您的當前位置：石膏粉煅燒工藝與設備的發展分析
石膏粉煅燒工藝與設備的發展分析
王立明
(寧夏博得石膏研究院 寧夏銀川)
摘要：本文主要根據近年來石膏產業發展中原料、熱源、政策、產品應用等方面呈現的新的特點，詳細介紹了目前石膏煅燒工藝設備類型現狀及特點，進一步對石膏煅燒工藝及設備的發展方向和發展要求進行了分析闡述。
關鍵詞：石膏產業新特點 煅燒工藝 煅燒設備 一步法 二步法 發展要求
隨著經濟發展，人們對居住環境及要求不斷提高，石膏材料作為墻體材料、裝飾裝修材料、功能性材料等大量應用于人們的日常生活中;紙面石膏板、石膏砌塊、石膏條板、抹灰石膏、石膏膩子、粘貼石膏、石膏線條、石膏裝飾板、石膏吊頂板、石膏模盒、石膏浮雕、自流平石膏、GRG、石膏裝配式建筑等成為人們生活中經常見到或用到的材料。作為一種重要的工業或功能性材料，水泥緩凝劑、陶瓷模具、工業模具、齒科石膏、繃帶石膏、精密鑄造、工藝美術石膏、玩具石膏、石膏晶須、硫酸鈣抗靜電地板、特種地板、3D打印、食用添加劑、工業填料等方面也成為石膏的主要用途。
石膏建材的快速發展與配套的工藝技術設備和原材料的發展變化密切相關。大量副產石膏尤其是脫硫石膏及磷石膏的應用改變了傳統的石膏資源分布格局，使國內天然石膏資源匱乏的地區具有了發展石膏建材的基礎條件，近年來環保政策的加持進一步推動了石膏產業的快速發展也為石膏產業的發展提出了新的要求;
一、石膏產業的新特點
隨著近年來國家各類政策的調整及市場需求的變化，石膏產業現狀發生了較大的變化，這些變化對石膏的生產工藝技術及設備產生著較大的影響，也是石膏煅燒工藝技術及設備發展中面對的主要問題。
1、原料特點
由于天然石膏的禁采及工業副產石膏的資源化利用，國家環保政策加持的推動，工業副產石膏替代天然石膏成為支撐石膏產業發展的主要原材料，形成了新的石膏資源分布及發展格局。
副產石膏不同于天然石膏，因其產生的條件不同、控制要求不一，形成了類別較多、特性差異較大的各類副產石膏。我國副產石膏總體呈現總量大、種類多、品質差異大的特點。目前主要有脫硫石膏、磷石膏、鈦石膏、氟石膏、檸檬酸石膏、乳酸石膏、鹽石膏、廢酸石膏等等。副產石膏總體上呈現如下特點：
1)附著水含量較高，一般在10-40%，大多集中在10-20%;
2)細度高，比表面積大，晶體形態各異;
3)成分復雜，多具有自身生成工藝所賦予的特性(酸性、各類雜質成分等);
4)品質及可用性差異較大，影響因素各不相同(純度、附著水、酸堿性、有害雜質、粒度或比表面積、穩定性等);
由于環保要求的提高及資源化應用要求，各類副產石膏的品質得到了一定的提高，但仍然有較多的副產石膏與應用要求具有較大的差距。
2、燃料特點
煤是石膏生產中*常用也是成本*低的燃料，但隨著國家對硫排放等環保指標的管控，燃煤項目在很多地區已經屬于禁止的項目。隨著碳排放、碳中和等政策的實施，燃料或熱源的選擇將更為直接的影響生產項目本身及發展。燃料的類型對生產工藝及設備、生產成本等會產生*為直接的影響。
石膏粉煅燒也逐漸由燃煤工藝向蒸汽煅燒、天然氣煅燒等工藝轉變，形成了目前的燃煤煅燒工藝逐步改造，天然氣煅燒工藝、蒸汽煅燒工藝逐漸成為發展主體的生產煅燒方式。燃煤和天然氣煅燒均為燃料燃燒后熱量直接供給，利用溫度差形成的顯熱換熱，為一次熱源，為高溫煙氣負壓運行換熱后凈化排放。不同之處為兩種燃料在穩定性(燃料供給、燃燒過程、熱量等)、燃盡率、環保處理(硫及粉塵排放)、自動化等方面有著很大的不同，天然氣在以上方面遠遠高于燃煤系統。
