李玉山 张贤辉
山东平邑开元新型建材有限公司
【摘要】本文通过对一条磷石膏回转窑煅烧生产线进行优化改造工程的介绍，总结和整理了改造前后核心设备及工艺流程的完善过程，并对改造前后的尾气排放温度变化对能耗的影响，FC-分室石膏煅烧炉结构对产品相组成的影响，关键生产过程的控制原理进行了阐述，从而说明完善的工艺流程和先进的石膏煅烧系统对业主的石膏制品工厂运营至关重要。
【关键词】磷石膏；FC-分室石膏煅烧系统；回转窑；建筑石膏；余热气流干燥；流态化煅烧
1、引言
在石膏粉的生产工艺中，采用筒式回转窑进行煅烧具有比较长的历史，然而在国内其工艺和结构方面的缺陷却从未得到彻底解决。四川一条于2007底投产的年产10万吨回转窑磷石膏煅烧生产线，至2009年8月，在一年多的生产中，一直存在着产量低、产品质量稳定性差、煅烧煤耗高的问题，直接影响了其下游生产线—年产2000万平米纸面石膏板厂的产品合格率和生产成本。2009年，该公司邀请山东平邑开元新型建材有限公司对该磷石膏生产线进行改造，将原来的回转炉煅烧工艺改造为由平邑开元新型建材有限公司自主开发的FC-分室石膏煅烧系统工艺。FC-分室煅烧系统采用了先进的流态化分室煅烧技术和利用煅烧余热进行气流预干燥相结合的先进工艺。改造后的生产实践证明，FC-分室煅烧系统令人满意地解决了该生产线存在的问题。本文介绍了这一改造工程的关键工艺环节、操作工艺参数的变化以及改造前后生产能耗和产品质量指标的改善情况，同时，对FC-分室石膏煅烧系统的工艺及控制要点也作了总结。
2、改造前后的工艺流程变化
2．1生产线改造前的生产工艺流程图及工艺概述：
原料经喂料机2和皮带机3直接喂入回转窑4，与燃煤沸腾炉5产生的高温热烟气一起顺流煅烧，再经布袋除尘器6回收煅烧产品，烟气及煅烧产生的水蒸气一起由主引风机7排入大气。成品在经过进一步粉磨后由斗式提升机10提升至成品仓11。
由于流程前端对原料磷石膏未进行有效的分散处理，使结块物料和细粉状的物料同时进入回转窑与高温热烟气（约550度）接触，导致煅烧物料受热不均，成品易产生过烧或生烧现象，产品的相组成变差，性能指标稳定性差。
由于该工艺采用的是一步法煅烧，主引风机7的排气温度达170度左右，并且未进行余热利用就直接排入大气中，排气温度过高导致了能耗的增加。
同时该系统未能实现煅烧成品的出料温度与喂料量调整的闭环控制，使得成品的质量指标变化加大，直接影响纸面石膏板生产线的稳定运行。
2．2生产线改造后的生产工艺流程图及工艺概述：
2．2. 1工艺开发沿革
生产线改造后的生产工艺为FC分室石膏煅烧系统。
FC分室石膏煅烧系统是由山东平邑开元新型建材有限公司自行研发的，在传统国内沸腾炉煅烧技术基础上，采用气流干燥加流态化煅烧技术，参考化学石膏的特性，结合国外化学石膏的煅烧技术，结合国内燃料结构特点，开发研制出的一种全新的建筑石膏煅烧系统。
流态化技术在现代工业被广泛应用，首次大规模的重要应用，由德国人winkler用于粉煤气化的气—固流化床开始的，这一方法在1922年获得专利，其第一台煤气发生炉已有较大规模（高13m，截面积12 m2）。
第一套石油催化流化床反应器于1942年在美国建成,处理能力为1700T/D。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，它的改型体至今仍是最有价值的工业流化床反应器之一，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，也是世界上将流化床技术开发转向煤化工的先驱之一。当时对流化床技术的优势（如：设备内温度均匀，可以流化细颗粒，易于连续操作等）和发展前景已有了相当深入的认识。而1955年南京化工公司的黄铁矿焙烧生产二氧化硫，1957年葫芦岛流化床焙烧精锌矿，以及萘氧化生产苯二甲酸酐等技术是我国最早使用的流化床反应器的工程实例。
