CN114893960A - 石膏煅烧回转窑生产线系统 - Google Patents

石膏煅烧回转窑生产线系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石膏煅烧回转窑生产线系统，包括回转窑和送料系统，回转窑具有烘干段、煅烧段，石膏煅烧回转窑生产线系统还包括用于产生热风的热风发生系统，回转窑上于烘干段外侧和/或煅烧段外侧设有供热风进入以对回转窑内的石膏原料进行煅烧的回转窑隔热罩，回转窑隔热罩内设有用于在回转窑隔热罩内分隔出两个以上加热腔室的隔板，各加热腔室与热风发生系统之间分别设有热风管道。相比于现有技术，针对脱硫石膏的煅烧温度敏感的特性，整个工艺温度段实行分区单独控制，一方面能够做到脱硫石膏在煅烧各个阶段所需要的温度环境，另一方面通过各个区温度调节控制，能耗低、较传统的工艺节能20%左右，不出现轻烧或过烧现象，最大化保证成品石膏品质。

Description

石膏煅烧回转窑生产线系统
技术领域
本发明属于煅烧设备领域，尤其涉及一种石膏煅烧回转窑生产线系统。
背景技术
脱硫石膏是燃煤或油的工业企业在治理烟气中的二氧化硫后而得到的工业副产石膏，主要成分和天然石膏一样，为二水硫酸钙 CaSO4•2H2O，含水量一般在12%左右甚至更高，流动性差。2010年我国脱硫石膏产量为52.3Mt，2019年产量为71.5Mt。同时，随着国家环保要求的日益提高，对烟气脱硫的要求越来越严格，因此脱硫石膏的产量还会有一个比较大的提升。
现阶段我国脱硫石膏的综合利用途径比较单一，主要被用作水泥缓凝剂和用于生产石膏板、石膏砌块等新型墙体材料，同时在石膏基干混砂浆、高强石膏等产品生产中也在逐步推广应用。
对于电厂等大型企业来说，销售或深加工脱硫石膏相对于主业“发电”等来说，利润实在太低，因此这些产生脱硫石膏的大户对于处理脱硫石膏并无兴趣，一般只想简单处理了事。所以目前脱硫石膏的处理往往以中、小企业为主，生产的石膏制品多数集中在纸面石膏板、石膏砌块、石膏砂浆等低端领域。石膏产品生产企业散、小、多，价格竞争严重，利润非常低。
在脱硫石膏的处理过程中，能源消耗（主要指蒸汽、天然气、煤等）是影响最终产品价格的重要决定因素之一，也是影响到脱硫石膏得到进一步推广的关键因素。因为能源消耗占到总生产成本的40%以上，所以随着各种能源价格的提高，用来处理的脱硫石膏的企业基本处于微利甚至亏损的状态。
鉴于能耗，脱硫石膏的煅烧最好采用干法，具有能连续出料、快速脱水的工艺优势，现在常用的石膏煅烧工艺有连续炒锅煅烧、回转窑煅烧、沸腾炉煅烧、彼得磨煅烧、蒸汽管回转窑煅烧、流态化煅烧炉煅烧等。连续炒锅大都传统式炒锅，热效率较低、设备维护费用高、工作环境差等缺点。回转窑煅烧整个工艺系统占地面积大、流程长、初期投资大、物料温度不容易控制、产品质量不易控制等缺点。沸腾炉煅烧技术还不成熟。彼得磨煅烧对石膏成分、系统温度控制和操作要求严格，特别对原料的杂质含量和品味波动较为严格，稳定性差。蒸汽管回转窑煅烧具有物料停留时间短、系统热惰性差、煅烧产品波动较大、热损失较大等缺点，同时物料易堵塞影响生产连续运行。流态化煅烧炉煅烧具有对进料的状态、粒级分布和水分要求比较严格，控制不当会造成腾涌、沟流、结块等流态化恶化现象，严重时出现板结、死床，影响生产的连续运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石膏煅烧回转窑生产线系统，用以解决现有脱硫石膏处理过程中能耗过高的问题。
