建筑石膏粉方案.docx
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建筑石膏粉方案
北京现代建筑材料有限公司
50kt/a建筑石膏粉项目方案
铜陵化工研究设计院
二00六年十月
一：
概述
脱硫石膏的主要成分为二水石膏，要使其成为有实用价值的建筑材料，必须使其脱除部分结晶水制成β-半水石膏，该过程称为石膏的煅烧。
根据脱硫石膏湿含量高的特性，将其加工成合格的建筑石膏粉的关键在于烘干煅烧工序，围绕与此，目前国内外大致形成了以下两种有代表性的流程：
⑴气流烘干煅烧一体化
以德国沙士基打公司技术为代表。
核心设备为烘干煅烧一体化的双转子锤磨或卧式旋风煅烧器，具有流程简洁、高效节能等突出优点，但进口设备造价极其高昂，北京国华杰地全套引进的含40万平米石膏砌块的脱硫石膏处理装置投资8400万元，其建筑石膏粉产能仅为4.5t/h。
国内开发的单转子锤式烘干机原理同其相式，在重庆电厂一期等工程上得到应用。
从使用效果看，炒制的石膏粉活性高，用于缓凝剂生产时较理想，若要达到国家GB9776-88《建筑石膏》标准要求，生产工艺需做较大调整，产能下降较多。
此法另一重要局限性为对石膏游离水含量要求严格，无论国内外设备，游离水含量均需<12%-15%，最好在10%内。
使其在脱硫石膏处理上尚可应用，在游离水含量较高的磷石膏制建筑石膏粉上已不再适用。
⑵预烘干+煅烧两步法
先全部或部分脱除化学石膏的游离水,干粉再进入适合粉料煅烧的设备进行二次煅烧,制得满足国标要求的建筑石膏粉。
具有对原料适用性强、产品质量稳定可靠等特点，当选用合适的工艺组合时，生产能耗接近一次煅烧流程。
太原一电脱硫石膏处理项目采用气流干燥+炒锅煅烧工艺，投产多年，因多种原因效果不佳；原山东泰和集团去年在江苏江阴投资利用脱硫石膏制纸面石膏板项目，经多方论证，决定采用两步法工艺流程，计划2005年内投产；铜陵法拉第石膏板厂规模为1000万平米/年，以磷石膏为原料，2005年3月投产，是铜化集团招商引资项目。
石膏粉炒制采用回转烘干+沸腾煅烧两步法工艺。
除此以外，澳大利亚RBS公司近年推出一种宣称可直接处理游离水含量在15%～20%以下化学石膏的流态化煅烧炉，以油、气为燃料，热效率高达80%；10t/h处理装置报价约3000万元，目前国内尚未有建成装置。
另外，脱硫石膏比表面积偏小，颗粒级配分布较窄，资料介绍使用前应当进行研磨处理，但国内已建装置普遍未设。
为便于生产操作，保证产品质量，本项目拟采用预烘干+煅烧两步法的生产工艺。
利用铜陵化工集团化工研究设计院有限责任公司的专利烘干装置——单转子锤式烘干机，将脱硫石膏原料预烘干至游离水<1%，预烘干后的物料定量连续加入石膏沸腾煅烧炉进行二次煅烧，形成以β半水石膏相为主的粉料。
二：
工艺方案
1.流程简述
⑴物料流程
脱硫石膏（含水≤12%）通过皮带机进入脱硫石膏料仓，经过计量后连续加入到单转子锤式烘干机，在此与高温热烟气顺流接触，并经高速回转的锤头打散，迅速脱除大部分游离水，然后随气流（温度约130℃）进入收尘系统，经布袋收尘器分离出中间产品——含游离水≤1%的脱硫石膏（温度约110℃），中间产品通过斗提机等输送设备输送到中间料仓贮存，然后通过螺旋喂料机定量连续送入石膏沸腾煅烧炉。
粉料进入沸腾煅烧炉后，被炉底风机鼓入的空气流态化，吸收炉内加热列管饱和蒸汽的热量，在沸腾状态下煅烧脱水成β-半水石膏并生长发育。
煅烧合格的物料溢流到中间仓，进磨粉机进行研磨整形处理；再经螺旋输送机和斗提等设备送入圆筒仓陈化一定时间使产品均匀稳定。
考虑成品运输的方便性，增加包装系统。
部分成品直接用罐车装运，另一部分成品进行袋装后入库堆存。
⑵气体流程
①预烘干系统气体流程
冷空气进入燃烧炉和粉煤充分接触燃烧形成高温热气流，热气流经系统风机抽引进入锤式烘干机，同脱硫石膏原料充分接触换热后（温度约130℃）携带脱硫石膏干粉至布袋收尘器分离出脱硫石膏（含游离水≤1%）。
由于除尘后的尾气含硫量较高，不能直接排放，返回电厂脱硫装置进风系统。
