摘要：石膏的煅烧主要分为干法和湿法两大类，生产出的产品为α石膏粉β石膏粉。我们研究的对象主要是建筑石膏粉，即β石膏粉。当今石膏煅烧工艺的发展趋势为：从间歇出料到连续出料；从间接加热到直接加热；从慢速脱水到快速脱水。现在石膏生产常用的煅烧方式和设备有如下几种：1. 间接加热方式：连续式炒锅、内加热管式回转窑、沸腾炉；2. 直接加热方式：气流式煅烧、沙士基打磨、彼德磨；3. 直热式回转窑；4. 流化床式煅烧炉等。
流化床式焙烧炉是九十年代澳大利亚rbs速成建筑系统有限公司的产品，俗称“rfc流化床式焙烧炉”。 ld流化床石膏煅烧炉是在此产品的结构原理基础上进行的一种优化升级换代产品。ld流化床石膏煅烧技术，是由潍坊天洁环保科技有限公司在深入研究当今世界上石膏煅烧技术较为先进的澳大利亚rfc流化床式焙烧炉的基础上，采用多室组合、炉内分级煅烧、沸腾热风炉供热、dcs自动控制等技术，自主研发的新一代先进石膏煅烧升级技术，具有投资小、节能、产品性能优越等特点。
1. 引 言
ld流化床石膏煅烧技术是当今国内最为先进的石膏煅烧技术之一，ld流化床石膏煅烧炉是在流化床式焙烧炉的基础上，开发出的一种新型煅烧装置，是一种可以大批量处理脱硫石膏、磷石膏、天然石膏的煅烧装置。ld流化床石膏煅烧技术的开发成功，使得工业副产石膏得以广泛利用。从产业政策角度看，可以使使电厂脱硫石膏、磷肥副产石膏得到妥善的处理和有效的综合利用，能促进环保工业及其相关产业健康、快速发展，并能节约天然石膏资源，解除生产企业的后顾之忧。ld流化床石膏煅烧技术已经在粉状、砌块、板材等新型石膏建材制品生产中成功应用。
流态化技术在现代工业首次大规模应用是由德国人winkler用于粉煤气化的气—固流化床开始的。第一套石油催化流化床反应器于1942年在美国建成,由于其技术上的合理性及大量的工业需求，该反应器很快在全世界范围内普及，并且被广泛借鉴应用于其它领域。我国对于流化床技术最早的研究是汪家鼎院士关于流化床褐煤低温干馏技术的研究，是世界上将流化床技术开发转向煤化工的先驱之一。1978年由杭州新型建材工业设计研究院苏永平工程师设计的哈尔滨石膏板厂石膏煅烧车间首次采用以蒸汽为热源的单室沸腾煅烧炉生产建筑石膏，原料采用天然石膏，经粉磨后进行煅烧。但当时由于存在原料粒级组成、含水率方面的变化，石膏煅烧质量稳定性差原因，没有解决高含湿物料在煅烧过程中易结团、产生堵床现象。1996年，山东盐化公司在建造石膏板工厂时，设计了一条以导热油为热源的二室沸腾煅烧炉，后经进一步改造完善，使用该炉煅烧含湿率<5%的天然石膏粉，效果良好，目前山东已有多条生产线投入运行，运行状况良好。
目前，流态化技术作为一门高效换热技术已经渗透到国民经济的许多部门，但是，在煅烧石膏技术方面需要解决的几个关键问题，如对原料含水率的适应性，物料粒级组成，余热利用方面存在的问题始终未得到很好的解决。潍坊天洁环保科技有限公司在借鉴国内外相关专业技术的基础上，融合国内外石膏流态化煅烧设备的优点，开发的半水石膏粉生产线—ld流化床石膏煅烧系统，初步解决了流态化技术在煅烧石膏过程中的适应性问题。该系统保持了流态化技术在煅烧天然石膏时的节能、免维修的特点，而且特别适用于煅烧含水率在25%以下的各种化学石膏，如fgd石膏、磷石膏、柠檬酸石膏等。该煅烧系统可以稳定生产出符合国标要求的建筑石膏粉，与传统煅烧系统相比较，投资省，运行成本低，在节能及环保方面都达到了令人满意的效果。
2. ld流化床石膏煅烧系统工艺流程
2.1工艺流程图
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2.2工艺流程概述：
以天然石膏为例对工艺过程简述：天然石膏经破碎、粉磨、选粉后，达到成品细度要求的生粉直接落入生粉仓。生粉仓下的皮带喂料机连续地将物料送至气流烘干机进行予烘干，上煤机将原煤提至煤仓，再由煤仓下的调速喂煤机连续的喂入沸腾炉燃烧。物料预干燥后由降粉器收集至预热仓储存。尾风则与ld煅烧炉上部的除尘管热湿气体会合进入二次收尘器进一步净化，再由引风机排至大气中。预热仓下的调频喂料机与斗式提升机配合将物料喂入ld煅烧炉一区，计算机将根据一区温度设定值的变化适时调整喂料量。物料在一、二区完成吸附水的蒸发后，溢流到三、四区进行结晶水的煅烧，最后从四区溢流至均热仓，再由斗式提升机提至成品储仓。成品温度的优化控制可在计算机上设定。ld煅烧炉使用的热源由高温热风沸腾炉燃煤产生，石膏在煅烧炉中由底部的高压风作用，呈湍流状态，并通过辐射、对流和传导三种换热方式进行高效干燥和煅烧。整个流水线由一台计算机进行集中控制。
3. ld流化床石膏煅烧工艺原理及系统特点
3.1工艺原理：
ld流化床煅烧工艺的换热系统综合运用了3种换热方式，即根据石膏含水率在不同煅烧过程中的湿含量变化采取相应的换热方式，在确保产品质量稳定性的同时，全面提高换热效率，节省能源。