为了解决上述问题，本发明所涉及的石膏煅烧回转窑生产线系统采用以下技术方案：石膏煅烧回转窑生产线系统包括回转窑和用于将石膏原料送入回转窑中的送料系统，回转窑具有在回转窑轴线方向上并列间隔设置的烘干段、煅烧段，石膏煅烧回转窑生产线系统还包括用于产生热风的热风发生系统，回转窑上于烘干段外侧和/或煅烧段外侧设有供热风进入以对回转窑内的石膏原料进行煅烧的回转窑隔热罩，回转窑隔热罩内设有用于在回转窑隔热罩内分隔出两个以上加热腔室的隔板，各加热腔室与热风发生系统之间分别设有热风管道。
有益效果：工作时送料系统把石膏原料连续输送到回转窑中进行煅烧，各加热腔室相互独立，通过控制热风管道的流量控制加热腔室的温度，根据热风温度和压力对回转窑各段（烘干段、煅烧段）的温度进行精确调节，不会造成热源的浪费，煅烧后的石膏冷却后即成为石膏成品，简化了工艺流程，包装后外运使用。相比于现有技术，针对脱硫石膏的煅烧温度敏感的特性，整个工艺温度段实行分区单独控制，一方面能够做到脱硫石膏在煅烧各个阶段所需要的温度环境，另一方面通过各个区温度调节控制，能耗低、较传统的工艺节能20%左右，不出现轻烧或过烧现象，能最大化的保证成品石膏的品质；物料水分要求相对宽松、热效率高、投资规模小、产品质量稳定、能连续生产。
进一步的，热风发生系统为天然气热风炉系统，回转窑还具有设置于煅烧段后侧的冷却段，冷却段外侧设有冷却段外壳，冷却段外壳上设有空气进口和空气出口，冷却段外壳的空气出口通过管道连接天然气热风炉系统的空气入口。1、使用天然气为煅烧热源，排放清洁无污染，无需进行额外的烟气处理，减少除烟设备的投入成本。2、一个回转窑完成了脱硫石膏煅烧的整个个工序，设备占地小、流程简化，实施程度高。3、冷却段主要使煅烧后的成品冷却至100℃以下，进入成品仓进行存储包装，整个冷却段的冷风与成品石膏进行热交换后的热风通过管道被风机抽走作为热风炉的助燃空气使用。
进一步的，热风管道包括设置在热风发生系统与对应加热腔室之间的进风管道、供加热腔室内的热风排入大气的出风管道，进风管道和出风管道上分别设有用于检测热风温度的温度传感器、用于检测管道内气体压力的压力传感器、用于控制热风流量的电动调节阀门，温度传感器和压力传感器分别与电动调节阀门信号连接。
在连续进料时，脱硫石膏会带走加热腔室的热量进行脱水，加热腔室出口的温度、压力会持续降低，设置在出风管道上的温度传感器、压力传感器就会反馈信号给进风管道上的电动调节阀门，要求打开阀门，进行补热风直至达到稳态。当物料减量时，加热腔室出口处温度、压力过高时，设置在出风管道上的压力传感器和温度传感器就会反馈给出风管道上的电动调节阀门，加大阀门开度，同时也会反馈信号至进风管道上的电动调节阀，关闭阀门开度。每个腔室都有单独的温控系统，会根据物料进料量的波动，连续调整，达到稳态，确保每个工艺段的温度一直在设定范围内。
进一步的，石膏煅烧回转窑生产线系统还包括用于将煅烧段加热腔室内的热风送入烘干段加热腔室中进行重复利用的热风回收管道。当检测到加热腔室出口温度高于180℃时，增压风机打开，把煅烧段的一部分热风抽向烘干段使用，烘干段进风管道上的电动调节阀门开度减小。
进一步的，煅烧段包括第一煅烧段和设置在第一煅烧段后侧的第二煅烧段，第一煅烧段的长度大于第二煅烧段的长度。第一个煅烧段主要目的是煅烧去除二水石膏中的结晶水，温度控制在230℃~260℃之间，通过此温度区的煅烧，脱硫石膏内部的结晶水逐渐减少，不断向半水石膏相转变。转变后的半水石膏再进入第二个煅烧段，主要针对煅烧后半水石膏的稳定化，去除残余的二水石膏相，使的煅烧后的石膏成品均一稳定。
