脫硫石膏生產(chǎn)工藝技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

脫硫石膏生產(chǎn)工藝技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

從2007年底開始，中國(guó)的能源裝置總?cè)萘繛?億kw，其中包括78%的能源。同時(shí)，ec3脫軌裝置的投資能力超過2.7億kw，占全國(guó)煤炭裝置容量的約50%。隨著國(guó)家環(huán)保政策的要求,對(duì)空氣污染治理力度的加大,強(qiáng)化對(duì)火電廠SO如何處置這些工業(yè)石膏是擺在我們面前的一個(gè)重要課題。若采用堆放和拋棄的處置方式,既浪費(fèi)了資源,占用了大量土地,又會(huì)產(chǎn)生二次污染,同時(shí)影響企業(yè)的良性發(fā)展。如果將這些脫硫石膏合理利用起來,作為生產(chǎn)石膏建材的原料,則既能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,又有利于保護(hù)環(huán)境,節(jié)約能源和資源,符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。由于脫硫石膏化學(xué)成分與天然石膏相近且純度高、成分穩(wěn)定、粒度小、有害雜質(zhì)少,是一種很好的建材資源。且由于其本身為廢物利用,與天然石膏相比具有經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境成本優(yōu)勢(shì),逐步形成替代天然石膏應(yīng)用于建材生產(chǎn)的趨勢(shì)。脫硫石膏主要用于生產(chǎn)建筑石膏、粉刷石膏、紙面石膏板、石膏砌塊、石膏條板、自流平石膏漿料、水泥緩凝劑及其它各種石膏制品。中國(guó)新型建筑材料工業(yè)杭州設(shè)計(jì)研究院(以下簡(jiǎn)稱杭州院)在脫硫石膏工業(yè)綜合利用方面做了大量的機(jī)理研究和工藝技術(shù)及裝備的開發(fā)工作,取得了大量成果,極大地推動(dòng)了國(guó)內(nèi)脫硫石膏的綜合處理及應(yīng)用工作。1脫硫石膏特性脫硫石膏的化學(xué)成分與天然石膏相近,其水化動(dòng)力學(xué)、凝結(jié)特性及產(chǎn)出過程類同,各轉(zhuǎn)化前后形態(tài)及變體物化性能相同。但因具體的產(chǎn)出過程不同,脫硫石膏結(jié)晶形成均一、顆粒分布過窄、級(jí)配較差的細(xì)顆粒狀(脫硫石膏一般為石灰石或生石灰研磨成粉后化漿,在脫硫塔中吸收二氧化硫再經(jīng)氧化形成一定濃度的CaSO根據(jù)脫硫石膏的這個(gè)特性,綜合利用脫硫石膏,與利用天然石膏并不相同。在輸送脫硫石膏的過程中,必須防止脫硫石膏在設(shè)備上粘結(jié)。針對(duì)脫硫石膏的特性,開發(fā)新型的干燥、煅燒設(shè)備及新的生產(chǎn)工藝流程,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的建筑石膏,并用于生產(chǎn)紙面石膏板等石膏制品。2原料工程應(yīng)用在脫硫石膏利用早期,國(guó)內(nèi)一般采用干燥與煅燒分開的生產(chǎn)工藝,如采用回轉(zhuǎn)窯干燥,然后再采用沸騰爐進(jìn)行煅燒的生產(chǎn)工藝;或采用氣流干燥,然后用炒鍋等煅燒設(shè)備生產(chǎn)建筑石膏的工藝等。杭州院總承包的圣戈班石膏建材(上海)有限公司原料車間脫硫石膏(DSG)系統(tǒng)改造項(xiàng)目采用后一種工藝技術(shù)并取得了成功。由于其工藝流程長(zhǎng)、能耗較大、揚(yáng)塵點(diǎn)較多,又因脫硫石膏較細(xì),生產(chǎn)環(huán)境相對(duì)較差,主要適合舊線改造等工程。為適應(yīng)脫硫石膏在大型紙面石膏板生產(chǎn)線中的應(yīng)用,杭州院在此基礎(chǔ)上開發(fā)了2種具有代表意義的新生產(chǎn)工藝。