【冠亞技術CS-68GL】石膏石或工(gōng)業副産石膏是以二水硫酸鈣形式存在,其分(fēn)子式中(zhōng)有兩個結晶水,隻有脫去(qù)一(yī)個半結晶水生(shēng)成半水硫酸鈣才有膠凝性質。脫去(qù)結晶水的過程即爲石膏煅燒。

1  脫硫石膏煅燒工(gōng)藝

1.1  低溫慢(màn)速煅燒

      低溫慢(màn)速煅燒指物(wù)料在煅燒設備中(zhōng)停留時間較長，進出料時間至少爲幾十分(fēn)鍾，石膏顆粒的表面溫度均處于較低狀态，顆料内外(wài)溫度較爲接近，如炒鍋、間接式回轉窯、間接式沸騰爐均爲低溫慢(màn)速煅燒設備。這些煅燒方式（設備）是通過内置加熱管使脫硫石膏間接受熱，熱源一(yī)般采用蒸汽、導熱油或熱煙氣。因其是間接加熱，物(wù)料與熱源間的傳熱速度較慢(màn)，石膏慢(màn)慢(màn)加熱升溫後，緩慢(màn)脫水而成半水石膏。低溫慢(màn)速煅燒最突出的優點是産品質量均勻穩定，由于低溫煅燒，其煅燒産品中(zhōng)絕大(dà)部分(fēn)爲半水石膏HH（約88%），極少量的無水石膏AⅢ（約2%）和二水石膏DH（小(xiǎo)于1%），結晶水含量爲5.5%～6.0％，所以低溫慢(màn)速煅燒生(shēng)成的建築石膏粉質量穩定，相組成穩定，凝結速度慢(màn)，标準稠度需水量小(xiǎo)。

1.2  高溫快速煅燒

      高溫快速煅燒時熱源溫度多大(dà)于600℃，物(wù)料在煅燒裝置内停留僅幾秒鍾，石膏顆粒的表面溫度較高，顆料内部溫度根據成團顆料大(dà)小(xiǎo)的不同而不同，如氣流煅燒、直接式回轉窯煅燒等均采用高溫快速煅燒工(gōng)藝。高溫快速煅燒方式是脫硫石膏與高溫煙氣直接接觸進行換熱，快速脫水煅燒。由于細石膏粉升溫較快，極易生(shēng)成無水石膏AⅢ和無水石膏AⅡ；中(zhōng)等細度的石膏粉主要生(shēng)成半水石膏HH；而成團的粗石膏粉則出現表面煅燒完成，内部未達到煅燒溫度仍保持二水相。其相組分(fēn)一(yī)般爲半水石膏HH約70%、無水石膏AⅢ約10%，二水石膏約3%，表現出無水石膏AⅢ的比例較大(dà)，甚至會産生(shēng)一(yī)定量的無水石膏AⅡ，降低了石膏的活性成份。所以快速煅燒工(gōng)藝控制難度較大(dà)，建築石膏質量波動較大(dà)，産品相組成不穩定，凝結速度過快，标稠所需水量偏高，但生(shēng)産效率較高。由于無水石膏AⅢ是不穩定相，在空氣中(zhōng)很容易吸潮而成半水相，因此系統中(zhōng)需設陳化冷卻裝置。高溫快速煅燒最突出的優點是設備投資(zī)低、生(shēng)産效率高。

1.3  複合煅燒

      複合煅燒是近年來脫硫石膏煅燒工(gōng)藝發展的一(yī)種新工(gōng)藝，特别是在紙(zhǐ)面石膏闆行業中(zhōng)應用較多。複合煅燒主要是模拟慢(màn)速煅燒，将石膏煅燒的流程和時間适當加長，避免集中(zhōng)受熱，即将“一(yī)步煅燒”的方式改爲“兩步煅燒”的方式。脫硫石膏在2個不同的煅燒設備中(zhōng)依次加熱，先脫去(qù)全部遊離(lí)水和部分(fēn)結晶水，再脫去(qù)剩餘部分(fēn)結晶水以生(shēng)成合格的建築石膏，這樣可以降低物(wù)料溫度和實現能源的梯級利用，以達到和低溫煅燒一(yī)樣的效果。目前通常的做法是氣流快速烘幹煅燒與間接加熱式沸騰爐複合或氣流快速烘幹與炒鍋煅燒複合等。

