脱硫石膏综合利用的关键工艺技术及装备

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图7球磨机示意
4结语
脱硫石膏是一种很好的建材资源,能够很好的用于纸面 石膏板生产及其它石膏建材行业。我国的脱硫石膏综合利用 工作起步较晚,但已经自主开发了一批适用的关键工艺技术
及装备,能够满足现阶段脱硫石膏处理的需要,应用效果良好。 为了进一步做好资源综合利用,还需就脱硫石膏的特殊
性进行针对性的深化研究,改善相关石膏制品的理化性能,满 足石膏建材行业发展的需要。脱硫石膏综合利用具有很大的
刚煅烧好的粉料温度达155℃,而且脱硫石膏的颗粒小, 活性非常高,在不同的环境温度和湿度下,会发生不同的相变 过程,从而影响建筑石膏的质量,因此,必须让建筑石膏粉的 温度尽快降低到活性较低的温度。回转冷却器就是为了解决 这一问题而开发的,首先在北新建材枣庄工厂使用,取得了很 好的结果,然后推广到其它工程中。目前,已经成功应用于圣 戈班石膏建材(上海)有限公司,北新建材枣庄、宁海、太仓、湖 北、广安、肇庆等工程。
给物料的输送提出了新的难题,主要表现为粘滞性和易扬尘 性。
首先,原先斗式提升机料斗的形状决定了其并不能直接 用于提升脱硫石膏,否则脱硫石膏容易将提升料斗粘结使斗 提失效,杭州院科研设计人员将钢制提料斗改为表面更平滑、 具有憎水性的高分子有机材料料斗,并改进了斗提的出料13 形式及轴承密封形式,适度提高了提升机的运行速度,从而克 服了斗式提升机在输送脱硫石膏中的局限性,使之很好地运 用于脱硫石膏的输送过程中。这种改进型的斗式提升机已成 功应用于圣戈班石膏建材(上海)有限公司原料车间的脱硫石 膏(DSG)系统改造项目、浙江平湖天达建材有限公司水泥缓 凝剂项目等工程中,发挥了较好的经济效益。
图2为北新建材广安项目的生产工艺流程。此主要工艺 在北新建材铁岭、湖北等项目中得到广泛地利用。
图2北新建材广安项目原料车间生产工艺流程示意
3主要技术装备
3.1输送设备. 脱硫石膏含有lO%以上的自由水、细度为30,60斗m【1J,这
万方数据
NEW BUILDING MATERIALS
·9·
方文仓,等:脱硫石膏综合利用的关键工艺技术及装备
FA NG Wencan矿,ZHOU肋ub,192,Sill Cunyoul,LOU Zhenganl
(1.China New Building Materials Industry Hangzhou Design&Research Institute,Hangzhou 310003,Zhejiang,China: 2.Beijing New Building Mmerials Public Limited Company·Beiiitm 100096·China)
料仓直径:3000-4500 mm;料仓高度:5000。10 000 mill; 卸料能力:20一60t/Il。
管路等组成(见图4),是一种干燥、煅烧一次完成的低温慢烧 工艺装备,生产的建筑石膏产品质量非常稳定,无水石膏Ⅲ及 二水石膏的含量低,产品强度高,三相组成非常稳定,有利于 大型纸面石膏板的稳定生产及制造超轻板。已经成功应用于 北新建材宁波、肇庆项目。
1脱硫石膏特性
脱硫石膏的化学成分与天然石膏相近,其水化动力学、凝 结特性及产出过程类同,各转化前后形态及变体物化性能相 同。但因具体的产出过程不同,脱硫石膏结晶形成均一、颗粒 分布过窄、级配较差的细颗粒状(脱硫石膏一般为石灰石或生 石灰研磨成粉后化浆,在脱硫塔中吸收二氧化硫再经氧化形 成一定浓度的CaS04·2H20浆液再结晶析出,不同于天然石 膏水化沉淀结晶形成结晶形态完整的大块状),且脱硫石膏含 水量一般在10%左右甚至更高,稍加压力即成较松散的团 状,为有一定粘性的粉状体,极其容易在较粗糙表面上粘结堵 塞。
造等工程。为适应脱硫石膏在大型纸面石膏板生产线中的应 用,杭州院在此基础上开发了2种具有代表意义的新生产工 艺。 2.1 蒸汽回转窑式的干燥、煅烧一体化生产工艺
