沸騰爐原理介紹

（1）   基本原理

①流態(tài)化的基本概念

要了解沸騰爐，必須對固體流態(tài)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(tài)化，就是讓固體顆粒通過與液體接觸而轉(zhuǎn)變成類似流體狀態(tài)的操作。固體流態(tài)化以后可使某些工藝過程簡化和強(qiáng)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(guān)的基本概念。在一個(gè)圓筒形容器的底部，裝有一個(gè)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(jìn)入料層并穿過料層向上流出。當(dāng)氣流速度較低時(shí)，顆粒層是靜止不動(dòng)的，氣體從顆粒之間的間隙通過，這種狀態(tài)的顆粒層成為固態(tài)床。當(dāng)氣流逐漸增加到某個(gè)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(shí)，固體顆粒被氣體吹起而浮動(dòng)于氣體中，在一定的空氣內(nèi)無規(guī)律的飛翔運(yùn)動(dòng)，床層開始膨脹和變松，空隙率比固態(tài)床增大許多，但床層仍有一個(gè)明顯的上界面，整個(gè)床層具有了類似液體性質(zhì)，這種床層就稱為流化床。如果氣流速度繼續(xù)增大，流化床就出現(xiàn)很大的不穩(wěn)定性，床內(nèi)固體的顆粒成團(tuán)地濡動(dòng)，氣體主要以氣泡形式通過床層上升。床層內(nèi)分為兩種聚集狀態(tài)：一種是大體上處于臨界流化狀態(tài)的低孔隙率的區(qū)域，稱為密相區(qū)；另一種是只有稀散固體顆粒高孔隙率區(qū)域（即氣泡），稱為稀相區(qū)。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(dá)床層上界面時(shí)氣泡破裂，因此床層上界面很不穩(wěn)定，上下波動(dòng)，整個(gè)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(xù)增大氣流速度，直至氣流速度大于固體顆粒的懸浮速度時(shí)，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(shí)現(xiàn)流態(tài)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(dòng)性；當(dāng)容器傾斜時(shí)，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(gè)流化床容器底部相連通，物料自動(dòng)由高位床層流向低位床層，直至上下兩個(gè)床層上界面平衡為止；床層中任意兩點(diǎn)的壓差大致等于兩間 間的靜壓頭。

1）煅燒工段

         煅燒系統(tǒng)采用蒸汽型沸騰爐煅燒工藝將粉料進(jìn)行均勻的煅燒；整套系統(tǒng)包含輸送設(shè)備、篩分機(jī)、計(jì)量螺旋、沸騰爐、羅茨風(fēng)機(jī)等組成；

          烘干好的粉料首先經(jīng)過輸送設(shè)備、旋轉(zhuǎn)篩分機(jī)進(jìn)行輸送處理，在計(jì)入沸騰爐之前首先進(jìn)行篩分，避免大顆粒物料進(jìn)入到沸騰爐，進(jìn)而避免沸騰爐煅燒不均勻和沸騰爐底部歩風(fēng)板堵塞。處理完畢的石膏粉料經(jīng)計(jì)量螺旋均勻輸送給沸騰爐；輸送設(shè)備為可計(jì)量輸送機(jī)，可精確計(jì)量每個(gè)時(shí)間段的喂料量嗎，保證石膏粉供料穩(wěn)定性。其供料量可根據(jù)煅燒工藝要求和工作過程中的沸騰爐各點(diǎn)具體溫度進(jìn)行調(diào)整，溫度增高則進(jìn)料量增加，反之減少；沸騰爐為蒸汽沸騰爐，沸騰爐內(nèi)分為主爐和副爐共4個(gè)室，底部設(shè)有高壓羅茨風(fēng)機(jī)往底部注風(fēng)，協(xié)助粉料在爐內(nèi)沸騰；粉料在沸騰爐中與管道內(nèi)的蒸汽進(jìn)行間接熱交換，蒸汽把熱量傳遞給粉料，對粉料進(jìn)行煅燒。粉料首先進(jìn)入沸騰爐的主爐內(nèi)進(jìn)行煅燒，進(jìn)而經(jīng)過底部通道進(jìn)入副爐進(jìn)一步脫水；最后經(jīng)沸騰爐上部出料口排出至粉磨工段進(jìn)行粉磨；

沸騰爐出料口溫度調(diào)整可通過蒸汽進(jìn)口的壓力和溫度進(jìn)行調(diào)整，粉料溫度高時(shí)，適當(dāng)在電腦屏幕上關(guān)小蒸汽進(jìn)口的壓力或者溫度，反之亦然；另外也可通過喂料進(jìn)行調(diào)整，粉料溫度高時(shí)，適當(dāng)在電腦屏幕上增加給料量，反之亦然。

 粉料在沸騰爐內(nèi)煅燒產(chǎn)生的蒸汽和底部羅茨風(fēng)機(jī)鼓入的空氣經(jīng)沸騰爐頂部排出，進(jìn)入到配套的袋式除塵器中，經(jīng)處理后的干凈空氣排放到大氣中；蒸汽沸騰爐為節(jié)能型煅燒設(shè)備，它采用的是一次能源進(jìn)行熱交換，減少熱交換次數(shù)，大大降低了能耗指標(biāo)；

