CN114213044B - 一种以天然气为热源的脱硫石膏煅烧工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于煅烧制备石膏工艺技术领域，尤其公开一种以天然气为热源的脱硫石膏煅烧工艺。该煅烧工艺基于以天然气为热源的脱硫石膏煅烧装置进行，其通过控制该煅烧装置中烘干及煅烧各环节的工艺条件、原始物料及各中间品的性质，最终保证了脱硫石膏终产品的品质控制为标稠小于0.6、结晶水含量为5.5％～5.9％，该石膏粉品质影响了产成品石膏砂浆应用时对水的内在需求量是否在合理范围内，防止其因品控超限而导致的塑性开裂、强度低等异常，为产品性能提供了充分保障。

Description

一种以天然气为热源的脱硫石膏煅烧工艺

技术领域

本发明属于煅烧制备石膏工艺技术领域，具体来讲，涉及一种以天然气为热源的脱硫石膏煅烧工艺。

背景技术

随着石膏产业的发展和进步，石膏粉的需求量越来越大，建筑石膏的生产一般采用烘干—煅烧两步法的石膏煅烧工艺，然而煅烧工艺和煅烧设备的选择均会影响建筑石膏的品质。

为了解决较早时期脱硫石膏煅烧设备以燃煤为热源时存在的诸如建厂选址条件严格、适用范围有限等问题，我国发展了以天然气为热源的脱硫石膏煅烧工艺和设备，并通过对煅烧设备和工艺的持续改进，进一步解决了煅烧设备煅烧效率低、余热利用率不高的问题，以及能耗高、烟气污染等问题。

目前，以天然气为热源的脱硫石膏煅烧设备的结构一般包括依次连接的供热设备、烘干设备、物料传输设备、煅烧设备和风气输送设备；其中，供热设备一般包括热风炉以及设置于其端部、用于进行温度监测的温控装置，热风炉处即可将通入的天然气点燃而作为热源，而煅烧设备中的主体部件为煅烧炉，用以容置待煅烧的物料，其与供热设备相连通，热风炉中天然气燃烧产生的热流即可流过该煅烧炉而对物料进行煅烧。

然而，当前对于以天然气为热源的脱硫石膏煅烧研究中，关注点和改进点均在于如何高效利用天然气燃烧热量，以达到低能耗煅烧的目的，却没有针对以天然气为热源时如何进行品控方面的研究；然而脱硫石膏产品的性能直接影响其后续应用至建筑中时的用水量，继而对建筑塑性开裂产生严重影响，是脱硫石膏煅烧工艺中必须重点关注的一个问题。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种以天然气为热源的脱硫石膏煅烧工艺，该煅烧工艺基于以天然气为热源的脱硫石膏煅烧装置进行，其通过控制该煅烧装置中各环节的工艺条件、原始物料及各中间品的性质，最终保证了脱硫石膏终产品的品质，为其应用至建筑中时不开裂提供了充分保障。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种以天然气为热源的脱硫石膏煅烧工艺，适用于以天然气为热源的脱硫石膏煅烧装置。

上述脱硫石膏煅烧装置一般包括依次连通供热装置、烘干装置、物料传输装置和煅烧炉；与其相适配的上述煅烧工艺包括步骤：

S1、将石膏湿料于烘干装置中进行烘干，获得含水量低于1％的干燥石膏；

S2、供热装置向烘干装置中鼓入热空气，并将干燥石膏转移进入下一工段的物料传输装置；

S3、物料传输装置将上述干燥石膏传输至煅烧炉中，调节煅烧炉内的压力至不低于25kPa，使干燥石膏在煅烧炉内于炉膛温度为130℃～155℃下煅烧15min～35min，以使煅烧后获得的脱硫石膏粉的标稠小于0.6，结晶水的含量为5.5％～5.9％。

进一步地，在步骤S3中，通过调节与煅烧炉相连通的变频罗茨风机的频率，使该煅烧炉内的压力控制至不低于25kPa。

进一步地，在步骤S1中，在石膏湿料的进料速度为13t/h～18t/h的条件下，控制烘干装置的进口温度为500℃～800℃，烘干时间为8min～25min。

较大的进料量会导致烘干装置内的石膏湿料携带水分较多，需要相对更高的进口温度和/或更长的烘干时间。

进一步地，在步骤S2中，热空气的温度为500℃～850℃，且保持烘干装置的出口温度为120℃～155℃。

作为一种优选方案，物料传输装置包括依次连通的输送机和提升机，提升机连通煅烧炉的管路中间还设置有打散机；如此，在上述步骤S3中，输送机将离开烘干装置的干燥石膏传输至提升机内，提升机将该干燥石膏提升至10m～30m的高位，再经由打散机后落入煅烧炉中。