进一步的，加热腔室内部的回转窑外壁上设有换热翅片，换热翅片包括并列间隔设置的左环片和右环片，左环片的右侧壁上和右环片的左侧壁上分别设有呈水平设置的横板，左环片上的横板和右环片上的横板在回转窑半径方向上呈交错设置。一方面加大热烟气换热面积，另一方面阻滞整个气流的流速，让换热保热效果更加充分。
进一步的，换热翅片有两组以上，各换热翅片在回转窑转动轴线方向上呈并列间隔设置，相邻两组换热翅片之间的间距大于或等于换热翅片的宽度。
进一步的，所述左环片、右环片和横板为碳钢材质，横板焊接在对应的左环片或右环片上，左环片和右环片焊接在回转窑筒体外壁上。
进一步的，换热翅片的高度为回转窑外壁与回转窑隔热罩内壁之间间距的0.5-0.6倍。
进一步的，送料系统包括用于将石膏原料进行搅拌破拱的给料机和设置在给料机与回转窑之间的螺旋输送机，螺旋输送机一端连接给料机出口、另一端伸入回转窑中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍：
图1为本发明的石膏煅烧回转窑生产线系统的具体实施例的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图。
附图标记说明：100-回转窑、110-烘干段、120-第一煅烧段、130-第二煅烧段、140-冷却段、141-冷却段外壳、150-回转窑隔热罩、151-隔板、210-皮带输送机、220-给料机、230-螺旋输送机、240-除尘器、300-天然气热风炉系统、410-进风管道、420-出风管道、430-温度传感器、440-压力传感器、450-电动调节阀门、460-管道、470-热风回收管道、500-换热翅片、510-左环片、520-右环片、530-横板。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明。
石膏煅烧回转窑生产线系统的具体实施例，如图1至图2所示，包括回转窑100和用于将石膏原料送入回转窑100中的送料系统，送料系统包括用于运送石膏原料的皮带输送机210、用于将石膏原料进行搅拌破拱的给料机220、设置在给料机220与回转窑100之间的螺旋输送机230、用于系统除尘的除尘器240，螺旋输送机230一端连接给料机220出口、另一端伸入回转窑中，除尘器240收集的物料经螺旋输送机230送回给料机220中。回转窑100具有在回转窑轴线方向上并列间隔设置的烘干段110、第一煅烧段120、第二煅烧段130、冷却段140，第一煅烧段120的长度大于第二煅烧段130的长度。
第一个煅烧段120主要目的是煅烧去除二水石膏中的结晶水，温度控制在230℃~260℃之间，通过此温度区的煅烧，脱硫石膏内部的结晶水逐渐减少，不断向半水石膏相转变。转变后的半水石膏再进入第二个煅烧段130，主要针对煅烧后半水石膏的稳定化，去除残余的二水石膏相，使的煅烧后的石膏成品均一稳定。
石膏煅烧回转窑生产线系统还包括用于产生热风的热风发生系统，本实施例中的热风发生系统采用天然气热风炉系统300，回转窑100上于烘干段110外侧和第一、第二煅烧段外侧分别设有供热风进入以对回转窑内的石膏原料进行煅烧的回转窑隔热罩150，冷却段140外侧设有冷却段外壳141，各回转窑隔热罩150内设有用于在回转窑隔热罩内分隔出两个以上加热腔室的隔板151，各加热腔室与天然气热风炉系统300之间分别设有热风管道。