2.1北新建材寧波項(xiàng)目脫硫石膏經(jīng)裝料車送入計(jì)量給料倉(cāng),定量的給回轉(zhuǎn)窯供料,與回轉(zhuǎn)窯的蒸汽通過齒片管進(jìn)行間接熱交換,隨著料溫的升高,脫去脫硫石膏中的自由水,再升溫后脫去石膏中的一個(gè)半結(jié)晶水,實(shí)現(xiàn)脫硫石膏的干燥與煅燒在同一臺(tái)設(shè)備中完成,生產(chǎn)出性能穩(wěn)定的半水石膏。此工藝過程減少了輸送環(huán)節(jié),縮短了工藝流程,降低了蒸汽耗量,節(jié)省了電能,為大型紙面石膏板生產(chǎn)提供了一個(gè)新型的、先進(jìn)的原料生產(chǎn)工藝。圖1為北新建材寧波項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝流程。此主要工藝在北新建材肇慶項(xiàng)目也得到很好地利用。2.2干燥、煅燒一體化石膏板的生產(chǎn)脫硫石膏經(jīng)裝料車送入給料倉(cāng),然后通過皮帶機(jī)送入脫硫石膏濕料倉(cāng),再配合電子秤能精確地向錘式磨給料。錘式磨中脫硫石膏在錘頭的攪動(dòng)下,分散后與熱煙氣直接充分地進(jìn)行熱交換,并在3~5s內(nèi)料溫迅速升高,使其快速脫去脫硫石膏自由水的同時(shí),脫去石膏中的一個(gè)半結(jié)晶水,實(shí)現(xiàn)脫硫石膏的干燥與煅燒在同一臺(tái)設(shè)備中瞬間完成,生產(chǎn)出無水石膏Ⅲ含量較多的熟石膏。此石膏穩(wěn)定性較差,為此我們采取研磨與冷卻的手段,將建筑石膏的性能穩(wěn)定下來,為大型紙面石膏板生產(chǎn)又提供了一個(gè)新的原料生產(chǎn)工藝。此工藝過程輸送環(huán)節(jié)少,工藝流程簡(jiǎn)單,雖然石膏的白度降低,但很好地適應(yīng)紙面石膏板的生產(chǎn)。圖2為北新建材廣安項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝流程。此主要工藝在北新建材鐵嶺、湖北等項(xiàng)目中得到廣泛地利用。3主要技術(shù)3.1改進(jìn)了材料斗式流升機(jī)脫硫石膏含有10%以上的自由水、細(xì)度為30~60μm首先,原先斗式提升機(jī)料斗的形狀決定了其并不能直接用于提升脫硫石膏,否則脫硫石膏容易將提升料斗粘結(jié)使斗提失效,杭州院科研設(shè)計(jì)人員將鋼制提料斗改為表面更平滑、具有憎水性的高分子有機(jī)材料料斗,并改進(jìn)了斗提的出料口形式及軸承密封形式,適度提高了提升機(jī)的運(yùn)行速度,從而克服了斗式提升機(jī)在輸送脫硫石膏中的局限性,使之很好地運(yùn)用于脫硫石膏的輸送過程中。這種改進(jìn)型的斗式提升機(jī)已成功應(yīng)用于圣戈班石膏建材(上海)有限公司原料車間的脫硫石膏(DSG)系統(tǒng)改造項(xiàng)目、浙江平湖天達(dá)建材有限公司水泥緩凝劑項(xiàng)目等工程中,發(fā)揮了較好的經(jīng)濟(jì)效益。皮帶輸送是脫硫石膏常用的運(yùn)輸方式,但帶面及托輥上粘料的問題一直沒有得到很好地解決。為此,必須對(duì)皮帶輸送系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),通過數(shù)個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施,我們已經(jīng)較好的解決了相關(guān)問題,在年產(chǎn)3000萬m3.2“中間倉(cāng)”的生產(chǎn)根據(jù)脫硫石膏處理工藝過程中的實(shí)際需要,2005年杭州院成功研制脫硫石膏粉濕料倉(cāng)及卸料器(見圖3)。該裝備具有定量卸料、喂料功能,同時(shí)又能儲(chǔ)存物料———用作中間倉(cāng),能廣泛適用于各種有一定粘性、水分高的粉料,特別適用建筑石膏生產(chǎn)時(shí)改天然石膏為脫硫石膏的原料改造中料倉(cāng)直徑:3000~4500mm;料倉(cāng)高度:5000~10000mm;卸料能力:20~60t/h。