（二）項目建設背景

1、脫硫石膏粉原料充足

從2003年起,國家審批的新建燃煤電廠,如果燃煤含硫達0.7%以上,就必須安裝煙氣脫硫裝置;已建成的燃煤電廠也必須要逐步安裝煙氣脫硫裝置；因此,至2007年底,我國已有2.7億千瓦的燃煤發電機組安裝了煙氣脫硫裝置；而到2017年,我國已有9億千瓦的燃煤發電機組安裝煙氣脫硫裝置,其中88%的煙氣脫硫裝置是采用石膏濕法煙氣脫硫系統(即WFGD);根據我國電煤的含硫量,因此,每年將要排放數億噸濕法脫硫的副產品——脫硫石膏。

2、未處理脫硫石膏對環境的影響

巨量的脫硫石膏排棄而得不到利用,只是將廢氣污染轉化成廢渣污染,酸化土壤和地下水。建立化學石膏排放場地,不僅要占用大量土地,而且每噸還需投資數十元,再加上運輸費用,這對企業也是一個不小的負擔。因此脫硫石膏等化學石膏的綜合利用已是迫在眉睫的任務。

3、脫硫石膏綜合利用的政策導向

目前已經將脫硫石膏深加工產品列入《資源綜合利用目錄》(2008年)版,這不僅在稅收上支持脫硫石膏的綜合利用,而且對脫硫石膏的綜合利用進行了定性,成為國家建設資源節約型社會的重要一環。

（三）項目建設的必要性和意義

在石灰石石膏濕法脫硫過程中,每吸收一噸二氧化硫就要產生2.7噸脫硫石膏。截止到2017年我國將有9億多千瓦的燃煤發電機組安裝煙氣脫硫裝置;根據我國電煤的含硫量,因此在2017年之后,每年將要產生數億噸濕法脫硫的副產品——脫硫石膏。 總之,本產業對于節能減排、發展循環經濟、清潔生產、實現燃煤電廠廢渣零排放、建設資源節約性社會有著極其重要的社會意義和經濟意義。

綜上所述，我國不僅擁有大量脫硫石膏原料，而且在政策方面大力支持對脫硫石膏的綜合利用。因此實施該項目正是跟隨全面創新、可持續發展戰略的腳步，不僅能夠帶動地方經濟發展，對環境保護也起到至關重要的作用。

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。

2 沸騰煅燒爐的工作方式

石膏沸騰煅燒爐的床層狀態屬于鼓泡床，因此將這種爐子形象的稱作“沸騰爐”。沸騰爐煅燒部分為一個立式箱式容器在其底部裝有一個氣體分布板。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，管內的加熱介質為蒸汽，熱量通過管壁傳遞給管外處于流太化的石膏粉，使石膏粉脫水分解。在煅燒部分上部，裝有一個除塵器，氣體離開流化床時帶出來的少量粉塵，由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，通過氣體布風板進入流化床。鼓入的空氣不需要很多，稍稍超過臨界氣速，使床層實現流太化即可。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的多，所以整個鼓泡床的流太化主要是靠石膏脫硫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。連續投入的生石膏粉，一進入床層，幾乎瞬間就與床層中大量熱分料混合均勻，在熱料粉中迅速脫水分解。為了避免剛加入的生料未完成脫水過程就過早短路排出和增加石膏粉的煅燒時間，設計時在爐子中加了三塊隔板，將流化床分成大小兩部分四個室。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。