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沸騰爐原理介紹
（1） 基本原理
①流態化的基本概念
要了解沸騰爐，必須對固體流態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。所謂固體流態化，就是讓固體顆粒通過與液體接觸而轉變成類似流體狀態的操作。固體流態化以后可使某些工藝過程簡化和強化，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的基本概念。在一個圓筒形容器的底部，裝有一個多孔板，多孔板上方裝有一定高度的石膏粉層。氣體通過多孔板進入料層并穿過料層向上流出。當氣流速度較低時，顆粒層是靜止不動的，氣體從顆粒之間的間隙通過，這種狀態的顆粒層成為固態床。當氣流逐漸增加到某個臨界速度，氣流對固體顆粒的向上推力與顆粒的重量相等時，固體顆粒被氣體吹起而浮動于氣體中，在一定的空氣內無規律的飛翔運動，床層開始膨脹和變松，空隙率比固態床增大許多，但床層仍有一個明顯的上界面，整個床層具有了類似液體性質，這種床層就稱為流化床。如果氣流速度繼續增大，流化床就出現很大的不穩定性，床內固體的顆粒成團地濡動，氣體主要以氣泡形式通過床層上升。床層內分為兩種聚集狀態：一種是大體上處于臨界流化狀態的低孔隙率的區域，稱為密相區；另一種是只有稀散固體顆粒高孔隙率區域（即氣泡），稱為稀相區。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，到達床層上界面時氣泡破裂，因此床層上界面很不穩定，上下波動，整個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。繼續增大氣流速度，直至氣流速度大于固體顆粒的懸浮速度時，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。固體顆粒實現流態化后，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性；當容器傾斜時，床層上界面保持水平；物料可在容器壁上的小孔噴出；如果將兩個流化床容器底部相連通，物料自動由高位床層流向低位床層，直至上下兩個床層上界面平衡為止；床層中任意兩點的壓差大致等于兩間 間的靜壓頭。
②石膏沸騰煅燒爐的工作原理
石膏沸騰煅燒爐的床層狀態屬于前面所描述過的鼓泡床，因此將這種爐子形象地稱作“沸騰爐”。沸騰爐煅燒部分為一個立式直筒狀容器在其底部裝有一個氣體分布板，氣體分布板可設計多孔板。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，管內的加熱介質為飽和蒸汽或載熱油，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。在煅燒部分上部，裝有一個靜電除塵器，氣體離開流化床時帶出來的少量粉塵，由靜電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，通過氣體分布板進入流化床 。鼓入的空氣不需要很多，稍稍超過臨界氣速，使床層實現流態化即可。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得多，所以整個鼓泡床的流態化主要是靠石膏脫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。連續投入的石膏粉，一進入床層，幾乎瞬間就與床層中大量熱粉料混合均勻，在熱粉料中迅速脫水分解。為了避免剛加入的生料未完成脫水過程就過早排出，設計時在爐子中加了一塊隔板，將流化床分成大小兩部分，兩部分底部是連通的。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。
建筑石膏的主要用途和市場分析
1、石膏砌塊
石膏砌塊的生產在國外已有百余年歷史,目前世界上許多國家的生產都已基本實現機械化和自動化。其中法國的年產量在1700萬平米以上,德國為600萬平米,荷蘭為300萬平米,另外俄羅斯、東歐的波蘭、保加利亞、羅馬尼亞和亞洲的韓國、印度、伊朗都有較大規模的生產。石膏砌塊具有質量輕、可取代粘土磚、少毀耕地等優點,在高層建筑物中作為非承重墻使用,能夠增大有效使用面積10%左右。普通石膏砌塊是由普通石膏粉加水攪拌,經澆注成型、凝結硬化而成;同其它新型墻體材料綜合比較來看,它是國內建筑行業性能良的新型墻材(其價格甚至低于粘土磚的成墻價格),完全符合國家關于推廣新型建材的產業導向,但由于種種原因,石膏砌塊目前在全國還沒有得到很好的推廣應用;近年我國新型墻體材料產銷量為5.75億立方米,如果其中5%(約3000萬立方米)由石膏砌塊取代,每年可轉化2000萬噸的脫硫石膏。
2、石膏砂漿
