蒸汽或導熱油型FC-石膏分室煅燒系統爐

蒸汽型FC分室煅燒系統簡介

山東平邑開元新型建材有限公司

【摘要】FC分室煅燒系統是適應新形勢環保要求，結合熱風型FC分室煅燒系統特點開發的一種以蒸汽為熱源的流態化石膏煅燒系統。

【關鍵詞】氣流干燥、流態化煅燒、蒸汽型FC-分室石膏煅燒系統

一． 系統簡介：

由山東平邑開元新型建材有限公司獨立開發的蒸汽型FC分室煅燒系統是適應環保新形勢的要求，結合了熱風型FC分室煅燒系統特點，完全以蒸汽為熱源的新一代節能型流態化石膏煅燒系統。

工藝技術路線為二步法：氣流干燥（或圓筒干燥機）+流態化煅燒。

二． 工藝流程描述：

脫硫石膏（或磷石膏）經卡車運送至生產線附設的原料堆棚。

從堆場用鏟車取脫硫石膏原料，直接鏟入生產線專設的原料喂料倉。倉壁設有防堵塞的由程序控制的一組振動器，并通過調整出料口閘板的高度來適應錘片式分散機的生產能力。分散后的脫硫石膏由皮帶機輸送至烘干喂料倉。原料當中的鐵件由永磁除鐵器去除。

烘干喂料倉倉壁設有防堵塞的一組振動器，倉下設置一臺變頻調速給料機，將脫硫石膏喂入FC——分室石膏煅燒系統中的氣流烘干工段。由鼓風機鼓入蒸汽換熱器產生的干燥熱風（溫度>190℃）作預干燥熱源,經電動調汽閥調整換熱后的空氣溫度，熱風進入FC—氣流預干燥工段。在干燥機內形成高速上升熱氣流，脫硫石膏經皮帶喂料機和防堵鎖風器配合，喂入氣流干燥機后，物料此時被高速上升的氣流迅速分散，并與熱氣流進行高速傳質傳熱，瞬間使游離水分汽化蒸發，然后在主機內隨高速上升氣流形成紊流態，并在此過程中完成預干燥過程。氣流干燥機的烘干能力設計為1500~6000kg水/H。

粉狀物料隨氣流進入旋風分離器，大約有90%左右的脫硫石膏被旋風分離器收集下沉進入集料斗，并由集料斗下端的星型卸料閥排放，剩余物料隨氣流進入外濾式脈沖布袋除塵器作二次捕收。旋風分離器分離下來的脫硫石膏連續地落入直線振動篩受料端，經篩分后篩下物料落入其下緩沖倉，并與篩上大顆粒物料通過粉碎機進一步粉碎后的粉磨料一起落入預熱倉內，儲放在喂料倉內的預干脫硫石膏含水率控制在1%以內。

由計量螺旋秤的喂料量調整由微機根據煅燒爐末室的出料溫度設定值，通過程序控制進行PID動態調整，確保出料溫度的穩定。

袋式除塵器收集下來的石膏粉經星形卸灰閥，送入螺旋輸送機并通過斗式提升機送入FC—石膏煅燒爐內，布袋除塵器過濾后的廢氣（此時粉塵濃度大約30mg/m³）則由主引風機經排氣囪排入大氣中。

干燥后的物料和收集的粉塵一起進入FC—分室石膏煅燒爐進行煅燒處理.

