8.纸面石膏板生产工艺技术-石膏煅烧.docx

第八章爆烧和燃烧炉1 .介绍锻烧是在高温下长时间保持-•种物质直至其分解的过程，通常伴 随着气体（通常是水或二氧化碳）的析出石膏经过锻烧，其锻烧产物在建筑工业中使用了几千年石膏被 用来粉刷一些埃及金字塔的内墙，也被用来铺满周围的人行道锻烧过程的基本原料为硫酸钙二水合物（石膏）：CaSO4.2H2O当石膏燃烧后石膏生产用于建筑行业，通常燃烧所得的是失去 1%分子的水：CaSO4.2H2O 典. CaSO4. ^H20 + 1V2H2O石膏技术课程的这个模块考察了燃烧过程中所涉及的工艺，过去 燃烧石膏所用的设备和现代锻烧设备2 .烦烧原理般烧是在高温下长时间加热一种材料的过程这个过程导致物质 随着气体（通常是水、二氧化碳等）的演化而分解锻烧的一个经典例 子是从石灰石（碳酸钙的自然形式）中生成石灰（CaO）,并伴随着二氧 化碳（C02）的过程CaCCh hcal aO + CO2CaSO4.2H20Gypsum杂质CaSO4.^H2OHcmihydratc在我们自己的工业中，我们关心的是石膏的热分解与水的演变:CaSC)4Soluble or InsolubleAnhydriteCaSO4.2H2OResidual gypsum 杂质该工艺每天运行24小时，每个窑每小时生产1吨硅灰石石膏。

3.1.1.2罗伯顿燃烧窑诺丁汉郡的Cropwell Bishop在20世纪初建造了两座窑，用来 生产石膏它们是砖砌的，直径约20英尺，高15英尺（见草图）启动（活板门开启）锻烧（活板门关闭）锻烧窑是手动在内部堆满了 5”的矿石，然后用煤炭火点燃，六格栅 和锻烧炉允许与顶部加热到1000°C前门打开（这花了 1%小时）Roberton kilnExhaut然后门就关上了，热气体被迫通过矿石层，通过加气的盒子流回外面的烟道进入大气层Roberton kilnExhaust gases锻烧3天后，锻烧后的矿石通过两扇大门被人工从锻烧窑中移除 3天的锻烧过程消耗了 11吨煤，从80吨岩石中产生了约60吨石膏3.1.2平锅燃烧窑最早的锻烧设备是平锅锻烧窑，该锻烧设备在各地均有使用从 本质上讲，它们由直径可达20英尺的大型浅容器组成，这些容器安 装在火栅上方，并配有缓慢旋转的搅拌器锅里的材料的深度因工厂 而异，在6英寸到2英尺之间这些锅有时成对使用，第一个锅在较 低的温度下工作，第二个锅在较高的温度下工作这些燃烧窑在这个过程中使用了大约80年，“锅屋”就像来自地狱的幻象，巨大的“大锅”冒着泡，冒着汽;到处都是尘埃云和令人窒息的煤炭燃烧的气味。

尽管如此，当地结核病医院的病人被带到那里缓解呼吸困难也不是什么新鲜事!！3.1.3.旋转锻烧炉在有的工厂中，使用转炉燃烧石膏的工厂也有，有两个相同的转 炉，每小时生产约3.5吨石膏然而，旋转窑在其他国家被广泛使用尤其是用于生产石膏Rotary Kiln有一种旋转般烧窑它们长约10英尺，直径约5英尺，用磨碎 机（75%<100目）的热产品供料加热是由外部护套内的两个燃油燃烧器进行的，即间接加热目前用于石膏锻烧的旋转窑大多是直接烧制的，窑内空气流速较 高由于这个原因，他们喂以石膏压碎至＜40毫米，以尽量减少灰尘 的结转这种块状石膏倾向于产生一种材料，这种材料的外部可能是 死燃烧的（不溶硬石膏），而颗粒的内部可能是生石膏因此，最终产 物通常是40%左右的硬石膏到60%的半水合物3.1.4锻烧炉3.1.4.1锻烧炉历史最早的燃烧炉是从平底锅烧制而来的燃烧体深度由150-600 mm增加到2.5 m左右，并加盖控制粉尘损失尘埃和蒸汽被风扇抽 到除尘器，几乎一夜之间，锻烧室呈现出不同的外观Early batch kettle这些早期的锻烧炉仍然是批量操作的，产品的质量在不同批次和 不同的操作人员之间会有很大的不同，因为他们每次都要在相同的温 度下倾倒燃烧炉里的东西。