1978年由杭州新型建材工业设计研究院苏兆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，原料则采用天然石膏，经粉磨后进行煅烧，产量达到5T/h的规模。但由于当时在原料粒级组成、含水率方面的变化，石膏煅烧质量稳定性差，对于高含湿物料在煅烧过程中易结团、产生堵床现象等，从而产生恶化工艺连续性的状况。
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，生产能力从3T/h—15T/h之间，运行状况良好，生产每吨建筑石膏粉的煤耗在55KG/t，电耗 28 kwh/t，使用专用导热油锅炉作为热源。
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，在化工、炼油、冶金、能源、原子能材料、轻工、生化、机械、环保等各领域中都可找到它的卓越贡献。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，笔者在参阅国内外相关专业文献的基础上，融合国内外石膏流态化煅烧设备的优点，设计建成了一条年产3万吨半水石膏粉生产线—FC分室石膏煅烧系统，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（电厂排烟脱硫石膏）、磷石膏、氟石膏、钛石膏及柠檬酸石膏。从试验结果看，该煅烧系统可以稳定生产出符合国标要求的建筑石膏粉，同时与传统煅烧系统相比较，投资省，且运行成本低，节能及环保方面都达到了令人满意的效果。
2.2.2工艺流程描述
2.2.2.1原料处理
本生产线改造重新设计了原料的预处理方案。磷石膏经卡车运送至生产线附设的原料堆棚，从堆场用铲车取磷石膏原料，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两组振动器，并通过调整出料口闸板的高度和变频喂料机来适应锤片式分散机1的生产能力。
原料喂料仓下的皮带机喂料机连续的将磷石膏通过皮带机喂入锤片式分散机1进行分散，分散后的磷石膏由皮带机2输送至烘干喂料缓冲仓3。原料当中的铁件由永磁除铁器去除。
2.2.2.2烘干及煅烧
该改造工艺对主煅烧流程采用典型的FC—分室石膏煅烧工艺，用FC—分室石膏煅烧炉替代回转窑，保留了高温燃煤沸腾炉和布袋收尘器，同时对煅烧炉尾气进行余热再利用，主引风机的排气温度控制在90度左右，从而显著的降低了生产能耗。（参见流程图），概述如下：
烘干喂料仓仓壁设有防堵塞的2组振动器，仓下设置一台调速给料机4，将磷石膏喂入FC——分室石膏煅烧系统中的气流烘干工段。
由鼓风机引入的FC——分室石膏煅烧炉14尾气（温度>180℃）作热介质,经高温调风阀23兑热后的热风进入FC——气流预干燥工段，在气流干燥机5内形成高速上升热气流，磷石膏经皮带喂料机4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。气流干燥机的最大烘干能力设计为5000kg水/H。
粉状物料随气流进入旋风分离器6，大约有90%左右的磷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20作二次捕收。
旋风分离器6分离下来的磷石膏连续地落入直线振动筛7受料端，经筛分后筛下物料落入其下的预热仓9内；筛上大颗粒物料则集中通过2#锤片粉碎机8进一步粉碎后落入预热仓9。
袋式除尘器20收集下来的石膏粉经星形卸灰阀，螺旋输送机送入FC—石膏煅烧炉内，废气（此时粉尘浓度大约<50mg/m3）则经排气囱排入大气中。
储放在预热仓9内的磷石膏含水率控制在5%以内，由仓下的计量秤10和斗式提升机11、回转锁风器12配合，喂入石膏煅烧设备—FC分室石膏煅烧炉14。一部分物料在投料初期由电动分料器和螺旋喂料机、回转锁风器配合，将磷石膏往FC-分室石膏煅烧炉的后几室布料，并形成初床层。计量秤10的喂料量调整由微机根据煅烧炉第八区的出料温度设定值，通过程序控制进行PID动态调整，确保出料温度的稳定。