②煅烧系统气体流程
冷空气经鼓风机送入沸腾煅烧炉内，保证炉内物料成流态化，并与物料一起被蒸汽间接加热，含尘热气流经静电除尘器收尘后达标排放。
工艺流程简图
脱硫石膏供热系统
净化烘干收集煅烧
成品后处理陈化
2.流程特点
本项目工艺流程主要由原料输送、预烘干和煅烧三个系统组成，具体内容如下：
⑴输送系统
脱硫石膏颗粒细微、湿度大、粘性强，极易粘结、堵塞贮存设备，造成物料输送不畅，影响后续工段的正常运行。
铜化院根据多年处理化学石膏的经验，形成了独到的专用料仓贮存、皮带输送的处理方案，经多项工程应用，效果良好，并具有以下突出特点：
1.原料输送平稳，计量准确；
2.设备故障率低；
3.便于设备清理、检修；
4.造价低廉。
⑵预烘干系统
对湿含量超过10%的粉状物料的烘干作业，采用气流干燥比较适宜。
虽然目前有干燥设备厂家提出空心浆叶干燥机等新设备，可利用电厂富余蒸汽，但这类设备处理能力小，设备占地面积大，投资大，且在脱硫石膏行业没有单位使用，使用效果无法验证。
因此，本项目方案拟采用气流干燥工艺。
普通的气流干燥工艺是以高温烟气为热源，物料连续加入干燥管内被高速烟气分散，气固两相并流流动，直接接触换热使二水石膏脱水。
脱硫石膏原料粘性强，贮运时间较长时结块较多，在干燥管内难以分散均匀，影响烘干效率，导致产品质量不稳定。
对此，本方案采用我院研究开发的专利设备──单转子锤式烘干机（专利号：
ZL00219787.1）烘干物料。
单转子锤式烘干机特别适用于破碎、烘干含一定块状物的脱硫石膏及磷石膏。
其工作原理是：
物料喂入进料腔后，部分经旋转的锤头击打，部分在衬板上碰击破碎。
热气流从气体入口引入，将已破碎的细物料烘干，并把它带到出料腔；不能被气流带出的物料则再次在烘干机中破碎、烘干，直至合格。
干燥合格的细粉随气流输送至后续收尘设备。
为减少锤式烘干机的热量损失，保证物料连续平稳地进入烘干机，还设计配套了专用于粘湿细粉物料加料的叶轮给料机。
叶轮给料机所具有的独特结构，使上部敞开式进料方式不影响下部加热腔的密封，从而减少热损，提高系统热效率。
本烘干系统具有以下特点：
1.设备占地面积小、单台生产能力大；
2.换热效果好、能耗低；
3.操作简便，自动化程度高；
4.产品质量稳定；
5.投资省、生产费用低。
如果电厂有热废气（温度≥350℃），在预烘干系统可以不使用燃煤，直接利用热废气进行加热预烘干，既可以回收热废气能量，又可以解决因燃煤而引起的环境污染问题。
⑶煅烧系统
目前工业生产中用于煅烧石膏的传统设备有；
①回转窑
以高温烟气为热源，气流和物料逆流直接接触换热。
该法是最传统的煅烧方式，其优点是操作弹性大，易于控制，缺点是投资大、热效率低、环境差。
②沸腾煅烧炉
石膏沸腾煅烧炉利用导热油或蒸汽为热源，与物料间接换热。
其优点是有效换热面积大、操作控制准确、设备维修工作量小、占地面积少，近年来在国内应用日益增多，使用效果良好。
③气流煅烧
该法是以高温烟气为热源，在干燥管内烟气与物料直接接触换热使二水石膏变成半水石膏，该法的特点是投资省，但操作不够稳定。
综合比较并考虑电厂实际情况，本项目选用沸腾煅烧炉作为煅烧设备，利用电厂富余蒸汽作为热源，既可以节约能源、节省运行费用，又有利于保护环境，蒸汽冷凝液可以经过闪蒸产生再生蒸汽，进一步回收热能，减少能耗。
单转子锤式烘干机及叶轮给料机简图如下：
叶轮给料机
单转子锤式烘干机
三：
物料衡算
年生产建筑石膏粉5万吨，其物料平衡简图如下：
四：
设备选型
表3-1生产建筑石膏粉主要设备一览表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
燃煤沸腾炉
HHGF-4
套
1
全套设备
2
锤式烘干机
套
1
含锁风阀
3
袋式收尘器
套
1
4
引风机
台
1
5
沸腾煅烧炉
套
1
含收尘设备
6
鼓风机
台
1
7
磨粉机
台
1
8
原料、半成品中间贮仓
台
各1
9
成品贮仓
V=200m3
台
3
10
成品包装机
台
1
11
皮带等输送设备