2  脫硫石膏煅燒設備

2.1  直接加熱設備

2.1.1  氣流煅燒設備

      氣流煅燒設備是讓熱氣流與石膏粉料在風管内直接接觸，二水石膏迅速脫水而制成半水石膏，熱氣流可以采用燃煤或天然氣燃燒後生(shēng)成的熱煙氣。這種設備一(yī)般在脫硫石膏進料端布置打散裝置，一(yī)方面采用高速旋轉錘頭将物(wù)料擊碎并抛起，實現顆粒分(fēn)散，另一(yī)方面利用轉子間的狹長間隙均布熱氣流，保證石膏顆粒與熱氣流均勻接觸以完成換熱。氣流煅燒過程中(zhōng)石膏顆粒是懸浮态受熱，氣固兩相換熱面積大(dà)，物(wù)料與熱煙氣同向運動，初始溫差大(dà)，換熱效率高，同時也可以由直管氣流變爲脈沖氣流或者布置旋流器等方式，用于擾動氣固兩相流動，使顆粒與氣流産生(shēng)相對速度差，強化傳熱效率。在氣流旋流段或擴散段，氣流速度下(xià)降，相當于增加了大(dà)顆料石膏與熱煙氣的換熱幹燥時間，有利于煅燒過程。氣流煅燒設備主要特點是設備緊湊簡約，設備造價低，換熱效率高。

2.1.2  直熱式回轉窯

      直熱式回轉窯是熱氣流與生(shēng)石膏粉在回轉窯筒體(tǐ)中(zhōng)直接接觸，二水石膏脫水成半水石膏。石膏粉料在傾斜回轉窯筒體(tǐ)緩慢(màn)旋轉前進，熱介質一(yī)般與石膏粉料同向運動，由于石膏粉在回轉窯中(zhōng)部分(fēn)處于堆積态，換熱效率相對較低，熱氣流可以采用燃煤、天然氣、重油燃燒後生(shēng)成的熱煙氣。直熱式回轉窯中(zhōng)一(yī)般布置有揚料闆或者擋料闆，保證石膏在筒體(tǐ)截面内均勻分(fēn)散後與熱氣流接觸，減少風洞的産生(shēng)，提高換熱效率。同時，由于進口端物(wù)料蒸發強度高，濕度大(dà)，爲了減少濕物(wù)料黏附在筒壁上，進口熱氣流的溫度控制較高。整個窯體(tǐ)設備較長，且是一(yī)個旋轉體(tǐ)，系統排濕和收塵是控制難點。直熱式回轉窯其優點在于設備結構較簡單，具有價格優勢。

      氣流煅燒設備和直熱式回轉窯作爲直接換熱方式，煅燒過程主要是物(wù)料與熱氣流進行對流換熱，使含濕脫硫石膏中(zhōng)的遊離(lí)水和部分(fēn)結晶水汽化吸熱，氣流自身溫度下(xià)降放(fàng)熱并帶走水汽，傳質與傳熱過程都在同一(yī)氣流中(zhōng)完成，所以氣流必須具備一(yī)定的風量，且尾氣溫度必然高于煅燒溫度，這樣就導緻了整個系統能耗的增加。

2.2  間接加熱設備

2.2.1  連續炒鍋

      連續炒鍋是帶有橫穿内換熱管的圓形鍋體(tǐ)，由鍋筒、鍋底及換熱管将熱能間接傳遞給鍋内的二水石膏，由機械攪拌和石膏脫水所産生(shēng)的水蒸汽擾動，使石膏顆粒呈現流态化狀态，石膏顆粒與換熱管均勻接觸換熱，升溫脫水而成半水石膏，并通過溢流口排出鍋體(tǐ)。熱能可以由燃煤、天然氣、重油燃燒後生(shēng)成的熱煙氣提供，鍋内物(wù)料溫度較低，物(wù)料煅燒時間大(dà)多在1h左右，屬于低溫慢(màn)速煅燒方式。連續炒鍋一(yī)般需要配套氣流幹燥設備才能應用于脫硫石膏的煅燒，并且需避免炒鍋設備的超大(dà)型化，選型時需考慮換熱管和攪拌裝置布置的影響。其總體(tǐ)造價高，但煅燒質量穩定。