热风管道包括设置在天然气热风炉系统300与对应加热腔室之间的进风管道410、供加热腔室内的热风排入大气的出风管道420，进风管道410和出风管道420上分别设有用于检测热风温度的温度传感器430、用于检测管道内气体压力的压力传感器440、用于控制热风流量的电动调节阀门450，温度传感器430和压力传感器440分别与对应的电动调节阀门450信号连接。
在连续进料时，脱硫石膏会带走加热腔室的热量进行脱水，加热腔室出口的温度、压力会持续降低，设置在出风管道420上的温度传感器430、压力传感器440就会反馈信号给进风管道410上的电动调节阀门450，要求打开阀门，进行补热风直至达到稳态。当物料减量时，加热腔室出口处温度、压力过高时，设置在出风管道上的压力传感器440和温度传感器430就会反馈给出风管道420上的电动调节阀门450，加大阀门开度，同时也会反馈信号至进风管道410上的电动调节阀450，关闭阀门开度。每个腔室都有单独的温控系统，会根据物料进料量的波动，连续调整，达到稳态，确保每个工艺段的温度一直在设定范围内。
冷却段外壳141上设有空气进口和空气出口，冷却段外壳141的空气出口通过管道460连接天然气热风炉系统300的空气入口。1、使用天然气为煅烧热源，排放清洁无污染，无需进行额外的烟气处理，减少除烟设备的投入成本。2、一个回转窑完成了脱硫石膏煅烧的整个个工序，设备占地小、流程简化，实施程度高。3、冷却段主要使煅烧后的成品冷却至100℃以下，进入成品仓进行存储包装，整个冷却段的冷风与成品石膏进行热交换后的热风通过管道460被风机抽走作为热风炉的助燃空气使用。
石膏煅烧回转窑生产线系统还包括用于将第一、第二煅烧段加热腔室内的热风送入烘干段110加热腔室中进行重复利用的热风回收管道470。当检测到加热腔室出口温度高于180℃时，增压风机打开，把第一、第二煅烧段的一部分热风抽向烘干段110使用，烘干段进风管道上的电动调节阀门450开度减小。
另外，各加热腔室内部的回转窑外壁上设有换热翅片500，换热翅片500包括并列间隔设置的左环片510和右环片520，左环片510的右侧壁上和右环片520的左侧壁上分别设有呈水平设置的横板530，横板530设置成整圈的圆环型或者断续的圆环型，左环片510上的横板530和右环片520上的横板530在回转窑半径方向上呈交错设置。一方面加大热烟气换热面积，另一方面阻滞整个气流的流速，让换热保热效果更加充分。
各加热腔室中的换热翅片500有两组以上，各换热翅片500在回转窑转动轴线方向上呈并列间隔设置，相邻两组换热翅片500之间的间距大于或等于换热翅片500的宽度。本实施例中的左环片510、右环片520和横板530为碳钢材质，横板530焊接在对应的左环片510或右环片520上，左环片510和右环片520焊接在回转窑100筒体外壁上。换热翅片500的高度为回转窑100外壁与回转窑隔热罩150内壁之间间距的0.5-0.6倍。
工作时送料系统把石膏原料连续输送到回转窑100中进行煅烧，各加热腔室相互独立，通过控制热风管道的流量控制加热腔室的温度，根据热风温度和压力对回转窑各段（烘干段、煅烧段）的温度进行精确调节，每个工艺段（烘干、煅烧、冷却）单独控制，但之间又进行连锁反馈，从而达到联动控制，不会造成热源的浪费，煅烧后的石膏冷却后即成为石膏成品，简化了工艺流程，包装后外运使用。