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—分室石膏煅烧炉以热烟气作热源进入煅烧炉后，通过热交换器，把热量传递给石膏，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，管内加热介质为高温热风，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大部分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。
该项目所采用的FC—分室石膏煅烧炉设计为8室，生产能力为16t/h（产品）。出炉后的半水石膏粉经由在线取样器和分料阀进入均热仓15或废料仓，当生产工艺条件尚未稳定时，产品质量指标波动较大，此时应将分料阀转至废料仓，在经过调整并化验产品合格后将分料阀拨回均热仓15。转入废料仓内的石膏粉可根据化验结果灵活调整下料量，并经其下的调速下料阀控制，比例地掺入成品之中。
2.2.2.3输送、改性及储存：
煅烧后的建筑石膏经均热仓15和回转喂料器进入带冷却功能的输送机，再经改性磨17进行改性粉磨，后由斗式提升机18直接提入至成品仓19。在此石膏粉储存3天以上，并得到陈化使产品的各项性能指标更趋稳定。整个生产线压缩空气的消耗量为6m3/min。在车间内设置一台1m3储气罐。
2.2.3工艺原理及系统特点：
2.2.3.1工艺原理：
FC分室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。
1）预热过程：
FC分室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。在短短的2—3秒之内，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，这一过程有下列三种作用：
a、降低原料的表面水含水率，经过预热后原料的含水率一般下降5%-10%左右。
b、提高原料进入主煅烧炉时的料温，避免结团现象。
c、将原料中的重质部分及大颗粒物料通过“风选”效果分离出来。
d、对于脱硫石膏通过预热进入FC--主炉1区与高温热管接触，可迅速去除脱硫石膏中的有机类有害杂质。
2）煅烧过程：
FC主煅烧炉结构
FC分室煅烧系统的主煅烧炉设计成四个相对独立的煅烧空间（图3），这种结构设计具有以下特点:
a. 用FC分室煅烧方式能有效防止石膏粉煅烧过程中的生熟料混和现象
传统的煅烧技术如立式炒锅、回转窑、一般沸腾炉等，由于机械、气流的搅拌作用，石膏粉在沸腾脱水过程中，二水石膏、半水石膏和无水石膏三相相互掺和，致使最终产品的相组成不可避免的出现多相化，显著降低了产品质量指标。而分室沸腾煅烧按照石膏粉的温升曲线变化人为地将煅烧过程区分成四个相对独立的脱水空间，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。
b. 更容易调整产品的质量指标：
熟石膏粉的质量指标调整是满足不同用户要求的基本措施。但遗憾的是现有设备由于结构缺陷不能满足这一要求，而分室沸腾煅烧技术可以方便的调整石膏粉在不同脱水阶段的脱水温度、脱水时间，从而更容易得到不同凝结时间、稠度、强度要求的产品。在不加任何添加剂的情况下，采用该技术石膏粉初、终凝结时间的调整范围为3-15分钟，标准稠度65%-72%。
FC分室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，这些特点一般沸腾炉并不具有。根据经验，允许原料的含水率≤15%，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。