FC—分室石膏煅燒爐是一種應用流態化技術煅燒高含水率化學石膏的高效節能設備。FC—分室石膏煅燒爐以過熱蒸氣作熱源進入煅燒爐后，通過列管熱交換器，把熱量傳遞給脫硫石膏，使二水石膏脫去部分結晶水變成半水石膏。

FC—分室石膏煅燒爐為分室石膏煅燒裝置，底部有活化風換熱器和多孔板，在床層內裝有大量加熱管，管內加熱介質為過熱蒸氣，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。在煅燒器上部，裝有內置式高效旋風子，汽體離開流化床時夾帶的粉塵90%被這些裝置捕收并重新返回至爐內，熱濕氣體則通過管道與預干燥工段的旋風分離器濕氣匯合進入二次布袋收塵器。在煅燒器下部，設有流化風室并有在線排渣裝置，可實現不停產清渣，在線清除流化床底部積渣帶來的危害，確保核心設備的開車率，與一般沸騰爐相比，具有開車時間長，無需停產卸爐清渣，生產線的產量和產品質量得到了保證。

出爐后的半水石膏粉經由在線取樣器進入均熱倉，均熱處理后的石膏再進入改性磨改性處理。

改性后的物料可采用流態化冷卻裝置冷卻處理。

最后由斗式提升機輸送至鋼制成品倉陳化緩儲存。

陳化充分后的建筑石膏質量穩定，可散裝出廠或經包裝機包裝后袋裝入庫。

生產線的除塵采用集中除塵的方式，即干燥過程和煅燒過程產生的粉塵集中設計為一布袋除塵器處理，除塵效果好，在改性磨處設計布袋除塵器，成品倉頂設計倉頂除塵器。尾氣排放粉塵濃度可控制在30mg/m³以內。

生產線設計一個主排放煙囪，排放物為水蒸氣，對環境沒有污染情況發生。

系統熱源在干燥換熱器和FC—分室石膏煅燒應用后排放的高溫冷凝水，再利用閃蒸技術回收利用?？商岣呦到y冷源利用率。

整個生產線壓縮空氣集中生產，可應用于除塵系統和其他氣動系統。

整個系統電控采用ABB的DCS集散控制系統，自動化程度高。

三． 控制系統描述：

3.1車間電力拖動及控制：

電機拖動：

低壓電機45KW及以上電機采用減壓起動。需要調速的電機，均采用變頻調速。電動機保護采用斷路器及熱繼電器保護。

控制方式和控制水平：

采用DCS控制方式，中央控制室設有計算機工作站。設備控制采用控制室優先方案，各受控設備均可由DCS和機旁手動兩種方式操作，并裝有機旁按鈕盒。各MCC柜上設有“遙控”，“就地”，“檢修”三位置轉換開關。當轉換開關處于“遙控”位置時，該設備由中控室DCS操作，當處于“就地”位置時，該設備由機旁按鈕盒上的“起”“?！卑粹o控制，以便試車、檢修時，在機旁操作。當處于“檢修”位置時，就地及中控均無法開動電機，設備處于停車狀態。設備在運行時，無論轉換開關處于“遙控”位置，還是“就地”位置，機旁按鈕盒上的“?！卑粹o都能將正在運行的設備停下來，以便在緊急情況下保護人員、設備安全。

3.2生產過程控制：

設計原則及方案：

為滿足現代化石膏生產線的工藝要求，保證工藝設備可靠運行，穩定工藝參數，保證產品質量，節約能源，提高生產線的運轉率。本工程采用技術先進，性能可靠的ABB公司的DCS控制系統，對生產線集中監視、操作和分散控制，可有效提高電控設備的可靠性和可維護性，實現控制、監視、操作的現代化。由于采用開放的通訊協議，工廠管理系統（MIS）可以方便地連接到DCS系統，使管理人員能隨時掌握工廠生產的實際情況，實現管理現代化。

DCS系統概述:

DCS系統，設操作員站和工程師站。

操作站主要功能為：

1）具有動態工藝設備狀態顯示和工藝參數顯示的工藝流程圖；

2）工藝設備組和單機起停操作面板以及設備運行狀態顯示；

3）工藝參數操作面板和工藝參數分組顯示；

4）工作參數適時和歷史趨勢曲線顯示；

5）調節回路的詳細顯示及參數調整；

6）工藝狀態報警總貌顯示和詳細顯示；

7）報警報告及工藝參數報表打??；

8）當生產線發生報警時，可顯示和記錄相關參數、顯示報警處理提示，便于及時排除故障。

9）控制系統狀態顯示；

應用軟件:

