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蒸汽型FC分室煅烧系统简介
山东平邑开元新型建材有限公司
【摘要】FC分室煅烧系统是适应新形势环保要求，结合热风型FC分室煅烧系统特点开发的一种以蒸汽为热源的流态化石膏煅烧系统。
【关键词】气流干燥、流态化煅烧、蒸汽型FC-分室石膏煅烧系统
一． 系统简介：
由山东平邑开元新型建材有限公司独立开发的蒸汽型FC分室煅烧系统是适应环保新形势的要求，结合了热风型FC分室煅烧系统特点，完全以蒸汽为热源的新一代节能型流态化石膏煅烧系统。
工艺技术路线为二步法：气流干燥（或圆筒干燥机）+流态化煅烧。
二． 工艺流程描述：
脱硫石膏（或磷石膏）经卡车运送至生产线附设的原料堆棚。
从堆场用铲车取脱硫石膏原料，直接铲入生产线专设的原料喂料仓。仓壁设有防堵塞的由程序控制的一组振动器，并通过调整出料口闸板的高度来适应锤片式分散机的生产能力。分散后的脱硫石膏由皮带机输送至烘干喂料仓。原料当中的铁件由永磁除铁器去除。
烘干喂料仓仓壁设有防堵塞的一组振动器，仓下设置一台变频调速给料机，将脱硫石膏喂入FC——分室石膏煅烧系统中的气流烘干工段。由鼓风机鼓入蒸汽换热器产生的干燥热风（温度>190℃）作预干燥热源,经电动调汽阀调整换热后的空气温度，热风进入FC—气流预干燥工段。在干燥机内形成高速上升热气流，脱硫石膏经皮带喂料机和防堵锁风器配合，喂入气流干燥机后，物料此时被高速上升的气流迅速分散，并与热气流进行高速传质传热，瞬间使游离水分汽化蒸发，然后在主机内随高速上升气流形成紊流态，并在此过程中完成预干燥过程。气流干燥机的烘干能力设计为1500~6000kg水/H。
粉状物料随气流进入旋风分离器，大约有90%左右的脱硫石膏被旋风分离器收集下沉进入集料斗，并由集料斗下端的星型卸料阀排放，剩余物料随气流进入外滤式脉冲布袋除尘器作二次捕收。旋风分离器分离下来的脱硫石膏连续地落入直线振动筛受料端，经筛分后筛下物料落入其下缓冲仓，并与筛上大颗粒物料通过粉碎机进一步粉碎后的粉磨料一起落入预热仓内，储放在喂料仓内的预干脱硫石膏含水率控制在1%以内。
由计量螺旋秤的喂料量调整由微机根据煅烧炉末室的出料温度设定值，通过程序控制进行PID动态调整，确保出料温度的稳定。
袋式除尘器收集下来的石膏粉经星形卸灰阀，送入螺旋输送机并通过斗式提升机送入FC—石膏煅烧炉内，布袋除尘器过滤后的废气（此时粉尘浓度大约30mg/m3）则由主引风机经排气囱排入大气中。
干燥后的物料和收集的粉尘一起进入FC—分室石膏煅烧炉进行煅烧处理.
FC—分室石膏煅烧炉是一种应用流态化技术煅烧高含水率化学石膏的高效节能设备。FC—分室石膏煅烧炉以过热蒸气作热源进入煅烧炉后，通过列管热交换器，把热量传递给脱硫石膏，使二水石膏脱去部分结晶水变成半水石膏。
FC—分室石膏煅烧炉为分室石膏煅烧装置，底部有活化风换热器和多孔板，在床层内装有大量加热管，管内加热介质为过热蒸气，热量通过管壁传递给管外处于流态化的石膏粉，使石膏粉脱水分解。在煅烧器上部，装有内置式高效旋风子，汽体离开流化床时夹带的粉尘90%被这些装置捕收并重新返回至炉内，热湿气体则通过管道与预干燥工段的旋风分离器湿气汇合进入二次布袋收尘器。在煅烧器下部，设有流化风室并有在线排渣装置，可实现不停产清渣，在线清除流化床底部积渣带来的危害，确保核心设备的开车率，与一般沸腾炉相比，具有开车时间长，无需停产卸炉清渣，生产线的产量和产品质量得到了保证。
出炉后的半水石膏粉经由在线取样器进入均热仓，均热处理后的石膏再进入改性磨改性处理。
改性后的物料可采用流态化冷却装置冷却处理。
最后由斗式提升机输送至钢制成品仓陈化缓储存。
陈化充分后的建筑石膏质量稳定，可散装出厂或经包装机包装后袋装入库。
生产线的除尘采用集中除尘的方式，即干燥过程和煅烧过程产生的粉尘集中设计为一布袋除尘器处理，除尘效果好，在改性磨处设计布袋除尘器，成品仓顶设计仓顶除尘器。尾气排放粉尘浓度可控制在30mg/m3以内。
生产线设计一个主排放烟囱，排放物为水蒸气，对环境没有污染情况发生。
系统热源在干燥换热器和FC—分室石膏煅烧应用后排放的高温冷凝水，再利用闪蒸技术回收利用。可提高系统冷源利用率。
整个生产线压缩空气集中生产，可应用于除尘系统和其他气动系统。
