產(chǎn)品詳情
年產(chǎn) 10 萬噸磷石膏粉生產(chǎn)線工藝方案
一
、項目提出的背景
項目建設(shè)背景
磷石膏粉原料充足
從 2003 年起,國家發(fā)改委審批的新建燃煤電廠,如果燃煤含硫達(dá) 0.7%以上,就必須安裝
煙氣磷裝置;已建成的燃煤電廠也必須要逐步安裝煙氣磷裝置；因此,至 2007 年底,我國已有
2.7 億千瓦的燃煤發(fā)電機(jī)組安裝了煙氣磷裝置；而到 2017 年,我國已有 9 億千瓦的燃煤發(fā)電
機(jī)組安裝煙氣磷裝置,其中 88%的煙氣磷裝置是采用石膏濕法煙氣磷系統(tǒng)(即 WFGD);根據(jù)
我國電煤的含硫量,因此,每年將要排放數(shù)億噸濕法磷的副產(chǎn)品
——
磷石膏。
未處理磷石膏對環(huán)境的影響
巨量的磷石膏排棄而得不到利用,只是將廢氣污染轉(zhuǎn)化成廢渣污染,酸化土壤和地下水。
建立化學(xué)石膏排放場地,不僅要占用大量土地,而且每噸還需投資數(shù)十元,再加上運輸費用,這
對企業(yè)也是
一
個不小的負(fù)擔(dān)。因此磷石膏等化學(xué)石膏的綜合利用已是迫在眉睫的任務(wù)。
磷石膏綜合利用的政策導(dǎo)向
目前已經(jīng)將磷石膏深加工產(chǎn)品列入《資源綜合利用目錄》(2008 年)版,這不僅在稅收上
支持磷石膏的綜合利用,而且對磷石膏的綜合利用進(jìn)行了定性,成為國家建設(shè)資源節(jié)約型社
會的重要
一
環(huán)。
項目建設(shè)的必要性和意義
在石灰石石膏濕法磷過程中,每吸收
一
噸二氧化硫就要產(chǎn)生 2.7 噸磷石膏。截止到 2017
年我國將有 9 億多千瓦的燃煤發(fā)電機(jī)組安裝煙氣磷裝置;根據(jù)我國電煤的含硫量,因此在
2017 年之后,每年將要產(chǎn)生數(shù)億噸濕 法磷的副產(chǎn)品
——
磷石膏。 總之,本產(chǎn)業(yè)對于節(jié)能減
排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、清潔生產(chǎn)、實現(xiàn)燃煤電廠廢渣零排放、建設(shè)資源節(jié)約性社會有著極其
重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)意義。
綜上所述，我國不僅擁有大量磷石膏原料，而且在政策方面大力支持對磷石膏的綜合利
用。因此實施該項目正是跟隨全面創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的腳步，不僅能夠帶動地方經(jīng)濟(jì)
發(fā)展，對環(huán)境保護(hù)也起到至關(guān)重要的作用。
磷石膏的應(yīng)用
我國是磷石膏排放量大國，也是磷石膏應(yīng)用研究、應(yīng)用較多的國家?，F(xiàn)已將磷石膏用于
水泥緩凝劑、紙面石膏板、建筑石膏、抹灰石膏，石膏砌塊、石膏墻板、化工原料、道路
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路基、礦山填充、陶瓷生產(chǎn)、石膏纖維生產(chǎn)、土壤改良等工業(yè)副產(chǎn)石膏的應(yīng)用領(lǐng)域。
二、生產(chǎn)線介紹
（
一
）工藝要求：
1.1 生產(chǎn)能力：≥13.7 噸/小時β型半水石膏粉。
磷石膏原料附著水:10%
-
35%。
處理原料：20 噸左右/小時。
1.2 產(chǎn)品質(zhì)量：按照《建筑石膏》國標(biāo)（GB/T9776
-
2008）執(zhí)行，滿足石膏砂漿、石膏
砌塊等石膏建筑用品用粉要求。
1.3 環(huán)保要求：符合國家環(huán)保要求（粉塵排放≤20mg/m
3
，無污水排放，無有害氣體排
放）。
1.4 熱源條件：燃煤，熱值≥5000kcal。
（二）工藝方案：