/
五：
主要原辅材料消耗
本项目单位产品消耗如下：
表4-1建筑石膏粉单位产品消耗表
序号
名称
单位
单耗
备注
一
原料
1
脱硫石膏
kg
1350
含游离水12%，
二
燃、动力
1
煤
t
0.040
5000kcal/t
2
蒸汽
t
0.45
1.5MPa饱和蒸汽
3
电
kWh
～25
4
水
t
～0.5
注：
如烘干采用天燃气作燃料，单耗约20Nm3/t。
六：
公用工程
1.自控及仪表
根据生产工艺的特点、主要工艺设备对仪表的要求及经济合理等诸因素进行配置，本项目选用常规仪表对生产过程的参数进行记录、控制、报警等。
本项目控制系统可采用多种控制方式，如：
PLC、DCS等。
可根据建设方的要求进行配置。
2.其他
⑴供电
建筑石膏粉生产装置总装机容量约为280KW;
⑵给排水
建筑石膏粉生产装置生产用水和生活用水总用量约为3.5m3/h；
装置无工业废水排出，仅有少量的生活污水，和雨水合用一个排水系统，收集后经管道就近排入污水管道。
供电、给水等公用工程依托主厂。
⑶石膏粉装置占地面积约500m2,可在贵厂限定区域合理布置。
⑷本工程未设维修室和化验室，维修和化验由贵厂统筹考虑。
七：
环境保护
⑴废气和粉尘
废气主要来源于脱硫石膏的预烘干系统以及煅烧系统排放的含尘烟气，粉尘主要来源于物料装卸、贮运过程中产生的扬尘以及原煤破碎产生的粉尘。
预烘干设备锤式烘干机出口排放的含尘烟气采用袋式收尘器除去粉尘后，可返回主系统脱硫装置进行脱硫处理，处理后的气体达标排放。
煅烧系统采用沸腾煅烧炉，由于物料在炉中始终处于沸腾状态，为防止粉尘溢出，在沸腾炉上部装有静电除尘器，捕集沸腾炉排放气体带出的少量粉尘后自动返回到沸腾炉中，从而避免造成环境污染。
在二水、半水石膏贮运系统中，斗提、螺旋输送机等连接部位易产生扬尘，本项目在设计时考虑连接部位设置帆布软密封连接，减少扬尘的产生。
原煤破碎系统容易产生扬尘，可考虑将供热系统整体封闭，避免粉尘外扬，同时加强控制、管理、及时清理，从而减少粉尘的产生。
⑵废渣
废渣主要是燃煤沸腾炉排放的煤渣。
由燃煤沸腾炉排出的煤渣具有高活性，可作为水泥厂的活性混合料全部出售，本项目无二次废渣排放。
⑷废水
本项目污废水主要为少量的生活污水。
建议通过贵厂生活污水处理装置进行集中处理。
八：
投资估算
本项目是利用脱硫石膏制建筑石膏粉生产装置，规模为年产5万吨建筑石膏粉。
根据工艺方案，有关投资估算如下：
⑴、设备投资估算：
306万元
序号
名称
规格
单位
数量
单价
金额
备注
1
燃煤沸腾炉
套
1
万元
25
全套设备
2
锤式烘干机
套
1
万元
50
含锁风阀
3
袋式收尘器
套
1
万元
50
含空压机
4
引风机
台
1
万元
4.0
5
沸腾煅烧炉
套
1
万元
35
含收尘设备
6
鼓风机
台
1
万元
3.0
7
磨粉机
台
1
万元
14
8
原料、半成品中间贮仓
各1
万元
5.0
9
成品贮仓
台
万元
40
10
皮带等输送设备
/
万元
20
11
电气、自控
万元
40
12
其他
万元
20
小计
万元
306
⑵、安装费用：
60万元;
⑶、土建费用：
120万元；
⑷、设计费：
60万元；
⑸、不可预见费用：
40万元。
以上费用合计：
约586万元。
九：
结论
1.本项目工艺技术立足于国内成熟生产工艺，并结合安徽铜陵化工集团化工研究设计院自主开发的化学石膏制建筑石膏生产技术及专利设备，技术可靠。
2.随着国家对新型墙材的大力推动，纸面石膏板等新型墙体材料的量将大幅增加，脱硫石膏生产的建筑石膏粉价格远低于天然石膏，产品优势明显，市场前景广阔。
3.本项目是环境保护工程项目，投产后能够部分消化掉贵州磊鑫实业有限公司现有装置副产的脱硫石膏，受到国家政策的扶持，故本项目的建设不仅会产生明显的社会效益，同时也为企业赢得一定的经济效益。
安徽铜陵化工研究设计院
2006年10月10日
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