Batch Kettle (Diagrammatic)Typical temperature cycleBatch kettle Calcination随着对石膏和板材的需求增加，间歇式水壶的压力也随之增大 它们的容量受到大小和表面积的限制，热量可以通过表而积传递到锻 烧体中下一步是引入连续锻烧炉，在提高炉的生产能力的同时，产品质 量明显更加一致下图是标准的石膏连续性锻烧炉的布局和典型的相关设备将磨 碎的矿物螺杆送入矿仓，同样，将磨碎的矿物螺杆从矿仓旋出，通过 旋转阀旋进釜内其他的送料方法，如空气滑移输送机和链条也被使 用为了保持燃烧反应条件的均匀性，需要尽可能均匀的给料速率所示为连续锻烧操作方法设置的炉如图所示，保持“沸腾”矿物 的恒定高度，从而使燃烧的物质持续流过溢流堰，进入热坑Standard Continuous Kettle3.142燃烧炉部件燃烧炉的各种部件有：•搅拌器:这是为了确保石膏不能在炉内凝固和堆积，并增加热量 传递，特别是通过炉底部搅拌装置没有显示在图表中，但由三 对手臂连接到一个中心轴，旋转约30转/分钟然而，炉内物质 的搅动主要是由锻烧过程中整个锻烧过程中释放的蒸汽提供的。

应该注意的是，底部的手臂在搅拌器轴上与别人的不同之处在于， 它遵循在水壶底部的轮廓和形状提供了与犁棱角清洁和链拖累炉 底部，保持这一重要传热面积清洁和活跃许多拖链的安排已经 使用，但重要的是拖和保持清洁整个炉底部炉内石膏许多不均 匀是由于温度过高接近壳和交又管;良好的机械搅拌和底部拖曳 有助于提高灰泥的均匀性和质量•燃烧室：这主要是为了燃烧提供燃烧热的石油或天然气，其次 是为了提高燃烧质量，尤其是在燃烧石油时，并减少燃烧石油时 的火焰辐射燃烧室包括耐火内衬室和燃烧器通常提供两个位 置的燃烧器，“低火”用于在运行开始时缓慢加热炉，“高火”用于为 生产提供恒定的点火速率燃烧室提供高强度燃烧和短火焰这 确保了油完全燃烧与最低比例的过剩空气燃烧时的大部分火焰 保留在燃烧室中，因此火焰对炉底的辐射降低天然气，石油和 双燃料燃烧器都使用有一些旧炉子也使用煤炭;在这样的炉上自 然使用特殊的加火器而不是燃烧器热量提供给炉子,无论是石油、 天然气或煤，约30%是损失了（主要是烟气堆栈）,20%是用来加热 矿物锻烧温度（约160摄氏度）,10%需要锻烧反应和蒸发水约40% o•烟气循环:标准石膏炉的示意图显示了气体通过炉的路径。

来 自燃烧室的热气体上升并与返回的气体混合然后，这种混合物 通过炉的一侧，通过第一排管子等等，直到它离开第三排管子 然后气体进入排气扇，然后被分成两部分一部分气体被排到大 气中，另一部分回到炉的底部部分废气再循环的原因是为了降 低燃烧室燃烧产物接触炉底前的温度这使得燃烧器可以在最小 的过量空气的情况下运行，从而获得较高的热效率，而不会使炉 底受到过高的温度•热传递：通过测量循环气体的温度降，就可以计算出由炉的各 个部分传递给石膏的热量这些计算表明，在典型的试验中，向 石膏输送的热量有44%通过炉底，56%通过炉管和炉侧底部主 要通过火焰和侧壁的辐射吸收热量炉的管道和侧面主要通过热 气体的对流来吸收热量•炉底部:炉底将高比例的热量输送到石膏中，并承受炉壳上的最 高温度因此，它成为炉子上最关键的部分，并决定炉的最大输 出底部由30毫米钢板制成，而壳体结构厚度为10毫米•蒸汽和除尘:石膏水平保持在0.5至1.5米之间到炉顶部.石膏 燃烧释放的蒸汽通过炉顶部直径约0.5米的通风口排出，然后进 入名为排气的管道当蒸汽上升到蒸汽烟囱时，不可避免地会产 生大量的粉尘，而蒸汽和粉尘的结合会导致袋式除尘器或静电除 尘器堵塞，在静电除尘器中，大量的粉尘会被收集并返回到除尘 器中。

