹，煅燒1噸二水石膏需耗0.94噸蒸汽，折算后每噸建筑石膏，熱耗約為56萬(wàn)千卡左右，能耗偏高。 

　　1.3沸騰爐：立式直筒狀容器，在底部裝有一個(gè)氣體分布板，工作時(shí)使氣流從底部均勻進(jìn)入床層，床層內(nèi)裝有大量的加熱管，管內(nèi)介質(zhì)為飽和蒸汽或?qū)嵊?，石膏顆粒進(jìn)入爐膛后，遇熱呈流態(tài)狀，同時(shí)熱量通過(guò)管壁傳遞給管外處于流態(tài)化的石膏粉，使之沸騰脫水分解。這一煅燒工藝是國(guó)內(nèi)二十世紀(jì)八十年代為配合紙面石膏板生產(chǎn)自行研發(fā)制造的。該設(shè)備采用低溫煅燒，石膏不易過(guò)燒，只要料流穩(wěn)定，出料溫度控制適宜，成品大部分均為半水石膏。近年來(lái)山東地區(qū)應(yīng)用較多，產(chǎn)品多供紙面石膏板生產(chǎn)線和其它制品。沸騰爐設(shè)備小巧，生產(chǎn)能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備緊湊，占地少，能耗較低。如產(chǎn)量12t/hr沸騰爐，熱耗約為22萬(wàn)千卡/噸成品，本身的熱效率在95％以上，使用蒸汽時(shí)熱效率57～67％，導(dǎo)熱油67～76％，此爐操作方便，基建投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，如10t/hr一套沸騰爐投資約180～200萬(wàn)元，20t/hr一套沸騰爐投資約為300萬(wàn)元。目前國(guó)內(nèi)的沸騰爐主要應(yīng)用于煅燒天然石膏，因爐內(nèi)沒(méi)有強(qiáng)制性的攪拌裝置，有限的氣流無(wú)法將成團(tuán)的濕料吹散，料中游離水不能過(guò)高，一般控制在5％以內(nèi)。對(duì)于煅燒游離水10%左右的工業(yè)付產(chǎn)石膏，需要加一套氣流烘干裝置，這樣增加了設(shè)備投資，也增大了熱耗，但總熱耗估算在28～29萬(wàn)千卡/噸成品之內(nèi)，還是偏低的。 

　　2. 直接加熱方式：或稱氣流煅燒  

　　氣流煅燒即熱氣體與粉料直接接觸，二水石膏迅速脫水而成半水石膏。這種方式熱利用合理，設(shè)備緊湊，使用簡(jiǎn)單，功效高，適用天然石膏和工業(yè)副產(chǎn)石膏。德國(guó)沙司基打（Salzgitter）及美國(guó)BMH公司都有這種設(shè)備，前者叫沙司基打磨，后者稱Delta磨。俗稱“氣流煅燒磨”，這種“磨”采用高速旋轉(zhuǎn)的錘子將物料拋起并擊碎、擊細(xì)，同時(shí)與氣流相匯，完成干燥、煅燒的過(guò)程。上述兩個(gè)設(shè)備中錘體的安裝方式，錘頭的數(shù)量，分級(jí)器放置的方向等有所不同，但其工作原理是相同的。 