利用煤作為熱源，導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)；采用烘干、煅燒兩步法工藝。
2.1 工藝流程圖：
2.2 工藝順序介紹：上料鏟車將原料送入 1 號進(jìn)料斗，進(jìn)料斗配備振打電機(jī)和 2 號皮帶
稱，2 號皮帶稱會根據(jù)預(yù)先輸入設(shè)計好的參數(shù)進(jìn)行送料，誤差不超過 0.5 噸/小時。
磷石膏原料通過 4 號皮帶輸送機(jī)進(jìn)入 5 號槳葉干燥機(jī)，槳葉干燥機(jī)適用于利用導(dǎo)熱油、
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蒸汽等介質(zhì)進(jìn)行烘干。
經(jīng)過烘干后的原料通過 6 號提升機(jī)進(jìn)入 7 號磷石膏煅燒爐內(nèi)煅燒，該煅燒爐采用流態(tài)化
煅燒，保證了煅燒的均勻性。
煅燒后的半成品進(jìn)入 8 號磨機(jī)改性粉磨，再通過 9 號提升機(jī)進(jìn)入 10 號成品倉。在成品
倉陳化 3 天后，11 號雙嘴包裝機(jī)完成包裝。
生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵主要來源有三處，第
一
處為烘干階段，由 13 號旋風(fēng)分離器和 14
號脈沖布袋除塵器進(jìn)行處理，過濾出的磷石膏再通過 15 號螺旋輸送機(jī)回到槳葉干燥機(jī)內(nèi)。
第二處為煅燒階段，由 16 號旋風(fēng)分離器和 17 號脈沖布袋除塵器進(jìn)行處理，過濾出的磷石
膏再通過 19 號刮板輸送機(jī)回到 6 號提升機(jī)。第三處為氣流輸送階段，粉塵通過 21 號倉頂
除塵器處理，確保生產(chǎn)車間無粉塵排放。
2.3 組成部分
該設(shè)備由原料系統(tǒng)、預(yù)干燥系統(tǒng)、煅燒系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、成品儲
存系統(tǒng)組成，各工段以提升輸送、管道等相連接，最終將二水磷石膏煅燒為合格的半水石
膏。
2.3.1 原料系統(tǒng)：
原料系統(tǒng)是供給設(shè)備磷石膏原料的，主要有上料斗、輔助振動器、計量皮帶、原料輸送
帶、除鐵器、濕料喂料器及電控部分等組成。它的作用是按設(shè)備的煅燒要求，根據(jù)原料濕
度和流量，輸送給設(shè)備相應(yīng)的二水石膏原料。
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2.3.2 預(yù)干燥系統(tǒng)：
在熱源使用導(dǎo)熱油的前提下，預(yù)烘干系統(tǒng)采用槳葉烘干機(jī)進(jìn)行原料干燥。該機(jī)主要由 W
形殼體和兩根空心槳葉軸及傳動裝置組成，中空軸上排列有中空葉片，機(jī)體內(nèi)壁、葉片及
空心軸采用 16 錳鋼或 304 不銹鋼材質(zhì)，保證耐熱、耐腐、不開裂。
其烘干流程如下：原料從計量皮帶送入槳葉干燥機(jī)后，導(dǎo)熱油通過槳葉干燥機(jī)的內(nèi)壁及
槳葉表面，將熱量傳遞給原料，同時持續(xù)緩慢的旋轉(zhuǎn)攪拌，使原料受熱更加均勻；原料隨
著槳葉旋轉(zhuǎn)，不斷地蒸發(fā)水分，同時向出料口推進(jìn)；原料預(yù)干燥完成后，通過提升機(jī)進(jìn)入
下
一
環(huán)節(jié)
--
煅燒。蒸發(fā)出來的水份通過排濕風(fēng)機(jī)排出，但是在排濕過程中，會有小部分粉塵
隨著負(fù)壓空氣出來，所以需要引入旋風(fēng)分離器及脈沖布袋除塵器，做到粉塵無排放的目的；，
旋風(fēng)分離器和布袋除塵器過濾出來的粉體，通過輸送設(shè)備再次進(jìn)入槳葉干燥機(jī)再次利用。
2.3.3 煅燒系統(tǒng)：
經(jīng)過長期實踐，并結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化改造，該改造工藝對主煅燒流程采用