控制系統應用軟件是實現現場控制站、操作站和管理計算機功能的重要軟件，需要在清楚了解生產線工藝特性、設備特性和控制系統軟件、硬件特性的基礎上進行開發和調試。

邏輯控制軟件功能

對工藝線上的所有電機，電動閥，電磁閥等工藝設備，根據操作站上顯示的流程圖和操作面板，采用鍵盤及鼠標操作，通過現場控制站完成設備組選擇、設備組邏輯聯鎖起停，單機起停，緊急停車和故障復位等。

過程控制軟件功能

對工藝線上的所有溫度、壓力、流量、閥門開度、物料料位、速度、電流等進行檢測、顯示、報警，對被控閥門、速度等進行操作，對重要工藝參數進行調節、記錄。

3.3過程控制回路:

工藝過程參數進行自動調節的主要回路分述如下：

烘干系統的自動控制分為以下幾個部分：

1）烘干機入口風溫的調節：為控制穩定的供熱量，在提供熱風的管路上裝有風溫控制系統。通過檢測風機入口的風溫，調節蒸汽電動閥的開度。當出口風溫下降時，自動開大蒸汽閥，增加一次熱風的溫度，提供給烘干機的熱量就增加，出口風溫也會隨著升高，達到設定的溫度。反之就關小，降低高溫風的溫量。

2）烘干機進料量的調節：當烘干機上的電動調風閥在設定的開度時，熱風溫度一定，總供熱量也一定，這時氣流干燥機的產量由調節供料量來穩定。烘干機的供料由調速定量皮帶秤提供，當供料量一定時，通過檢測烘干機出口的風溫變化，調節熱風管路上電動閥的開度，以穩定烘干機的出口風溫，從而穩定干燥機的工作溫度，進而穩定干燥機的產品質量，在熱風供熱量和干燥機進料量都穩定的情況下，干燥機的出口料溫必然穩定，從而使烘干機工作達到正常工況的要求范圍。

3）烘干系統風壓調節：在干燥機、旋風分離器以及除塵器出口均設有壓力檢測元件，風壓系統的控制由引風機風門的電動執行器完成。通過調節引風機風門的開度大小，調節整個系統的風壓，以保證烘干機上部為設定負壓值，進而保證整個系統在正常的壓力下工作。

煅燒系統的自動控制分為以下幾個部分：

1）FC-爐供熱量的調節：通過檢測FC-爐進口的熱風溫度，同時調節煅燒爐的蒸汽流量，從而調節煅燒爐的供熱量。當出口石膏粉的溫度下降時，增加蒸汽的流量，提供給FC-爐的熱量就增加，出口石膏粉的溫度也會隨著升高，達到設定的溫度。反之就關小，降低蒸汽的流量。這一調節過程由程序執行，在操作過程中能保持供熱量的穩定。

2）FC-爐風壓的調節：為控制穩定的風壓，在FC-爐上部的旋風器的出口管路上設有風壓控制系統，FC-爐進料口上部的風壓是由出口管路上的電動閘閥控制的，只有保證FC-爐上部為微負壓，才能保證整個系統沒有粉塵溢出，旋風器的工作正常。通過自動調節閘閥的開啟度使該點的壓力穩定。

3）FC-爐進料量的調節：當FC-爐熱風管路上的電動閥在設定的開度時，蒸汽流量一定，總供熱量也一定，這時FC-爐的產量由調節供料量來穩定。FC-爐的供料由調速定量皮帶秤提供，當供熱量一定時，通過檢測FC-爐出口的料溫變化，調節螺旋秤的喂料量以穩定FC沸騰爐的出口料溫，從而穩定FC-爐的工作溫度，進而穩定FC-爐的產品質量。在FC-爐供熱量和FC-爐進料量都穩定的情況下，FC-爐的出口料溫必然穩定，從而使FC-爐工作達到正常工況的要求范圍，石膏粉的質量也必然穩定。