2.2.2  内加熱管式蒸汽回轉窯

      内加熱管式蒸汽回轉窯适用于有蒸汽的地方，與直熱式回轉窯相比，内部設有許多換熱管，管内通蒸汽，石膏在筒體(tǐ)與換熱管接觸間接受熱，蒸汽在管内放(fàng)熱後凝結成水。内加熱管式蒸汽回轉窯采用槳葉式輸送機進料，随回轉窯慢(màn)速（1~5r/min）轉動而前行，石膏分(fēn)布在筒體(tǐ)下(xià)截面，呈堆積态，不能與所有換熱管同時接觸，換熱效率較低，設計揚料闆或擋料闆，可保證石膏在筒體(tǐ)截面内均勻分(fēn)散，提高與換熱管熱交換效率。整個窯體(tǐ)設備較長，蒸汽系統較爲複雜(zá)，造價較高。

2.2.3 内加熱管式（導熱油、蒸汽、煙氣）沸騰煅燒爐

      内加熱管式（導熱油、蒸汽、煙氣）沸騰煅燒爐是立式直筒狀容器，采用流态化幹燥的原理，主要結構特點：一(yī)是容器底部裝有多孔氣體(tǐ)分(fēn)布闆或者配置風帽，目的在于支撐固體(tǐ)物(wù)料，同時羅茨風機産生(shēng)鼓風氣流從分(fēn)布闆均勻進入床層，布風闆可以單塊或者多塊單元組合；二是容器内布置有隔闆，物(wù)料可以在内部長行程受熱；三是容器内裝有大(dà)量的加熱管，管内熱介質爲飽和蒸汽、導熱油或熱煙氣；四是容器床層的上界面布置進料口和溢流口，石膏從進料口進入，脫水後進入隔闆的另一(yī)個區域到溢流口出料。整個沸騰煅燒爐内石膏的流态化主要是依靠石膏脫水産生(shēng)的蒸汽來實現，此設備可以采用低溫或高溫熱源，石膏進料的均衡及分(fēn)散、換熱管設計、鼓風預熱及氣流分(fēn)布、内部隔闆位置及高度、熱介質的水平或垂直的流向布置等是内加熱管式沸騰煅燒爐設計與應用時需要考慮的重點。其中(zhōng)采用煙氣爲熱介質的沸騰爐配套氣流烘幹裝置，設備造價低，煅燒質量穩定，運用較廣。

2.2.4  間接加熱設備主要特點

      間接加熱設備的熱量都是通過物(wù)料與加熱管直接傳遞，物(wù)料對加熱管的沖刷，使加熱管表面的邊界層大(dà)部分(fēn)消除，減少了傳熱熱阻，增強了換熱效率。

      煅燒過程不需要大(dà)氣流和物(wù)料接觸換熱，外(wài)排的濕熱空氣量少，外(wài)排的濕熱空氣溫度低，所以整個系統熱能可實現梯級利用，大(dà)大(dà)降低生(shēng)産的綜合能耗。

3  脫硫石膏煅燒工(gōng)藝和設備選擇的原則

      （1）應根據建築石膏終端用品的種類來确定合适的煅燒工(gōng)藝和煅燒設備，若用于生(shēng)産紙(zhǐ)面石膏闆、石膏砌塊等石膏建材制品，可選用快速或複合煅燒設備。快速法生(shēng)産的建築石膏凝結硬化快，可提高生(shēng)産效率，适合于流水線生(shēng)産；若用于生(shēng)産粉刷石膏、粘結石膏等石膏膠凝材料，宜選用慢(màn)速或複合煅燒設備，慢(màn)速法的建築石膏凝結硬化較慢(màn)，性能穩定。

      （2）應根據熱源來确定合适的煅燒工(gōng)藝和煅燒設備，不同設備對熱源有不同要求。由于在高溫狀态下(xià)快速煅燒，建築石膏産品中(zhōng)不可避免的會産生(shēng)無水石膏AⅢ和AⅡ，導緻建築石膏制品性能的不穩定，因此有蒸汽或導熱油等低溫熱源存在的條件下(xià)，可優先考慮。