　　2.1沙司基打磨： 已在德國(guó)，美國(guó)，挪威，荷蘭，印度，韓國(guó)等國(guó)建立了不同規(guī)模的生產(chǎn)線，已有從2t/hr~30t/hr不同規(guī)模的系列產(chǎn)品，可用氣體、液體（油）做燃料，從資料介紹，當(dāng)煅燒品位95％的天然石膏，每噸產(chǎn)品熱耗為：24萬(wàn)千卡/噸，電耗：30KWｈ/噸。為就地消化本企業(yè)煙氣脫硫裝置排放出來(lái)的脫硫石膏，北京國(guó)華杰地公司從德國(guó)沙士基打公司配套引進(jìn)了一套6t/hr煅燒脫硫石膏的設(shè)備，該套設(shè)備由帶兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的煅燒爐、旋風(fēng)分離器和強(qiáng)制式陳化等主要設(shè)備組成。現(xiàn)己運(yùn)轉(zhuǎn)2～3年，燃料為重油，屬生產(chǎn)初期尚未達(dá)到設(shè)計(jì)能力，產(chǎn)品可滿足同樣是引進(jìn)德國(guó)砌塊生產(chǎn)線的需求。該煅燒設(shè)備外形體積較小，噪聲低，構(gòu)造簡(jiǎn)單緊湊，產(chǎn)品質(zhì)量較均衡。該磨在充分消化吸收后，在國(guó)內(nèi)應(yīng)有較好的發(fā)展前景。 

　　2.2Delta磨：該磨是沖擊磨，水平方向有兩個(gè)室，一個(gè)錘磨轉(zhuǎn)子室，一個(gè)是分級(jí)器室。料先進(jìn)入錘磨室，高速旋轉(zhuǎn)的錘子將料打散并“擊細(xì)”，同時(shí)與熱氣流相匯，進(jìn)行干燥和煅燒，熱煙氣將磨細(xì)了的料帶入系統(tǒng)內(nèi)的分級(jí)器，旋轉(zhuǎn)葉片將較大的顆粒甩回錘磨室繼續(xù)粉磨，合格細(xì)料經(jīng)高溫收塵器收入料倉(cāng)。據(jù)資料介紹，這種磨在煅燒80％天然石膏，游離水3％時(shí)的熱耗為22.0萬(wàn)千卡/噸成品，若用于10％游離水的脫硫石膏（90％以上）則熱耗大約為28～30萬(wàn)千卡/噸成品。據(jù)BMH公司介紹此磨設(shè)計(jì)合理，功效高，設(shè)備運(yùn)行率高故障少。產(chǎn)品的細(xì)度可調(diào)節(jié)，設(shè)備緊湊占地少，熱效率高，能耗低，煅燒的建筑石膏均勻一致，特別適用于煅燒工業(yè)副產(chǎn)石膏。 

　　2.3斯德動(dòng)態(tài)煅燒爐：是國(guó)內(nèi)自行研發(fā)的氣流煅燒裝置。外形為立式圓柱體，底部帶有打散器的立軸與電機(jī)相聯(lián)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)側(cè)面的中下部進(jìn)料，另一側(cè)面下部通入熱風(fēng)，頂部出料至捕集器進(jìn)行氣固分離后機(jī)械輸送至儲(chǔ)料倉(cāng)?；驹硎牵何锪虾蜔釟怏w快速混合，在爐體軸向產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使物料與熱載體急速換熱，達(dá)到二水石膏脫水的目的，這種方式也可稱旋流式煅燒。特點(diǎn)是：連續(xù)作業(yè)，熱交換速度快，從進(jìn)料到出料僅需幾秒鐘。該技術(shù)是東北大學(xué)在多種干燥與煅燒設(shè)備的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)的石膏煅燒方式。已建立小型工業(yè)化實(shí)驗(yàn)裝置，并對(duì)脫硫石膏、磷石膏進(jìn)行了煅燒試驗(yàn)，取得了一定的技術(shù)參數(shù)；并在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了兩種工藝路線：一種為“一步法”即將干燥與煅燒合為一步，在同一個(gè)設(shè)備內(nèi)完成；另一種為兩步法，干燥和煅燒分別在兩個(gè)設(shè)備內(nèi)完成。目前，第一套年產(chǎn)5萬(wàn)噸的一步法煅燒脫硫石膏的裝置已經(jīng)在北京安裝完畢，正在等待試車。第二套二步法脫硫煅燒設(shè)備在浙江安裝。 

　　2.4彼特磨：也是一種氣流快速煅燒設(shè)備，是集研磨—干燥—煅燒為一體的煅燒設(shè)備，是?