FC分室石膏煅烧炉的三、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，其反应式为：
CasO4·2H2O= CasO4·0.5H2O+1.5 H2O
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。
2.2.3.2系统特点如下：
1）原料适应性广：
FC-分室石膏煅烧系统除煅烧天然石膏外，更适合于煅烧高含水率的磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、硼石膏等化学石膏，允许最高含水率≤25%，原料粒度≤6MM。
2）节能：
以化学石膏为原料的FC分室煅烧系统采用高温热风和主炉尾风预热高湿原料，使预热后的原料含水率降低10%左右，料温达到60℃~90℃.同时该系统选用了高效燃煤炉——高温沸腾炉作热源，对燃料的要求低，煤的燃烬率达到98%以上。主 煅烧炉采用高温热管换热技术和高温气流搅拌流态化两种传热传质方式作用于粉体，进行高效换热。因此，FC-分室流态化石膏煅烧系统节省能源，热效率达到90%以上，燃料成本十分经济。
以天然石膏为原料的FC分室煅烧系统热源采用高温燃煤沸腾炉燃烧产生的热风，经过FC—分室煅烧炉的煅烧热交换后的尾风净化处理后再送至预热仓，对粉磨的石膏生粉进行初加热处理。通过对煅烧利用后的热风余热有效利用，节约了能源的利用，提高了系统热效率。
3）环保：
FC-分室流态化石膏煅烧系统采用了内置式收尘器加布袋收尘的二级收尘系统，设备运行可靠，排出的废气可达到国标一类地区标准。
4）自动化控制程度高：
系统采用美国ABB公司的DCS集散控制，计算机操作保证成品质量的稳定性
5）煅烧产品质量高：
FC分室煅烧方式能有效防止石膏粉煅烧过程中的生熟料混和现象,传统的煅烧技术如立式炒锅、回转窑、一般沸腾炉等，由于机械、气流的搅拌作用，石膏粉在沸腾脱水过程中，二水石膏、半水石膏和无水石膏三相相互掺和，致使最终产品的相组成不可避免的出现多相化，显著降低了产品质量指标。而分室沸腾煅烧按照石膏粉的温升曲线变化人为地将煅烧过程区分成四个相对独立的脱水空间，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。
6）投资省：
与其他煅烧流程相比较，FC-分室石膏煅烧系统具有显著的经济性：不需购买运行费用较高的蒸汽锅炉或热油锅炉,FC-分室石膏煅烧系统可直接配套各种热源：燃煤高温热风炉、电厂余汽、燃油或燃气燃烧器；生产线占地少，车间面积小，年产20万吨的脱硫石膏工厂,煅烧车间的建筑面积为20×55平方米，年产10万吨的脱硫石膏工厂,煅烧车间的建筑面积为15×40平方米，年产5万吨级的脱硫石膏工厂,煅烧车间的建筑面积为15×30平方米；设备布置紧凑，节省安装费用和输送成本
目前，该系统应用技术“脱硫石膏转化为建筑石膏工艺研究及其在墙体材料中的应用”已于2007年6月通过了由山东省科技厅组织的鉴定会，并获得中国建材联合会科技进步奖和山东省科技进步奖。实际工程案例已经广泛分布于全国十余家工厂，广泛获得肯定。
3． FC分室煅烧系统生产磷石膏粉的过程控制
3．1 磷石膏预处理
1）磷石膏的附着水含量。FC分室煅烧系统对磷石膏附着水含量的适应范围非常广，只要是游离水含量≤25%的石膏原料都可以直接进行生产。石膏原料煅烧之前，需进入烘干机进行烘干。烘干机利用FC分室煅烧炉排出的尾气进行干燥以便达到节能的目的。粉料从烘干机出来后其附着水含量可以降至3%以内，为其后的煅烧提供了有利条件。
2）磷石膏粒度控制。磷石膏由于含水量高而容易结块，结块的磷石膏不利于干燥和煅烧，因此需要预先进行破碎，破碎工序安排在干燥工序之前。在干燥之后，还有部分大颗粒存在，因此在烘干之后还要需要经过筛选，将粒度≥6mm的颗粒分离出去，剩余的则进入FC分室煅烧炉煅烧。