3.4系統報警的設置:

FC-爐出口料溫應控制在145—150℃。當溫度達到170℃時，系統會自動執行保護程序，同時系統報警。

當FC-爐煅燒室的料位超出設定的正常值時，系統報警。

自控技術的先進性:

根據項目DCS系統的控制要求，采用ABB公司具有世界領先水平的全能綜合性開放控制系統。結合工程現場工況，系統選型時充分考慮到了如下要求：

A 系統的可靠性:

系統將完全將提供各種完善可靠的功能，以滿足工藝運行工況的要求。為確保整個工藝裝置安全、連續、穩定高效運行，控制系統采用分布式結構，開放通訊網絡。

B 系統的操作性:

工程師站具備操作員站的一切功能，操作員站可冗余使用，即任何一臺出現故障時，其功能都可以在其它操作站上實現。

C 系統的維護性：

系統的設計采用診斷至模件級的自診斷功能，使其具有高度的可靠性，其范圍包括主機、網絡、電源、控制器、I/O卡件直至I/O點。系統提供兩種診斷方式：軟件診斷或硬件診斷。便捷的診斷方式使得維護人員能迅速發現故障并消除故障。系統內任一組件發生故障，均不會影響整個系統的工作。

D 系統的開放性：

系統具有靈活的通訊協議配置，支持多種協議標準：TCP/IP、Modbus、Can、Profibus DP/PA、Foundation Fieldbus、Hart；OPC、DDE、API等等，可方便地與工廠生產管理信息系統、現場分析化驗終端及其它系統或現場總線儀表互連。

E 系統的擴展性：

系統采用分布式網絡結構，用戶可以方便地增加網絡站點。工業以太網上最多可掛接100臺操作員站，100對現場控制器，主干網以太網（遵循TCP/IP協議)，通訊速率為10Mb/s /100Mb/s；Profibus DP總線通訊速率為12Mb/s，一條 Profibus DP總線上最多可掛接125個從站。

F 系統的實用性：

系統在技術上、設備上成熟可靠。在國內外各行各業都得到了廣泛應用，具有十年以上的實際運行經驗。系統可利用率為99.99%。

G 系統的安全性：

系統網絡結構采用分級方式，控制網與廠局域網、MIS網采用網關隔離，網關中可設置防火墻，以防止病毒襲擊?？刂葡到y設置用戶數據訪問權限管理。

四． 運行參數

4.1生產原料要求：

原材料： 脫硫石膏

脫硫石膏品位： 〉85%

附著水含量： 《15%

粒度 80目篩余<10%

Na2O ≤0.02%

K2O ≤0.02%

Cl- ≤300ppm

4.2設計產品標準

產品質量執行國家標準GB/T9776-2008《建筑石膏》中的技術指標測試方法

4.3蒸汽消耗:

熱源名稱： 蒸汽

壓力： 0.6-1.6MPa

溫度： 180℃~260 ℃

消耗大約:                                      450~550kg蒸汽/ 噸半水石膏

4.4電力消耗:

電力： 380V~10%  50Hz~1

消耗大約： 15 -18 Kw.h / 噸半水石膏

4.5崗位定員:

上料工 1人/班

中控操作工 1人/班

五． 特點簡介：

5.1產品質量優異

二步法工藝，慢速煅燒類型，分室溫度獨立在線控制，產品相組成中基本為半水石膏相。

5.2節能

流態化技術設備，以及根據不同煅燒階段的溫度差，綜合利用蒸汽潛熱的余熱回收利用技術，從而降低乏汽的排放溫度，保證系統節能。

5.3環保

采用蒸汽為熱源，避免燃煤系統的污染。采用布袋除塵，粉塵收集系統達標排放。

5.4自動控制程度高

采用ABB公司的DCS控制系統。

六． 工程應用：

一條時產20噸半水石膏的蒸汽型FC分室煅燒系統目前已應用于圣戈班（印度）工程。