典型的分室石膏煅燒工藝，用分室石膏煅燒爐替代回轉(zhuǎn)窯，在節(jié)約占地面積的同時，也降
低了能耗。
概述如下：
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分室石膏煅燒爐是
一
種應(yīng)用流態(tài)化技術(shù)煅燒高含水率化學(xué)石膏的高效節(jié)能設(shè)備。以導(dǎo)熱
油做熱源進(jìn)入煅燒爐后，通過管道式熱交換器，把熱量傳遞給石膏，使二水石膏脫去部分
結(jié)晶水變成半水石膏。
分室石膏煅燒爐為分室石膏煅燒裝置，底部有活化風(fēng)換熱器和多孔板，在床層內(nèi)裝有大
量加熱管，管內(nèi)加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，熱量通過管壁傳遞給管外處于流態(tài)化的石膏粉，使石
膏粉脫水分解。在煅燒器上部，裝有內(nèi)置式高效旋風(fēng)子，汽體離開流化床時夾帶的粉塵大
部分被這些裝置捕收并重新返回至爐內(nèi)，熱濕氣體則通過管道與預(yù)干燥工段的旋風(fēng)分離器
濕氣匯合進(jìn)入二次布袋收塵器。
2.3.4 供熱系統(tǒng)：
項目所需熱源全部為煤炭，熱值≥5000kcal。燃料自料斗落在爐排前部，隨著爐排運轉(zhuǎn)，
通過爐內(nèi)設(shè)置的二次風(fēng)噴出的二次風(fēng)氣流，從而擾動煙氣氣流程及補(bǔ)充所需空氣，煙氣
在前、后拱間的喉部能形成渦流與空氣充分混合，并加熱前拱、改善著火條件，經(jīng)拱上
部出口煙窗進(jìn)入兩翼對流管束，通過前煙箱進(jìn)入螺紋煙管，經(jīng)過省煤器、除塵器，由引
風(fēng)機(jī)引至煙囪排出。
技術(shù)特點
（1）采用拱型管板與螺紋煙管組成鍋筒，使鍋筒由準(zhǔn)鋼性體變?yōu)闇?zhǔn)彈性體結(jié)構(gòu)，取
消了管板區(qū)的拉撐件，減少了應(yīng)力。煙管由兩回程改為單回程，解決了管板裂紋的難題。
（2）鍋筒下部由于交叉布置了上升管排，消除了鍋筒底部的死水區(qū)，使泥渣不易沉
積，鍋筒高溫區(qū)不直接受火焰輻射熱，預(yù)防了鍋爐鍋殼下部鼓包。
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（3）采用高效傳熱螺紋煙管，獲得了強(qiáng)化傳熱效果，達(dá)到鍋爐升溫、升壓快的特點，
提高了鍋爐的熱效率。
（4）結(jié)構(gòu)緊湊，與同類型鍋爐比較，外形尺寸小，節(jié)省鍋爐房基建投資。
（5）運行穩(wěn)定、調(diào)整方便、出力足。
（6）采用螺紋煙管強(qiáng)化傳熱，提高了傳熱系數(shù)和熱效率，由于煙氣在管內(nèi)有擾動作
用，煙管內(nèi)不易積灰，起到自清掃的作用。
（7）爐膛內(nèi)采用了耐熱混凝土整體澆注的高效節(jié)能爐拱，改善了生物質(zhì)顆粒著火條
件，采用了獨立風(fēng)室，達(dá)到了合理布風(fēng)，使?fàn)t膛內(nèi)形成
一
個有利于燃燒的空氣動力場，
從而擴(kuò)大了煤種的適應(yīng)性。
（8）鍋爐的爐拱、出口煙窗部分均有
一
定除塵作用。使鍋爐的原始排塵濃度控制在
標(biāo)準(zhǔn)以下，保證了鍋爐煙塵排放達(dá)到國家環(huán)保規(guī)定的指標(biāo)。
（9）分層給料燃燒原理是，燃料在料斗內(nèi)經(jīng)燃料調(diào)節(jié)板，通過轉(zhuǎn)動的滾筒給料器、
撒播在鋼制篩分器上，由篩分器將燃料按大、中、小顆粒均勻地撒布在運行的爐排上，
使進(jìn)入爐膛的燃料形成下大上小、均勻平整、松散透氣的煤層。這樣燃料顆粒之間的間
隙得以保留，減少了通風(fēng)阻力，增加了單位面積的通風(fēng)量，使燃料著火提前，氧化反應(yīng)
增加，燃燒速度加快，鍋爐出力高。
2.3.5 除塵系統(tǒng)：