蒸汽煅燒工藝為二次熱源換熱，其換熱介質為不同壓力和溫度的飽和或過熱蒸汽，釋放的熱量主體為蒸汽的相變熱，利用的是潛熱換熱，換熱系統為正壓運行，換熱后的冷凝水為飽和壓冷凝水，具有二次氣化的特點。蒸汽煅燒系統具有熱釋放的主動性(有換熱條件才釋放熱量，有換熱條件才會熱釋放或熱損失)，因此，熱利用率一般更高。蒸汽煅燒系統供熱更為穩定，在**合適的換熱條件(熱傳遞及相變)下熱效率更高，具有很強的環保、節能和自動控制的優勢;但蒸汽煅燒系統與煙氣(煤、天然氣)煅燒系統相比較，設備系統一般更為復雜，投資更高。
3、政策因素
由于環保政策等的推動，各地相繼出臺了一系列綜廢利用的政策，對副產石膏的應用起到了很強的推動作用，尤其是產生量較大的磷石膏，政策的推動更是功不可沒。因此，近年來副產石膏利用率的快速提高，與環保政策的調整有著直接的關系。
同時，由于環保政策對燃煤和硫排放的限制，對石膏產業發展又帶來了更大的沖擊。原有的石膏生產項目多以煤為燃料，尤其是發展較快的脫硫石膏深加工，多處于環保嚴控區域，面對新的環保要求，必然面臨煤改氣或關停改建等要求。
節能要求、能耗雙控、碳排放等一系列新政策的實施，對于項目實施提出了新的要求，項目的能耗指標不再僅僅是影響生產成本的一個指標，而是會影響到項目生存的指標。石膏生產能耗是傳統膠凝材料里面*低的，這為石膏材料在后續因能耗控制及碳排放的實施帶來了機遇，但各類石膏工藝技術及設備能耗也具有較大差異，所采用的工藝技術及設備能耗也必須符合越來越嚴的各行業能耗標準的控制要求。隨著與能源相關政策的深入實施，能耗指標必將對項目建設及運行起著更為重要的影響。
環保控制和能耗控制對石膏的生產工藝技術、設備、生產成本都會產生直接的影響，符合政策發展的技術和設備才能在后續發展中存在下去，項目才不會建設完成后再受各類政策的限制。
4、產品要求
產品是生產線的*終目的，不論是何種原料、選擇什么樣的工藝設備和控制方式，*終的目的都是得到性能優良、質量穩定、市場認可、具有競爭力的產品。因此，產品要求是生產線的**要求，也是檢驗工藝、技術、設備是否先進的*主要指標。
按照產品后續用途，主要分為以下幾個部分：
1)石膏砂漿類產品
是目前發展速度*快，市場認可度*高后續潛力*大的產品之一。石膏砂漿產品是以石膏粉為基料，添加其它骨料、配合料及外加劑混合而成的材料。
石膏粉作為主要成分，其性能指標和穩定性直接影響配置砂漿的性能和外加劑配方，因此對石膏粉質量穩定性及性能指標均有較多的要求，如三相組成、煅燒工藝(慢燒工藝)、凝結時間(盡可能長)、強度(盡可能高)，尤其是質量穩定性。
2)石膏制品類產品 石膏制品類產品一般均是利用石膏漿體澆注而成，為了提高生產效率，一般對石膏粉要求為高強快凝，在凝結時間的要求方面與砂漿類產品正好相反。對產品質量穩定性要求取決于制品的自動化程度，自動化越高的制品生產線，對質量穩定性要求越高，因此，產品的三相要求、凝結時間要求、煅燒工藝要求需要符合制品的應用性能要求。
3)石膏粉類產品 主要指煅燒后的石膏粉產品的直接應用。該類用途因類別較多，性能要求各有差異，產品性能主要依賴于煅燒工藝的調整來實現，因此對原料要求和煅燒工藝要求較高，煅燒工藝及設備調整能力要求較強。
二、石膏粉煅燒工藝技術及設備類型
1、目前石膏煅燒工藝技術及設備現狀