3．2 进料量的控制
进料量通过调节进料皮带转速来控制。进料皮带设置在FC分室煅烧炉之前，磷石膏原料经过烘干后进入料仓，从料仓中被进料皮带带入斗式提升机，然后进入FC分室煅烧炉。进料皮带转速通过控制系统实时反馈到控制室内的微机上，进而由微机操作员通过微机根据需要来调节其转速，以控制磷石膏原料的进料量。
3．3热源温度的控制
对热源温度的控制主要通过调节进入沸腾炉中的煤量来实现。在沸腾炉的热风出口装有温度探测装置，热风的温度适时反馈到控制室微机上。通过调节煤仓喂料圆盘的转速来调节给煤量和供风量，从而实现对热源温度的控制。
3．4煅烧过程的控制
FC-分室煅烧系统是在原国产天然石膏煅烧沸腾炉的基础上，参考国外先进的石膏煅烧设备技术，结合我国的能源结构及市场的实际情况，自主开发的一种全新的石膏煅烧系统。主要设备FC-分室煅烧炉为全新结构与原理。尤其适合高含湿的化学石膏的煅烧。
FC-分室煅烧系统采用二步法煅烧工艺。前端采用气流干燥技术，后端采用流化床技术，系统热源采用燃煤热风，采用系统余热回收利用工艺技术：即后端FC-分室煅烧炉处先行利用，尾气混掺后再在前端气流干燥机处加以利用。
FC-分室煅烧炉采用分室结构设计，单元之间串联联结。物料在炉内在高压活化风机24的作用下呈流态化状态，通过贯通和溢流的方式顺流而行，热风在风机的作用下在炉内也顺流而行，物料与热风在各室进行充分的热交换后，成品流出，水汽排放，石膏粉尘经FC-分室煅烧炉顶部的旋风子一级收尘后，再与其他粉尘气体一起汇入布袋收尘器中集中处理。
燃煤沸腾炉产生的热风先在FC-分室煅烧炉处进行煅烧利用，尾气混掺一次风后引至流程前端的预干燥工序用于烘干高湿原料，活化风加热后作为物料的加热风和流化风，不仅能够进行系统的热源利用，而且显著改善炉内物料的活化效果，最后随热湿气体一起经除尘器净化后达标排放。
FC-分室煅烧炉按照石膏粉的温升曲线变化人为地将煅烧过程区分成几个相对独立的脱水空间，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。物料在一区、二区已完成对原料表面水的蒸发任务,再进入后续工区，FC分室石膏煅烧炉后续工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3/2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，进入后续工区，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。石膏粉在底部活化风作用下流态化状态，通过通贯和溢流的方式，石膏粉在FC分室煅烧炉内行走路线为S形，与炉内预热的活化风及管壁通过直接和间接的方式充分地进行热交换，从而完成石膏粉的煅烧过程。
3．5 建筑石膏粉性能指标控制
熟石膏粉的性能指标调整是满足不同用户要求的基本措施。
FC分室沸腾煅烧技术可以方便的调整石膏粉在不同脱水阶段的脱水温度、脱水时间，从而更容易得到不同凝结时间、稠度、强度要求的产品。在不加任何添加剂的情况下，采用该技术石膏粉初、终凝结时间的调整范围为3-15分钟，标准稠度65%-82%。
建筑石膏粉的标稠需水量、初凝时间、终凝时间、强度等指标会随着煅烧温度的变化而发生改变，要得某种指标要求的产品可以通过调节煅烧温度和煅烧时间来实现。FC分室煅烧炉为分室结构，通过各室的配风调整阀，可以方便地调节各室的煅烧温度，通过炉内物料的加入量的改变可以方便的调整物料的煅烧时间。在一定范围内，在满足产品强度指标要求的基础上，降低煅烧温度或缩短煅烧时间，熟石膏粉的标稠需水量就会降低，初凝时间、终凝时间就会缩短。用户可根据不同的要求灵活在线调整。
4．改造前后产品产量、质量、能耗的变化：
该生产线在2009年10月改造完成后投入生产，产品质量得到较大改善：
4．1产量大幅提高