相比于现有技术，针对脱硫石膏的煅烧温度敏感的特性，整个工艺温度段实行分区单独控制，一方面能够做到脱硫石膏在煅烧各个阶段所需要的温度环境，另一方面通过各个区温度调节控制，能耗低、较传统的工艺节能20%左右，不出现轻烧或过烧现象，能最大化的保证成品石膏的品质；物料水分要求相对宽松、热效率高、投资规模小、产品质量稳定、能连续生产。
在其他实施例中，回转窑隔热中的尺寸和罩内隔板的数量也可以根据实际情况进行调整；同时也可以采用其他种类的热风发生系统，例如氢气燃烧系统等；进一步的，也可以仅在回转窑的一部分（如煅烧段）上设置隔热罩。
最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.石膏煅烧回转窑生产线系统，包括回转窑和用于将石膏原料送入回转窑中的送料系统，其特征在于：回转窑具有在回转窑轴线方向上并列间隔设置的烘干段、煅烧段，石膏煅烧回转窑生产线系统还包括用于产生热风的热风发生系统，回转窑上于烘干段外侧和/或煅烧段外侧设有供热风进入以对回转窑内的石膏原料进行煅烧的回转窑隔热罩，回转窑隔热罩内设有用于在回转窑隔热罩内分隔出两个以上加热腔室的隔板，各加热腔室与热风发生系统之间分别设有热风管道。
2.根据权利要求1所述的石膏煅烧回转窑生产线系统，其特征在于：热风发生系统为天然气热风炉系统，回转窑还具有设置于煅烧段后侧的冷却段，冷却段外侧设有冷却段外壳，冷却段外壳上设有空气进口和空气出口，冷却段外壳的空气出口通过管道连接天然气热风炉系统的空气入口。
3.根据权利要求1所述的石膏煅烧回转窑生产线系统，其特征在于：热风管道包括设置在热风发生系统与对应加热腔室之间的进风管道、供加热腔室内的热风排入大气的出风管道，进风管道和出风管道上分别设有用于检测热风温度的温度传感器、用于检测管道内气体压力的压力传感器、用于控制热风流量的电动调节阀门，温度传感器和压力传感器分别与电动调节阀门信号连接。
4.根据权利要求3所述的石膏煅烧回转窑生产线系统，其特征在于：石膏煅烧回转窑生产线系统还包括用于将煅烧段加热腔室内的热风送入烘干段加热腔室中进行重复利用的热风回收管道。
5.根据权利要求1至4任一项所述的石膏煅烧回转窑生产线系统，其特征在于：煅烧段包括第一煅烧段和设置在第一煅烧段后侧的第二煅烧段，第一煅烧段的长度大于第二煅烧段的长度。
6.根据权利要求1至4任一项所述的石膏煅烧回转窑生产线系统，其特征在于：加热腔室内部的回转窑外壁上设有换热翅片，换热翅片包括并列间隔设置的左环片和右环片，左环片的右侧壁上和右环片的左侧壁上分别设有呈水平设置的横板，左环片上的横板和右环片上的横板在回转窑半径方向上呈交错设置。
7.根据权利要求6所述的石膏煅烧回转窑生产线系统，其特征在于：换热翅片有两组以上，各换热翅片在回转窑转动轴线方向上呈并列间隔设置，相邻两组换热翅片之间的间距大于或等于换热翅片的宽度。
8.根据权利要求6所述的石膏煅烧回转窑生产线系统，其特征在于：所述左环片、右环片和横板为碳钢材质，横板焊接在对应的左环片或右环片上，左环片和右环片焊接在回转窑筒体外壁上。
9.根据权利要求6所述的石膏煅烧回转窑生产线系统，其特征在于：换热翅片的高度为回转窑外壁与回转窑隔热罩内壁之间间距的0.5-0.6倍。
10.根据权利要求1至4任一项所述的石膏煅烧回转窑生产线系统，其特征在于：送料系统包括用于将石膏原料进行搅拌破拱的给料机和设置在给料机与回转窑之间的螺旋输送机，螺旋输送机一端连接给料机出口、另一端伸入回转窑中。
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