3.1.1预热过程：
ld流化床石膏煅烧系统设计了专门的预热方案，预热热源来自于主煅烧炉的烟气余热。高含水的石膏原料与干燥热烟气进行瞬间对流换热，将原料表面水迅速蒸发，预干燥后的石膏粉通过回收器回收至预热仓。
3.1.2煅烧过程：
ld流化床煅烧系统的主煅烧炉设计成四个相对独立的煅烧空间，有效避免了高低温物料的掺和现象，最终产品的相组成得到优化。ld流化床石膏煅烧炉主体换热部分采用了两种不同的换热方式：即对流和传导换热。在主煅烧炉的1区、2区采用高温热管换热技术进行传导换热;同时经过加热后的压缩风通过置于底部的风伞直接作用于石膏粉进行对流换热，并使一区、二区的物料呈现出在高温热风作用下的流态化换热状态，更大程度地改善了气、固两相的传热传质效率，同时特有的打散装置可及时解决高含水率原料带来的结团问题。物料在一区、二区已完成对原料表面水的蒸发任务,通过溢流方式进入三区。ld流化床石膏煅烧炉的三、四区专为煅烧石膏粉结晶水而设计，在蒸发掉所有的吸附水之后，二水石膏粉将在此空间脱去1.5个结晶水并形成半水石膏。高温热风在一区、二区完成对吸附水的蒸发换热之后，进入三区、四区，这时，热烟气的温度已显著降低,对煅烧石膏结晶水特别有利，可防止高温煅烧对产品相组成的影响，最大程度地避免因ⅲ无水石膏的含量增加对产品稳定性带来的破坏作用。
3.2系统特点
3.2.1燃烧系统：
ld流化床石膏煅烧系统的热源采用了流态化燃烧技术—高温烟气沸腾炉，其工作原理是通过高压风机鼓入高压空气使固体燃料煤在流化床中呈“流态化”,并在沸腾状态下进行燃烧。流化床中积累了大量灼热的炉料，温度约850℃—1050℃,沸腾燃烧的适应性很强，不仅能燃优质燃料还可以烧各种劣质燃料。由于在配套系统中实现了自动化，给风、给煤连续均匀，所以炉内可以保持恒温，确保产品质量的稳定性。沸腾炉燃烧产生的热烟气由上部的烟气引风机引入ld流化床石膏煅烧主炉的一区高温换热管，该流态化燃烧炉的燃料燃烬率达到98%以上。
3.2.2控制系统：
ld流化床石膏煅烧炉系统，主煅烧炉采用二级闭环控制原理使出料温度保持相对稳定。ld流化床石膏煅烧系统采用美国fix软件进行画面组态,由plc进行控制组成dcs系统，该fix控制系统对运行状态的显示包括模拟量和开关量两部分，模拟量在相应设备上以要求的工程量适时以数字显示物理量的变化;开关量以各种颜色显示设备的状态。该系统包括：系统流程主画面、秤标定界面、历史曲线界面、报表显示与打印界面四个操作画面。在程序控制方面，通过pt100检测料温，由pid进行计算，适时根据设定的料温来调整加料速度，并始终保持设定温度，该控制系统运行可靠、故障率低，没有影响正常生产。
3.2.3除尘系统：
ld流化床石膏煅烧系统中的吸尘部分采用了二段收尘方式，第一段为内置旋风收尘器，第二段为布袋收尘器，收尘率在98%左右，可以达到国标规定的一类区生产性粉尘的大气排放标准。
4. ld流化床石膏煅烧系统的优点
4.1、热源方案采用燃煤热风沸腾炉这一流态化燃烧技术，燃烬率高，风温、风压稳定，为高效换热提供稳定热源，燃料适应性广。
4.2、对原料粒度的粒级组成有一定的要求，一般以大于20um，小于6mm较为合适，粒度太小易被气流带走，粒度太大不易流化。
4.3、ld流化床石膏煅烧系统对不同原料的适应性广、无论是天然石膏和高含湿率的化学石膏，采用该系统都可以生产出合格的建筑石膏粉，一般控制原料的含水率≤25%。
4.4、ld流化床煅烧系统与老式的沸腾煅烧炉和直焰式回转窑相比，具有物料停留时间短，干燥速率大的特点，同样规模的生产线具有投资省、设备运行费用低、维修工作量小、不需配套专用锅炉等诸多优点。
4.5、物料在流化床内的停留时间可按工艺生产要求进行设定。当产品的含水率变化时，系统能自动适应，保持出料温度和煅烧时间的相对稳定性。
4.6、ld流化床石膏煅烧系统采用美国abb公司的fix组态控制软件运行可靠，对系统可实现有效控制。
4.7、该系统集高效燃烧和高效换热技术于一体，工艺设计上采用预热及控制、收尘等先进配套技术，实现节能和清洁化生产，速成流化煅烧炉的设计及生产能力从5－50吨/小时不等，运行成本低，能耗大大低于传统工艺，在不同石膏原料的煅烧工厂中可广泛推广应用。
5. 结束语
随着当今工业副产石膏资源再利用技术的成熟，国内已经开始大量对工业副产石膏煅烧后作为轻质砌块、石膏板、水泥缓凝剂等建筑材料加以利用，并且已经取得了很好的效益。而且，从国际国内供求状况看，其价值也在不断上涨，因其本身就是工业废弃物，其利润空间非常有限，处理过程中的主要环节就是煅烧工艺，是节能降耗最有潜力的环节，而利用潍坊天洁环保科技有限公司所研制的ld流化床石膏煅烧系统处理工业副产石膏无论从技术上还是从节能降耗、环保要求上，都是较为理想的选择，是完全可行的。
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