脱硫石膏经装料车送入计量给料仓,定量的给回转窑供 料,与回转窑的蒸汽通过齿片管进行间接热交换,随着料温的 升高,脱去脱硫石膏中的自Eh水,再升温后脱去石膏中的一个 半结晶水,实现脱硫石膏的干燥与煅烧在同一台设备中完成, 生产出性能稳定的半水石膏。此工艺过程减少了输送环节,缩 短了工艺流程,降低了蒸汽耗量,节省了电能,为大型纸面石 膏板生产提供了一个新型的、先进的原料生产工艺。图l为北 新建材宁波项目的生产工艺流程。此主要工艺在北新建材肇 庆项目也得到很好地利用。
如何处置这些工业石膏是摆在我们面前的一个重要课 题。若采用堆放和抛弃的处置方式,既浪费了资源,占用了大 量土地,又会产生二次污染,同时影响企业的良性发展。如果 将这些脱硫石膏合理利用起来,作为生产石膏建材的原料,则 既能产生经济效益,又有利于保护环境,节约能源和资源,符 合国家可持续发展的战略。
由于脱硫石膏化学成分与天然石膏相近且纯度高、成分
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新癯立巍粉抖
脱硫石膏综舍利用的 关键工艺技术及装备
方文仓·,周建中2,施存有-,楼珍千-
(1.中国新型建筑材料工业杭州设计研究院,浙江杭州310003: 2.北新集团建材股份有限公司,北京 100096)
摘要:对脱硫石膏的性能进行了分析。介绍近几年开发并成功应用于多个工厂的主要生产工艺技术,包括蒸汽同转窑式和锤 式磨式的干燥、煅烧一体化生产工艺;介绍了脱硫石膏生产的输送设备、湿料仓及圆形卸料器、蒸汽回转窑、锤式烘干磨和回转冷却
图1北新建材宁波项目原料车间生产工艺流程示意
2.2锤式磨式的干燥、煅烧一体化生产工艺 脱硫石膏经装料车送入给料仓,然后通过皮带机送入脱
硫石膏湿料仓,再配合电子秤能精确地向锤式磨给料。锤式磨 中脱硫石膏在锤头的搅动下,分散后与热烟气直接充分地进 行热交换,并在3。5 s内料温迅速升高,使其快速脱去脱硫石 膏自由水的同时,脱去石膏中的一个半结晶水,实现脱硫石膏 的干燥与煅烧在同一台设备中瞬间完成,生产出无水石膏Ⅲ 含量较多的熟石膏。此石膏稳定性较差,为此我们采取研磨与 冷却的手段,将建筑石膏的性能稳定下来,为大型纸面石膏板 生产又提供了一个新的原料生产工艺。此工艺过程输送环节 少,工艺流程简单,虽然石膏的白度降低,但很好地适应纸面 石膏板的生产。
收稿日期:2010-10-19 作者简介:方文仓,男,1964年生,浙江桐庐人,高级工程师。地址:杭 州市中山北路450号,电话:0571—85067506。
稳定、粒度小、有害杂质少,是一种很好的建材资源。且由于其 本身为废物利用,与天然石膏相比具有经济成本和环境成本 优势,逐步形成替代天然石膏应用于建材生产的趋势。
2主要生产工艺技术
在脱硫石膏利用早期,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的 生产工艺;或采用气流干燥,然后用炒锅等煅烧设备生产建筑 石膏的工艺等。杭州院总承包的圣戈班石膏建材(上海)有限 公司原料车间脱硫石膏(DSG)系统改造项目采用后一种工艺 技术并取得了成功。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,主要适合旧线改
万方数据
图5锤式烘干磨示意
方丈仓,等:脱硫石膏综合利用的关键工艺技术及装备
3.5回转冷却器 回转冷却器由回转窑壳体、传动装置,内部空气管束、喂
料及出料装置、端部密封罩等部分组成(见图6),冷空气走管 束内部,石膏粉在管束外部,石膏粉的热量通过管壁传递给空 气,由空气将热量带出,使石膏粉的温度降低。
设备型号:02000 mmxl0 000 mm;冷却能力:20—30 t/ll; 石膏进料温度:约150℃;石膏出料温度:约85℃;冷却风温 度:约60℃;主电机功率:37 kW。
设备型号:中1800 minx8000 mm;装机功率:132 kW;物料 通过量:20-30t/h;研磨时间:10。15min;球磨机转速:23.9 r/rain。
器等技术装备。
关键词:脱硫石膏;干燥煅烧一体化设备;工艺技术;装备;纸面石膏板;研磨:冷却
中图分类号:TQl77.3+6
文献标识码:B