将干燥石膏转移至煅烧炉中时，先将其提升至一定的高度后再落下、并经打散机的处理，可有效对结块的中间品进行打散，能进一步保证进入煅烧炉的干燥石膏分散均匀，保证其在煅烧炉中充分煅烧，以获得满足上述品质的终产品。

在上述操作中，优选控制提升机的提升速度为0.2m/s～1.0m/s。

一般地，上述待在烘干装置中进行烘干处理的石膏湿料的D₅₀中位粒径范围为25μm～45μm。

一般而言，石膏湿料经由位于烘干装置前端的供料装置传输而来，如其粒径较大，则可在供料装置处等进行打散或粉磨等操作，以控制石膏湿料以上述优选粒径进入烘干装置中。

本发明提供的煅烧工艺，基于现有一般的以天然气为热源的脱硫石膏煅烧装置的结构，通过对各工段的工艺参数及性能要求进行限定，尤其是烘干装置处的品质控制以及煅烧炉内的工艺参数控制，保证了最终产品的标稠及含水量限定在特定范围内，由此保证了获得的产品在应用时的用水量在合适范围内，防止其因品控超限影响应用时的用水量，而导致的塑性开裂等异常。

具体实施方式

以下，将来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

为了验证本发明提供的脱硫石膏煅烧工艺中产品性能对其应用的影响，在通过各煅烧工艺制备获得脱硫石膏粉后，还将各脱硫石膏粉中掺入玻化微珠、保水剂、缓凝剂，配成石膏砂浆产品，并进行应用，通过其用水量及塑性开裂情况来说明各脱离石膏粉的品控效果。

实施例1

本实施例提供的以天然气为热源的脱硫石膏煅烧工艺，是基于专利CN211255729U所披露的煅烧装置而进行的。本煅烧工艺不对其中循环操作进行特殊限定，因此也不涉及其中循环环节的工艺控制，仅限定其中干燥—传输—煅烧的主要工艺路径。

该脱硫石膏煅烧工艺包括下述步骤：

S1、将石膏湿料于回转烘干机中进行烘干，获得含水量低于1％的干燥石膏。

来源于供料系统的该石膏湿料的平均粒径为35μm～40μm。

本实施例的石膏湿料控制13t/h的进料速度，烘干过程中，控制该回转烘干机的进口温度为600℃，且烘干10min。

S2、烘干结束后，热风炉Ⅰ向回转烘干机中鼓入热空气，将上述获得的干燥石膏传输进入物料传输装置。

保持热空气的温度为540℃～580℃，且保持回转烘干机的出口温度为130℃。

S3、物料传输装置将干燥石膏传输至煅烧炉中，调节煅烧炉内的压力至25kPa，使干燥石膏在煅烧炉内于140℃下煅烧30min，获得标稠为0.58、结晶水含量为5.9％的脱硫石膏粉。

将本实施例获得的脱硫石膏粉进行实际应用及性能测试，对应获得的石膏砂浆的用水量为0.67，湿容重为1040kg/m³，80min即可初凝，且无塑性开裂。

实施例2

本实施例提供的以天然气为热源的脱硫石膏煅烧工艺，是基于专利CN211261831U所披露的煅烧装置而进行的。本煅烧工艺不对其中循环操作进行特殊限定，因此也不涉及其中循环环节的工艺控制，仅限定其中干燥—传输—煅烧的主要工艺路径。

该脱硫石膏煅烧工艺包括下述步骤：

Q1、将石膏湿料于回转烘干机中进行烘干，获得含水量低于1％的干燥石膏。

来源于供料系统的该石膏湿料的平均粒径为35μm～40μm。

本实施例的石膏湿料控制16t/h的进料速度，烘干过程中，控制该回转烘干机的进口温度为750℃，且烘干20min。

Q2、烘干结束后，热风炉Ⅰ向回转烘干机中鼓入热空气，将上述获得的干燥石膏传输进入管式输送机。

保持热空气的温度为600℃～650℃，且保持回转烘干机的出口温度为150℃。

Q3、管式输送机将干燥石膏传输至斗式提升机中，并提升至25m的高位，再经由打散机后落入煅烧炉中。

提升机的提升速度控制为0.8m/s～1.0m/s即可。

Q4、调节与煅烧炉相连的变频罗茨风机为50Hz，即控制了该煅烧炉内的压力保持为27kPa，使干燥石膏在煅烧炉内于150℃下煅烧25min，获得标稠为0.58、结晶水含量为5.6％的脱硫石膏粉。