 沸騰爐熱源來自高溫蒸汽，通過蒸汽管道進(jìn)入到沸騰爐的換熱管內(nèi)，沸騰爐換熱管路采用高進(jìn)低出設(shè)計(jì)，高溫蒸汽在沸騰爐內(nèi)和粉料進(jìn)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(fēng)機(jī)的風(fēng)進(jìn)行加溫的。將羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)加熱到一定溫度進(jìn)入到沸騰爐底部，實(shí)現(xiàn)蒸汽余熱二次利用。

2）質(zhì)量控制系統(tǒng)

     質(zhì)量控制系統(tǒng)采用專門臨時(shí)暫存工藝將粉料進(jìn)行精準(zhǔn)分離；整套系統(tǒng)包含提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)、氣動(dòng)閥門、暫存?zhèn)}等組成；

     因?yàn)樵诜序v爐開、停機(jī)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不合格的石膏粉料，如果此時(shí)的石膏粉料輸送到下游與成品粉混合的話將會(huì)產(chǎn)生很大的質(zhì)量波動(dòng)。所以此時(shí)產(chǎn)生的石膏粉通過質(zhì)量控制系統(tǒng)經(jīng)輸送設(shè)備運(yùn)送至?xí)捍鎮(zhèn)}內(nèi)存儲，在正常生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生質(zhì)量波動(dòng)時(shí)，也將通過質(zhì)量控制系統(tǒng)進(jìn)入到此料倉內(nèi)進(jìn)行暫存，待石膏粉正常煅燒時(shí)按一定添加量進(jìn)入到煅燒系統(tǒng)重新煅燒。這樣可有效避免石膏粉產(chǎn)生質(zhì)量波動(dòng)影響下游產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)此料倉作為煅燒前穩(wěn)料倉，當(dāng)烘干物料產(chǎn)生重量方面波動(dòng)時(shí)，此料倉起到緩沖穩(wěn)料的作用，這樣來保證煅燒前供料穩(wěn)定性。

3）冷卻系統(tǒng)

     冷卻系統(tǒng)采用我公司專用石膏冷卻機(jī)，可在保證石膏粉煅燒相組成穩(wěn)定狀態(tài)下有效的進(jìn)行冷卻。整套系統(tǒng)包含冷卻器、羅茨風(fēng)機(jī)、冷卻器風(fēng)機(jī)是、輸送設(shè)備等組成。

     煅燒好的石膏粉因出料溫度比較高，如果直接進(jìn)入后期處理工段，會(huì)因石膏粉溫度過高導(dǎo)致石膏粉的相組成產(chǎn)生變化，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量。所以石膏粉在進(jìn)入到后期工段時(shí)，必須通過冷卻降溫后方能進(jìn)入到后期工段。降溫工段采用我公司專用冷卻器進(jìn)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(zhì)量。

4）改性磨工段

     脫硫石膏因其生成機(jī)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(xiàn)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于粉末后的天然石膏，易導(dǎo)致脫硫熟石膏加水后的流變性能不好，顆粒離析、分層現(xiàn)象嚴(yán)重，制品容重偏大，石膏粉強(qiáng)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(xiàn)的問題。

5）成品儲存和包裝工段

          經(jīng)煅燒機(jī)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(jù)業(yè)主意見建設(shè)散裝系統(tǒng)和小袋包裝系統(tǒng)以及另作它用

6）除塵系統(tǒng)

          除塵系統(tǒng)采用袋式除塵器，以此來保證石膏粉在生產(chǎn)過程中因原料的預(yù)干燥、輸送、粉磨、煅燒、陳化處理過程中，保證系統(tǒng)運(yùn)行在負(fù)壓狀態(tài)下，所產(chǎn)生粉塵經(jīng)過除塵設(shè)備靜化再排出室外，工作環(huán)境達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

7）熱源提供給系統(tǒng)

     熱源供給：以電廠蒸汽為熱源的蒸汽系統(tǒng)，以蒸汽做熱交換介質(zhì)，由于沒有鍋爐直接使用蒸汽，熱源熱效率可達(dá)100%；控制系統(tǒng)采用PLC、壓力變送器、溫度電動(dòng)調(diào)節(jié)，出口溫度控制在+1°c區(qū)間，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

8）自動(dòng)控制

      原料車間生產(chǎn)控制采用分布式PLC控制系統(tǒng)，CPU模塊選用西門子品牌，現(xiàn)場I/O模塊采用西門子ET-200SP,  人機(jī)界面選用西門子品牌。傳感器、變頻器、PLC模塊、HMI等核心設(shè)備構(gòu)成原料控制站。設(shè)備級（變頻器、分布式I/O等）采用現(xiàn)場總線方式與CPU通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，原料控制站和計(jì)算機(jī)控制中心通過工業(yè)以太網(wǎng)相連、wincc組態(tài)軟件編程，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的集中控制和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。