改造后热源利用方案有了显著改变。FC--分室煅烧系统工艺中，燃煤沸腾炉产生的热风在FC分室煅烧炉内经过热交换后，二次尾风还有180℃左右，与一次风配比混掺后达到230℃左右，再经过净化处理，送入气流干燥机对原料进行气流干燥，尾气排放温度只有90℃左右。对比原生产线尾气排放温度170℃左右，系统热源利用率显著提高，满足了更大产能的热源需求。改造过程中并没有更换原来的燃煤沸腾炉，其提供的热源足够，只是没有充分利用，改造后的系统热源充分利用，系统配置更加合理，满足了原设计关于产量的要求。原生产线产量平常在8-10吨/时，改造后成品产量提高至15吨/时左右，为此，原生产线的成品斗式提升机也改换成了大型号的提升机，产品产量达到了改造目标。
4．2产品质量提高且稳定。
FC--分室煅烧系统煅烧工艺为二步法工艺，游离水和结晶水分步解决。一般情况下，原料中的游离水波动比较大，这个问题在前端的气流干燥工段预以控制解决。原料中的结晶水相对稳定，在后端的FC--分室煅烧炉内预以控制，对比回转炉的一步法工艺，产品的二水石膏的可控性更好，系统的稳定性和可靠性更高。
另外，FC--分室煅烧炉将煅烧过程区分成八个相对独立的脱水空间，这个特点，保证了煅烧过程中无高、低温物料的掺和现象，使最终产品的相组成得到优化。这就使得产品中的二水石膏和无水石膏的含量得到最大限度的降低，产品中的半水石膏相的含量得到大幅提高，形成质量高且稳定的建筑石膏粉产品。FC--分室煅烧系统采用全程计算机控制，具有自动化、参数化的操作特点，对于同一批次的石膏粉原料只要通过生产检验得到各项控制参数，其后的生产就只需要设定参数，保证各个环节按既定参数自动控制即可。这样就避免了生产时因为进料速度、煅烧温度等参数的改变而使整个系统重新调试，产品质量不会出现大幅波动，从而保证质量的稳定。该年产10万吨磷石膏项目改造前后石膏质量指标对比见表1
表 回转炉与FC分室煅烧炉生产的石膏粉物理指标对比
|
指 标 |
标准稠度（%） |
初凝（min） |
终凝结（min） |
两小时抗折强度（MPa） |
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原回转炉 |
69 |
10 |
14 |
2．6 |
|
FC分室煅烧炉 |
65 |
8 |
12 |
3．5 |
由表中数据可见：改造后系统生产的产品的质量有了显著提高。
分析认为是改造后的系统生产的产品中基本上无无水石膏相组分，二水石膏相组分占比相对减少很多，大部分是二水石膏组分。由于无水石膏相组分的相对减少导致产品标准稠度相对降低，由于二水石膏组分的相对增加及标准稠度的降低导致产品的强度显著提高。
4．3节能环保
改造后的FC--分室煅烧系统利用尾气余热来烘干磷石膏原料，不仅使原料游离水含量大幅降低，节省了主炉用于煅烧的能源，而且将原本废弃的尾气中的能源利用起来，大大节约了产品生产的煤耗，节约了能源，同时减少了产品的生产成本。该年产10万吨磷石膏项目原回转炉煅烧系统排放到空中的尾气温度高达170℃以上，改造前据业主介绍，每生产一吨磷石膏粉需要耗煤100公斤以上；而改造后的FC分室煅烧系统排放到空中的尾气温度只有90℃左右，生产一吨石膏粉耗煤在65公斤左右，吨煤耗减少35公斤。
4．4自动化控制程度得到提高。
系统采用ABB公司的DCS集散控制系统对原控制进行了改造，计算机操作保证成品质量的稳定性。自动化，参数化的生产过程使操作人员从繁重的操作中解脱出来，改善了工人的工作环境。
5．结论：
FC-分室石膏煅烧系统成功地改造了一条工艺及控制存在缺陷的回转窑生产线，不仅在产量和质量方面得到了很大提升，而且使热能得到了有效利用，生产煤耗下降35kg/吨成品，自动化控制水平显著提高，达到了业主的改造目标。
作者简介：
李玉山（1964- ），男，山东日照人，高级工程师（13385496008）
张贤辉（1970- ），男，河南信阳人，工程师 （13953990328)