石膏砂漿是水泥砂漿的換代產品,它能夠克服水泥砂漿抹墻后出現空鼓、干裂、脫落等現象,與各種墻體基材都能很好地粘結,尤其適用頂棚抹灰,在加氣砼墻上效果更佳,同時它還具有以下特點:
（1）表面裝飾性:墻面致密光滑而不起灰,有較高的強度而不收縮,外觀典雅,無氣味、無裂紋。
（2）防火性能:在發生火災時,石膏硬化體有大量結晶水在熱作用下釋放出來,形成蒸汽,阻擋了火焰的蔓延,同時在整個脫水過程中吸收了大量的熱,從而提高了耐火性能。
（3）保溫隔熱:石膏硬化體是一種多孔質材料,導熱系數小,保溫隔熱性能好。
（4）施工方便:有良好的和易性、保水性,現場加水攪拌均勻后直接上墻抹灰,操作自如,勞動強度低,材料消耗少。
（5）節省工期:抹灰層凝結硬化塊,養護周期短,整個硬化及強度達標過程1-2天全部完成,可大大提高工作效率,加快工程進度。
（6）具有呼吸功能:當室內環境濕度較大時,呼吸孔自動吸濕;在相反條件下,能自動釋放儲備的水份,反復循環,將室內濕度控制在適宜范圍之內,為居住者創造了良好舒適的生活環境。
（7）有利冬季施工:施工不受季節限制,尤其冬季-5℃以上搶工期時,其水化速度不因氣溫低而明顯減慢,只要拌合水不結冰,即具有早強快凝的特性,是冬季室內抹灰施工的好材料。
（二）建筑石膏生產設備的市場分析
由于用天然石膏生產建筑石膏的現行工藝是采用對粉狀物料的煅燒,而脫硫石膏就是粉狀的;因此,用脫硫石膏生產建筑石膏的設備與天然石膏的變化不大;但也并不能完全照搬,要根據脫硫石膏和天然石膏的不同點對現有生產工藝和設備進行選擇與改造；比如,脫硫石膏不適合流態化煅燒設備,因為它粒徑太小,有的未燒就被吹出來了,為解決這個問題需要加大均化倉,并不斷倒倉。目前用天然石膏生產建筑石膏的設備主要有:連續炒鍋、回轉窯、沸騰爐、流化床煅燒爐、以及沙司基打磨、彼特磨、斯德動態煅燒爐等；總體來說都很成熟,但各有千秋,因此競爭激烈。
預干燥系統：
預系統采用回轉混合干燥機進行原料干燥。該機主要由W形殼體和兩根槳葉軸及傳動裝置組成，中心軸上均勻排布葉片。該設備所需的烘干熱源主要來自于煅燒爐內的石膏粉，通過精準的回料控制，160℃的石膏粉帶來足夠的熱量。回轉混合干燥機在旋轉過程中，使濕原料與160℃的石膏粉充分混合，干燥效率非常高。另外上蓋安裝防冷凝加熱管，也提高烘干效率。
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2.3.4供熱系統：
項目所需熱源全部為電廠飽和蒸汽，溫度240℃左右，蒸汽壓力1.5Mpa。由于項目靠近電廠，蒸汽利用較為方便，而且在使用蒸汽的過程中，無再次污染排放。在使用安全性方面，蒸汽管道配備了蒸汽壓力表、多重手動蒸汽閥門和自動快速截止閥門，使用蒸汽的相關設備也經過試壓，所用蒸汽壓力均在設備耐壓的安全范圍內，蒸汽管道外層及設備外層采用硅酸鋁和巖棉保溫材料，保證了工作人員的人身安全。
2.3.5除塵系統：
該生產線屬于全封閉式運行模式，采用先進的脈沖布袋除塵工藝。主要由脈沖布袋除塵器、引風機、螺桿空壓機等設備組成。
脈沖布袋除塵器
除塵器本體由鋼結構框架、箱體、灰斗、濾袋和袋籠等組成。除塵效率可達99.99%。
其工作原理是含塵煙氣由除塵器的進風均流裝置進入上箱體，當濾袋上的粉塵越積越多，設備阻力達到限定的阻力值時，由清灰控制裝置按清灰時間設定值自動關閉一室離線閥后，按設定時間程序打開電控脈沖閥，進行停風噴吹，利用氣體瞬間噴吹使濾袋內壓力劇增，將濾袋上的粉塵抖落在灰斗中，灰斗中的粉塵再由卸料器排出。排出后的高溫粉塵通過傳輸設備再次進入預干燥系統。
綜上所述，本項目在生產過程中熱源使用電廠飽和蒸汽，不會產生硫化物等有害氣體。
生產中產生的煙塵氣體，由旋風分離器和脈沖布袋除塵器共同處理，除塵效率高達99.99%，出口含塵量低于20mg/m3，低于國家排放標準。
2.3.6控制系統：
西門子Wincc7.3-DCS組態中控系統，系統構成：
系統由工程師站、操作站-上位機（商用機或者工控機）、通訊-工業以太網交換機、控制站-西門子PLC（西門子S7-200-Smart或者S7-300或者S7-400或者S7-1200或者S7-1500）、現場工作站、現場設備構成。
工程師站與操作員站：
一般工程師站用于組態軟件的開發，是組態中控的級別與權限；多數采用性價比高的筆記本電腦，系統安裝Wincc7.3開發版組態軟件。
操作員站用于組態中控的操作與監控，一般安裝運行版軟件，權限由工程師站授權；現在多數采用聯想或者戴爾商用機（以前用工控機的多），系統安裝Wincc7.3運行版組態軟件。
小型的DCS項目一般沒有工程師站，開發版通常安裝在其中一臺操作員站，與其他的操作員站并行使用；一般情況下，一條生產線采用一備一用的模式，即采用兩臺上位機并行使用，互為備用，這樣可以保證系統的安全性、可靠性。
2.3.7輸送、改性及儲存：
煅燒后的脫硫石膏經環磨機進行改性粉磨，后由氣流輸送進入成品倉。在此石膏粉儲存3天以上，并得到陳化使產品的各項性能指標更趨穩定。