該生產(chǎn)線屬于全封閉式運行模式，采用先進(jìn)的旋風(fēng)分離和脈沖布袋除塵兩種工藝。該工
藝為多級除塵，主要由旋風(fēng)分離器、脈沖布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)、等設(shè)備組成。
旋風(fēng)分離器
生產(chǎn)線工作時產(chǎn)生的含塵氣體首先進(jìn)入旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器的分離效果：在設(shè)計壓
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力和氣量條件下，均可除去≥10μm 的固體顆粒。在工況點，分離效率為 99%，在工況點
±15%范圍內(nèi)，分離效率為 97%。正常工作條件下，單臺旋風(fēng)分離器在工況點壓降不大于
0.05MPa。
旋風(fēng)分離器采用立式圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)部沿軸向分為集液區(qū)、旋風(fēng)分離區(qū)、凈化室區(qū)等。旋
風(fēng)分離器適用于凈化大于 1
-
3 微米的非粘性、非纖維的干燥粉塵。它是
一
種結(jié)構(gòu)簡單、操
作方便、耐高溫、設(shè)備費用低的凈化設(shè)備，旋風(fēng)除塵器在凈化設(shè)備中應(yīng)用得最為廣泛。
脈沖布袋除塵器
除塵器本體由鋼結(jié)構(gòu)框架、箱體、灰斗、濾袋和袋籠等組成。除塵效率可達(dá) 99.99%。
其工作原理是含塵煙氣由除塵器的進(jìn)風(fēng)均流裝置進(jìn)入上箱體，當(dāng)濾袋上的粉塵越積越
多，設(shè)備阻力達(dá)到限定的阻力值時，由清灰控制裝置按清灰時間設(shè)定值自動關(guān)閉
一
室離線
閥后，按設(shè)定時間程序打開電控脈沖閥，進(jìn)行停風(fēng)噴吹，利用氣體瞬間噴吹使濾袋內(nèi)壓力
劇增，將濾袋上的粉塵抖落在灰斗中，灰斗中的粉塵再由卸料器排出。排出后的高溫粉塵
通過傳輸設(shè)備再次進(jìn)入預(yù)干燥系統(tǒng)。
生產(chǎn)中產(chǎn)生的煙塵氣體，由旋風(fēng)分離器和脈沖布袋除塵器共同處理，除塵效率高達(dá)
99.99%，出口含塵量低于 30mg/m
3
，低于國家大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.3.6 控制系統(tǒng)：
西門子 Wincc7.3
-
DCS 組態(tài)中控系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)成：
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系統(tǒng)由工程師站、操作站
-
上位機(jī)（商用機(jī)或者工控機(jī)）、通訊
-
工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、控
制站
-
西門子 PLC（西門子 S7
-
200
-
Smart 或者 S7
-
300 或者 S7
-
400 或者 S7
-
1200 或者
S7
-
1500）、現(xiàn)場工作站、現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)成。
2.3.7 輸送、改性及儲存：
煅燒后的磷石膏經(jīng) 80 型鋼磨進(jìn)行改性粉磨，后由氣流輸進(jìn)入冷卻室，再進(jìn)入至成品倉。
在此石膏粉儲存 3 天以上，并得到陳化使產(chǎn)品的各項性能指標(biāo)更趨穩(wěn)定。
2.3.8 包裝系統(tǒng)：
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