整个系统电控采用ABB的DCS集散控制系统，自动化程度高。
三． 控制系统描述：
3.1车间电力拖动及控制：
电机拖动：
低压电机45KW及以上电机采用减压起动。需要调速的电机，均采用变频调速。电动机保护采用断路器及热继电器保护。
控制方式和控制水平：
采用DCS控制方式，中央控制室设有计算机工作站。设备控制采用控制室优先方案，各受控设备均可由DCS和机旁手动两种方式操作，并装有机旁按钮盒。各MCC柜上设有“遥控”，“就地”，“检修”三位置转换开关。当转换开关处于“遥控”位置时，该设备由中控室DCS操作，当处于“就地”位置时，该设备由机旁按钮盒上的“起”“停”按钮控制，以便试车、检修时，在机旁操作。当处于“检修”位置时，就地及中控均无法开动电机，设备处于停车状态。设备在运行时，无论转换开关处于“遥控”位置，还是“就地”位置，机旁按钮盒上的“停”按钮都能将正在运行的设备停下来，以便在紧急情况下保护人员、设备安全。
3.2生产过程控制：
设计原则及方案：
为满足现代化石膏生产线的工艺要求，保证工艺设备可靠运行，稳定工艺参数，保证产品质量，节约能源，提高生产线的运转率。本工程采用技术先进，性能可靠的ABB公司的DCS控制系统，对生产线集中监视、操作和分散控制，可有效提高电控设备的可靠性和可维护性，实现控制、监视、操作的现代化。由于采用开放的通讯协议，工厂管理系统（MIS）可以方便地连接到DCS系统，使管理人员能随时掌握工厂生产的实际情况，实现管理现代化。
DCS系统概述:
DCS系统，设操作员站和工程师站。
操作站主要功能为：
1）具有动态工艺设备状态显示和工艺参数显示的工艺流程图；
2）工艺设备组和单机起停操作面板以及设备运行状态显示；
3）工艺参数操作面板和工艺参数分组显示；
4）工作参数适时和历史趋势曲线显示；
5）调节回路的详细显示及参数调整；
6）工艺状态报警总貌显示和详细显示；
7）报警报告及工艺参数报表打印；
8）当生产线发生报警时，可显示和记录相关参数、显示报警处理提示，便于及时排除故障。
9）控制系统状态显示；
应用软件:
控制系统应用软件是实现现场控制站、操作站和管理计算机功能的重要软件，需要在清楚了解生产线工艺特性、设备特性和控制系统软件、硬件特性的基础上进行开发和调试。
逻辑控制软件功能
对工艺线上的所有电机，电动阀，电磁阀等工艺设备，根据操作站上显示的流程图和操作面板，采用键盘及鼠标操作，通过现场控制站完成设备组选择、设备组逻辑联锁起停，单机起停，紧急停车和故障复位等。
过程控制软件功能
对工艺线上的所有温度、压力、流量、阀门开度、物料料位、速度、电流等进行检测、显示、报警，对被控阀门、速度等进行操作，对重要工艺参数进行调节、记录。
3.3过程控制回路:
工艺过程参数进行自动调节的主要回路分述如下：
烘干系统的自动控制分为以下几个部分：
1）烘干机入口风温的调节：为控制稳定的供热量，在提供热风的管路上装有风温控制系统。通过检测风机入口的风温，调节蒸汽电动阀的开度。当出口风温下降时，自动开大蒸汽阀，增加一次热风的温度，提供给烘干机的热量就增加，出口风温也会随着升高，达到设定的温度。反之就关小，降低高温风的温量。
2）烘干机进料量的调节：当烘干机上的电动调风阀在设定的开度时，热风温度一定，总供热量也一定，这时气流干燥机的产量由调节供料量来稳定。烘干机的供料由调速定量皮带秤提供，当供料量一定时，通过检测烘干机出口的风温变化，调节热风管路上电动阀的开度，以稳定烘干机的出口风温，从而稳定干燥机的工作温度，进而稳定干燥机的产品质量，在热风供热量和干燥机进料量都稳定的情况下，干燥机的出口料温必然稳定，从而使烘干机工作达到正常工况的要求范围。
3）烘干系统风压调节：在干燥机、旋风分离器以及除尘器出口均设有压力检测元件，风压系统的控制由引风机风门的电动执行器完成。通过调节引风机风门的开度大小，调节整个系统的风压，以保证烘干机上部为设定负压值，进而保证整个系统在正常的压力下工作。
煅烧系统的自动控制分为以下几个部分：
1）FC-炉供热量的调节：通过检测FC-炉进口的热风温度，同时调节煅烧炉的蒸汽流量，从而调节煅烧炉的供热量。当出口石膏粉的温度下降时，增加蒸汽的流量，提供给FC-炉的热量就增加，出口石膏粉的温度也会随着升高，达到设定的温度。反之就关小，降低蒸汽的流量。这一调节过程由程序执行，在操作过程中能保持供热量的稳定。