文章编号:1001—702X(2010)12-0008-04
Key process technology and equipment for comprehensive utilization of FGD gypsum
窑长:24 111;窑直径:30 000 mm;窑转速:1-3 r/mira主传 动电机功率:132 kW;产量:25。30 t建筑石膏m;使用蒸汽压 力:1.8 MPa,蒸汽耗量:约14t/ll。
图4蒸汽回转窑示意 3.4锤式烘干磨
锤式烘干磨是烘干、打散设备,利用高温热烟气为热源, 是气流煅烧新工艺中的关键设备(见图5)。气流煅烧工艺中, 石膏粉的脱水过程在非常短的时问内完成,对各项操作参数 的控制要求很高,生产过程工况要求稳定,否则,建筑石膏质 量就无法稳定。设计人员通过自主开发的高温烟气温度自动 控制系统,采用循环空气流量自动监测技术,原料喂料自动稳 定和计量系统,实现稳定供料、稳定供热等目标,彻底解决了 煅烧产物中无水石膏Ⅲ含量过高的技术难题。确保用该工艺 生产的建筑石膏能满足大型纸面石膏板稳定生产的要求,同 时极大降低了能源的消耗量,纸面石膏板生产综合能耗降至 O.95 kg标煤/m2。该工艺技术及装备已经成功应用于北新建材 广安、湖北、铁岭、太仓、镇江等项目中,取得了良好的效果。
皮带输送是脱硫石膏常用的运输方式,但带面及托辊上 粘料的问题一直没有得到很好地解决。为此,必须对皮带输送 系统进行改进,通过数个项目的实施,我们已经较好的解决了 相关问题,在年产3000万m2纸面石膏板生产线中得到了很 好的应用。 3.2湿料仓及圆形卸料器
根据脱硫石膏处理工艺过程中的实际需要,2005年杭州 院成功研制脱硫石膏粉湿料仓及卸料器(见图3)。该装备具 有定量卸料、喂料功能,同时又能储存物料——用作中间仓, 能广泛适用于各种有一定粘性、水分高的粉料,特别适用建筑 石膏生产时改天然石膏为脱硫石膏的原料改造中四。该设备 在圣戈班石膏建材(上海)有限公司的原料改造工程中开发成 功后,杭州院根据市场需求进一步将它系列化,现在已经广泛 用于北新建材广安、铁岭、湖北、太仓、枣庄、涿州、镇江等石膏 板项目的原料系统中。
截止2007年底,我国电力装机总容量已经达到7亿 kW,其中火电占78%,同时火电脱硫装置投入运行容量超过 2.7亿kW,占全国煤电机组容量的50%左右。随着国家环保 政策的要求,对空气污染治理力度的加大,强化对火电厂S02 排放的控制,未来几年还将有大量的脱硫装置投入运行,其中 尤以石灰石一石膏法为主。预计到“十一五”末,我国将有3 亿一4亿kW燃煤发电机组配置石灰石一石膏法脱硫设施,按1 台300 MW机组燃用含硫量为l%的煤种,每年运行5000。 6000 h计,将产生脱硫石膏3.0万一3.5万t,届时每年将产生 3000万一4000万t脱硫石膏。
·8· 新型建筑材料
万方数据Βιβλιοθήκη 2010.12方文仓,等:脱硫石膏综合利用的关键工艺技术及装备
根据脱硫石膏的这个特性,综合利用脱硫石膏,与利用天 然石膏并不相同。在输送脱硫石膏的过程中,必须防止脱硫石 膏在设备上粘结。针对脱硫石膏的特性,开发新型的干燥、煅 烧设备及新的生产工艺流程,生产出优质的建筑石膏,并用于 生产纸面石膏板等石膏制品。
脱硫石膏主要用于生产建筑石膏、粉刷石膏、纸面石膏 板、石膏砌块、石膏条板、自流平石膏浆料、水泥缓凝剂及其它 各种石膏制品。中国新型建筑材料工业杭州设计研究院(以下 简称杭州院)在脱硫石膏工业综合利用方面做了大量的机理 研究和工艺技术及装备的开发工作,取得了大量成果,极大地 推动了国内脱硫石膏的综合处理及应用工作。
设备型号:中2000 mmxl450 nlm;产量:25-30 t建筑石膏/lI; 进风温度:约650℃;出风温度:约160℃;装机功率:220 kW; 系统风量:约120 000 m3/h。
图3湿料仓及卸料器示意 3.3蒸汽回转窑(烘千、煅烧一体化装备)
蒸汽回转窑系统由壳体、传动装置、内部蒸汽管束、蒸汽
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