从一个剧烈沸腾的炉中，在500公斤/小时的时候，排气烟 囱上的灰尘损失可能高达500公斤/小时，因此除尘器必须能够处 理非常大的负载从烟道气烟囱出来的热气流，经常从排气口进 入集尘口，以确保不接近集尘口内的露点条件这通常被称为“扫 气”•优化操作和设置最佳性能:就燃烧而言，如果燃烧是完全的， 则应根据燃烧产物中氧、二氧化碳或一•氧化碳的测量结果，使用 最少的过量空气零一氧化碳的环境应该永远是主流理想情况 下，在炉底下的燃烧室燃烧后，二氧化碳浓度应大于11 %或12%, 如果读数明显较低，这要么意味着某处有漏气，要么是燃烧室的 过量空气过高氧含量应该小于5%理想情况下应该小于2%对于 压力分布，应调整再循环阻尼器，使系统负压最小理想的情况 是在水壶上方的回流气体再循环管道中安装・50mm的水位表在 燃烧室中，-120至-250毫米的水位表是理想的;燃烧室和燃烧室 的精确数字各不相同应该控制最低限度的冷空气漏入炉子关 于烟气再循环，建议通过管道的50%的气体进行再循环，其余排 放到大气中再循环气体与燃烧产物混合，降低了炉底局部的气 体温度，因此在炉底温度不超过470度的情况下，可以获得较高 的烧成率和炉输出量。

•热效率:为了节约能源和降低运营成本，必须对所有炉子进行 定期测试，以确定其效率热效率很容易由下列公式计算出来热效率=理论热需求量x 100%热消耗= 113() G + 5673 W + (200 + 0.58G) (Td・Tf) x 100%每吨材料的热量消耗量…千卡什么是：G =石膏纯度-残余石膏(%)w=进入锻烧炉前石膏水份含量(%)Td =排料温度(°C) Tf =进料温度(°C)定期的热效率测试将显示效率逐渐下降，然后可以采取补救措施应该指出的是，所有可能被引用的炉子热效率的数据都是在稳态 运行条件下得到的•炉子排气热回收：炉子排气温度通常在350 - 400摄氏度之间 这种排气含有供应给炉子的燃料中20%到30%的热量这种热量 的很大一部分可以用在磨床上热量带走了矿物质中的游离水分， 提高了它的温度3.1.5锻烧加工3.1.5.1批次燃烧在这类燃烧过程中，在25-40分钟的时间内，将约20吨40度 左右的低温矿物加入到炉中，慢慢升温至150-165度的燃烧温度 这个过程花了 1.5之间和2个小时时间的锻烧石膏的质量几乎是完整 的然后，热石膏通过一扇门被排放到一个叫做“热坑”的煤坑里。

间 歇式锻烧的缺点是产品的需水量对矿物中氯离子的含量敏感，即高氯 化物导致低需水量，低氯化物导致高需水量对于石膏板厂来说，这 常常导致板材干燥成本和质量的显著变化产品一致性比连续过程中 更难维护待锻烧石膏排出的质量倾倒入热坑(约需4分钟)并关闭出料口后， 再将20吨石膏矿物入锅，开始下一批生产3.1.5.2连续性燃烧2.1硫酸钙的相硫酸钙可以以以下几种形式存在：2.1.1二水石膏石膏是硫酸钙(CaS04)与两分子水(H20)结合，化学上称为硫酸 钙二水合物：CaSO4.2H2O除了被称为“石膏”，它还有许多其他的名称，其中一些与它所形 成的特定晶体形状有关这些其他的名字包括：05石膏石石膏粉雪花石膏透明石膏纤维石膏化学石膏石膏副产品脱硫石膏烟气石膏2.1.2.半水石膏半水石膏是硫酸钙结合％水分子和化学描述硫酸钙半水化合物：CaSO4J/iH2O半水石膏在工业上也有许多名称，包括： 石膏 熟石膏 锻烧石膏 石膏粉 烧石膏业界公认的半水合物有两种不同的物理形式：SUftdAxd 。