2）FC-炉风压的调节：为控制稳定的风压，在FC-炉上部的旋风器的出口管路上设有风压控制系统，FC-炉进料口上部的风压是由出口管路上的电动闸阀控制的，只有保证FC-炉上部为微负压，才能保证整个系统没有粉尘溢出，旋风器的工作正常。通过自动调节闸阀的开启度使该点的压力稳定。
3）FC-炉进料量的调节：当FC-炉热风管路上的电动阀在设定的开度时，蒸汽流量一定，总供热量也一定，这时FC-炉的产量由调节供料量来稳定。FC-炉的供料由调速定量皮带秤提供，当供热量一定时，通过检测FC-炉出口的料温变化，调节螺旋秤的喂料量以稳定FC沸腾炉的出口料温，从而稳定FC-炉的工作温度，进而稳定FC-炉的产品质量。在FC-炉供热量和FC-炉进料量都稳定的情况下，FC-炉的出口料温必然稳定，从而使FC-炉工作达到正常工况的要求范围，石膏粉的质量也必然稳定。
3.4系统报警的设置:
FC-炉出口料温应控制在145—150℃。当温度达到170℃时，系统会自动执行保护程序，同时系统报警。
当FC-炉煅烧室的料位超出设定的正常值时，系统报警。
自控技术的先进性:
根据项目DCS系统的控制要求，采用ABB公司具有世界领先水平的全能综合性开放控制系统。结合工程现场工况，系统选型时充分考虑到了如下要求：
A 系统的可靠性:
系统将完全将提供各种完善可靠的功能，以满足工艺运行工况的要求。为确保整个工艺装置安全、连续、稳定高效运行，控制系统采用分布式结构，开放通讯网络。
B 系统的操作性:
工程师站具备操作员站的一切功能，操作员站可冗余使用，即任何一台出现故障时，其功能都可以在其它操作站上实现。
C 系统的维护性：
系统的设计采用诊断至模件级的自诊断功能，使其具有高度的可靠性，其范围包括主机、网络、电源、控制器、I/O卡件直至I/O点。系统提供两种诊断方式：软件诊断或硬件诊断。便捷的诊断方式使得维护人员能迅速发现故障并消除故障。系统内任一组件发生故障，均不会影响整个系统的工作。
D 系统的开放性：
系统具有灵活的通讯协议配置，支持多种协议标准：TCP/IP、Modbus、Can、Profibus DP/PA、Foundation Fieldbus、Hart；OPC、DDE、API等等，可方便地与工厂生产管理信息系统、现场分析化验终端及其它系统或现场总线仪表互连。
E 系统的扩展性：
系统采用分布式网络结构，用户可以方便地增加网络站点。工业以太网上最多可挂接100台操作员站，100对现场控制器，主干网以太网（遵循TCP/IP协议)，通讯速率为10Mb/s /100Mb/s；Profibus DP总线通讯速率为12Mb/s，一条 Profibus DP总线上最多可挂接125个从站。
F 系统的实用性：
系统在技术上、设备上成熟可靠。在国内外各行各业都得到了广泛应用，具有十年以上的实际运行经验。系统可利用率为99.99%。
G 系统的安全性：
系统网络结构采用分级方式，控制网与厂局域网、MIS网采用网关隔离，网关中可设置防火墙，以防止病毒袭击。控制系统设置用户数据访问权限管理。
四． 运行参数
4.1生产原料要求：
原材料： 脱硫石膏
脱硫石膏品位： 〉85%
附着水含量： 《15%
粒度 80目筛余<10%
Na2O ≤0.02%
K2O ≤0.02%
Cl- ≤300ppm
4.2设计产品标准
产品质量执行国家标准GB/T9776-2008《建筑石膏》中的技术指标测试方法
4.3蒸汽消耗:
热源名称： 蒸汽
压力： 0.6-1.6MPa
温度： 180℃~260 ℃
消耗大约: 450~550kg蒸汽/ 吨半水石膏
4.4电力消耗:
电力： 380V~10% 50Hz~1
消耗大约： 15 -18 Kw.h / 吨半水石膏
4.5岗位定员:
上料工 1人/班
中控操作工 1人/班
五． 特点简介：
5.1产品质量优异
二步法工艺，慢速煅烧类型，分室温度独立在线控制，产品相组成中基本为半水石膏相。
5.2节能
流态化技术设备，以及根据不同煅烧阶段的温度差，综合利用蒸汽潜热的余热回收利用技术，从而降低乏汽的排放温度，保证系统节能。
5.3环保
采用蒸汽为热源，避免燃煤系统的污染。采用布袋除尘，粉尘收集系统达标排放。
5.4自动控制程度高
采用ABB公司的DCS控制系统。
六． 工程应用：
一条时产20吨半水石膏的蒸汽型FC分室煅烧系统目前已应用于圣戈班（印度）工程。