3.3建筑石膏生產(chǎn)企業(yè)蒸汽回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)由殼體、傳動(dòng)裝置、內(nèi)部蒸汽管束、蒸汽管路等組成(見圖4),是一種干燥、煅燒一次完成的低溫慢燒工藝裝備,生產(chǎn)的建筑石膏產(chǎn)品質(zhì)量非常穩(wěn)定,無水石膏Ⅲ及二水石膏的含量低,產(chǎn)品強(qiáng)度高,三相組成非常穩(wěn)定,有利于大型紙面石膏板的穩(wěn)定生產(chǎn)及制造超輕板。已經(jīng)成功應(yīng)用于北新建材寧波、肇慶項(xiàng)目。窯長(zhǎng):24m;窯直徑:30000mm;窯轉(zhuǎn)速:1~3r/min;主傳動(dòng)電機(jī)功率:132kW;產(chǎn)量:25~30t建筑石膏/h;使用蒸汽壓力:1.8MPa,蒸汽耗量:約14t/h。3.4建筑石膏生產(chǎn)企業(yè)錘式烘干磨是烘干、打散設(shè)備,利用高溫?zé)釤煔鉃闊嵩?是氣流煅燒新工藝中的關(guān)鍵設(shè)備(見圖5)。氣流煅燒工藝中,石膏粉的脫水過程在非常短的時(shí)間內(nèi)完成,對(duì)各項(xiàng)操作參數(shù)的控制要求很高,生產(chǎn)過程工況要求穩(wěn)定,否則,建筑石膏質(zhì)量就無法穩(wěn)定。設(shè)計(jì)人員通過自主開發(fā)的高溫?zé)煔鉁囟茸詣?dòng)控制系統(tǒng),采用循環(huán)空氣流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù),原料喂料自動(dòng)穩(wěn)定和計(jì)量系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供料、穩(wěn)定供熱等目標(biāo),徹底解決了煅燒產(chǎn)物中無水石膏Ⅲ含量過高的技術(shù)難題。確保用該工藝生產(chǎn)的建筑石膏能滿足大型紙面石膏板穩(wěn)定生產(chǎn)的要求,同時(shí)極大降低了能源的消耗量,紙面石膏板生產(chǎn)綜合能耗降至0.95kg標(biāo)煤/m設(shè)備型號(hào):Φ2000mm×1450mm;產(chǎn)量:25~30t建筑石膏/h;進(jìn)風(fēng)溫度:約650℃;出風(fēng)溫度:約160℃;裝機(jī)功率:220kW;系統(tǒng)風(fēng)量:約120000m3.5石膠結(jié)構(gòu)冷卻器項(xiàng)目回轉(zhuǎn)冷卻器由回轉(zhuǎn)窯殼體、傳動(dòng)裝置、內(nèi)部空氣管束、喂料及出料裝置、端部密封罩等部分組成(見圖6),冷空氣走管束內(nèi)部,石膏粉在管束外部,石膏粉的熱量通過管壁傳遞給空氣,由空氣將熱量帶出,使石膏粉的溫度降低。剛煅燒好的粉料溫度達(dá)155℃,而且脫硫石膏的顆粒小,活性非常高,在不同的環(huán)境溫度和濕度下,會(huì)發(fā)生不同的相變過程,從而影響建筑石膏的質(zhì)量,因此,必須讓建筑石膏粉的溫度盡快降低到活性較低的溫度?；剞D(zhuǎn)冷卻器就是為了解決這一問題而開發(fā)的,首先在北新建材棗莊工廠使用,取得了很好的結(jié)果,然后推廣到其它工程中。目前,已經(jīng)成功應(yīng)用于圣戈班石膏建材(上海)有限公司,北新建材棗莊、寧海、太倉(cāng)、湖北、廣安、肇慶等工程。設(shè)備型號(hào):Φ2000mm×10000mm;冷卻能力:20~30t/h;石膏進(jìn)料溫度:約150℃;石膏出料溫度:約85℃;冷卻風(fēng)溫度:約60℃;主電機(jī)功率:37kW。3.6布范圍變大設(shè)備選型脫硫石膏研磨前粒徑分布范圍比較窄,通過研磨能使其粒徑分布范圍變大設(shè)備型號(hào):Φ1800mm×8000mm;裝機(jī)功率:132kW;物料通過量:20~30t/h;研磨時(shí)間:10~15min;球磨機(jī)轉(zhuǎn)速:23.9r/min。4脫硫石膏的制備工藝脫硫石膏是一種很好的建材資源,能夠很好的用于紙面石膏板生產(chǎn)及其它石膏建材行業(yè)。我國(guó)的脫硫石膏綜合利用工作起步較晚,但已經(jīng)自