将本实施例获得的脱硫石膏粉进行实际应用及性能测试，对应获得的石膏砂浆的用水量为0.68，湿容重为1038kg/m³，80min即可初凝，且无塑性开裂。

对比例1

本对比例旨在与上述实施例2进行对比，以体现石膏湿料的粒径对后续工艺及产品性能的影响。

本对比例与实施例2基于相同的煅烧装置而进行，与实施例2中相同的部分不再赘述，只描述与实施例2不同的部分。本对比例与实施例2不同之处在于：本对比例采用的石膏湿料的平均粒径为30μm～33μm，如此，在保持其他工艺条件不变的情况下，该煅烧炉内的压力仅22kPa，不足25kPa，因而获得了标稠为0.65、结晶水含量为6％的脱硫石膏粉。

将本对比例获得的脱硫石膏粉进行实际应用及性能测试，对应获得的石膏砂浆的用水量为0.71，湿容重为1050kg/m³，78min即可初凝，但在厚度为1mm～3mm处产生了长度为3mm～5mm的细小裂纹。

基于上述对比例1的品控不达标情况，本发明的发明人进行了工艺调整，为此，提供了下述实施例3。

实施例3

本实施例与实施例2基于相同的煅烧装置而进行，与实施例2中相同的部分不再赘述，只描述与实施例2不同的部分。本实施例与实施例2不同之处在于：

在步骤Q1中，本实施例采用的石膏湿料的平均粒径为30μm～33μm。

在步骤Q3中，斗式提升机将干燥石膏提升至15m的高位，再经由打散机后落入煅烧炉中；且控制提升机的提升速度为0.3m/s～0.5m/s。

在步骤Q4中，变频罗茨风机调节至48Hz，以保证煅烧炉内的压力保持为25kPa，使干燥石膏在煅烧炉内于150℃下煅烧25min，获得标稠为0.59、结晶水含量为5.7％的脱硫石膏粉。

将本实施例获得的脱硫石膏粉进行实际应用及性能测试，对应获得的石膏砂浆的用水量为0.68，湿容重为1044kg/m³，82min即可初凝，且无塑性开裂。

对比各实施例及对比例中不同煅烧工艺获得的脱硫石膏粉在应用时的性能，标稠的升高即表示石膏粉对水的内在需求量提高，该用水量的超标即导致了石膏砂浆的塑性开裂；因此，煅烧过程中，严格把控煅烧炉内的压力保持不低于25kPa，方可获得标稠不超过0.6的脱硫石膏粉，以保证应用时不产生塑性开裂。

并且，可以看出，当石膏湿料的平均粒径较小时，通过对与煅烧炉相连的变频罗茨风机的调整，相应较小的频率可满足煅烧炉内的压力保持不低于25kPa的煅烧压力要求。

值得说明的是，本发明提供的该脱硫石膏煅烧工艺并不限于上述实施例中所涉及的煅烧装置，其还适用于如专利CN 102807334A或CN 110563363A中披露的煅烧装置以及其适当的改进装置。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (6)

1.一种以天然气为热源的脱硫石膏煅烧工艺，适配于以天然气为热源的脱硫石膏煅烧装置，所述煅烧装置包括依次连通供热装置、烘干装置、物料传输装置和煅烧炉；其特征在于，所述煅烧工艺包括步骤：

S1、将石膏湿料于所述烘干装置中进行烘干，获得干燥石膏；其中，所述干燥石膏的含水量低于1%；

S2、所述供热装置向所述烘干装置中鼓入热空气，并将所述干燥石膏转移至所述物料传输装置；

S3、所述物料传输装置将所述干燥石膏传输至所述煅烧炉中，所述煅烧炉还连通有变频罗茨风机，通过调节所述变频罗茨风机的频率，调节所述煅烧炉内的压力至不低于25kPa，使所述干燥石膏在所述煅烧炉内于炉膛温度为130℃~155℃下煅烧15 min~35 min，以使煅烧后获得的脱硫石膏粉的标稠小于0.6，结晶水含量为5.5%~5.9%。

2.根据权利要求1所述的煅烧工艺，其特征在于，在步骤S1中，在所述石膏湿料的进料速度为13 t/h~18 t/h的条件下，控制所述烘干装置的进口温度为500℃~800℃，烘干时间为8 min~25 min。

3.根据权利要求1所述的煅烧工艺，其特征在于，在步骤S2中，热空气的温度为500℃~850℃，且保持所述烘干装置的出口温度为120℃~155℃。

4.根据权利要求1所述的煅烧工艺，其特征在于，所述物料传输装置包括依次连通的输送机和提升机，所述提升机连通所述煅烧炉的管路中间还设置有打散机；在步骤S3中，所述提升机将所述干燥石膏提升至10 m~30 m的高位，再经由所述打散机后落入所述煅烧炉中。

5.根据权利要求4所述的煅烧工艺，其特征在于，所述提升机以0.2 m/s~1.0 m/s的提升速度将所述干燥石膏提升至高位。

6.根据权利要求1所述的煅烧工艺，其特征在于，在步骤S1中，所述石膏湿料的D₅₀中位粒径范围为25 μm~45 μm。