國內石膏行業工藝技術及裝備經過多年來眾多技術單位的不斷研究、引進、消化吸收，并伴隨著國內產業政策、市場發展、原料變化、環保政策等的發展變化，逐步形成一批適宜石膏產業發展的技術裝備;也因為石膏產業的快速發展所帶來的機遇和經濟效益，各類設備單位爭相擁入石膏行業，不斷推出各類石膏生產設備，形成了百花齊放，百家爭鳴的表面繁盛現狀;在此過程中，給石膏行業帶來發展活力的同時也帶來很多隱患，部分僅以短期經濟效益為主的“技術或設備”單位給行業發展帶來了很大的不利影響。沒有長期的技術積累、不做基礎研究、不考慮長期發展、套用一套設備圖紙就可以向行業提供設備及技術的單位層出不窮;采用低價低投資誤導和迎合企業的惡性競爭成為項目競爭中的常見模式;長期的低價競爭模式引導技術及設備的發展走向了迎合市場的低價需求而不是向高性能、高質量的**技術及設備發展;行業部分用戶在項目建設時只重視設備選擇(甚至只重視設備價格)、不重視系統性技術支撐的選擇，甚至都不需要技術和設計單位的介入(節省費用);導致出現了大量的不達產、不達標，甚至失敗的項目，對行業及技術的發展形成了不利的影響。國內石膏技術雖然經過多年的發展，已經有了很大的進步，部分技術設備也較先進和成熟，但由于行業環境及利益競爭，各技術及設備單位一直處于適應市場需求，而不是根據產業發展要求不斷升級設備及技術等級，生產線設計配置也不是按照有利于生產、有利于產品等要求，而是在項目競爭與技術**之間進行平衡，甚至以利于降低價格、利于項目競爭進行方案設計;造成很多生產線運行不穩定、維修率高、環保不斷技改、能耗指標嚴重超標等等問題。
2、主要的石膏煅燒工藝技術及設備類型及特點
副產石膏因其與天然石膏不同的物料狀態(附著水含量不同、粒度不同)，原有的天然石膏生產工藝分類(先燒后磨、先磨后燒、燒磨一體)與副產石膏產生了較大差異，不再適宜于副產石膏。根據副產石膏原料特性及不同煅燒設備的運行機理和條件，逐步形成了目前副產石膏的主要工藝類型。主要分為兩種，二步法工藝和一步法工藝。兩種工藝類型的主要區別在于對原料附著水的烘干與烘干后的煅燒是在一個設備內分段連續完成還是在兩個獨立的設備內分段完成。
1)二步法工藝特點
二步法工藝是指副產石膏原料的烘干與煅燒分別采用兩個不同的設備分段完成。二步法工藝的形成主要受到兩個因素的影響：副產石膏含有較高的附著水;流化煅燒技術及設備的應用;流化煅燒技術及設備對原料附著水有著特定的要求，如要求進料附著水必須小于2%，避免較高附著水影響流化狀態，因此但凡采用流化煅燒技術及設備就必須采用另行烘干的二步法工藝。目前石膏行業較為常見的流化煅燒設備為沸騰爐，因此兩步法工藝目前主要以沸騰爐為煅燒設備并配套不同的烘干設備。
二步法煅燒工藝的主要特點：
⑴二步法把原料附著水烘干單獨在一個設備內完成，可以適應部分高含水(15%-25%)的原料，可以根據原料附著水的含量靈活設計烘干設備參數和形式;
⑵對于高含水的規模的生產線，二步法可以合理匹配設備外形尺寸，降低設備附屬成本(大設備運輸、吊裝等);
⑶二步法具有較高的煅燒能耗，副產石膏的生產能耗主要由原料升溫需熱、附著水脫水需熱、結晶水脫水需熱、系統散熱、尾氣攜帶熱量等組成。二步法工藝中，烘干和煅燒分步完成，烘干物料升溫后再降溫，進入煅燒設備再升溫，會提高物料升溫所需熱量;換熱系統由烘干及煅燒兩部分組成，系統更為復雜，漏風系數增加，散熱面增加，會增加熱量消耗;烘干和煅燒設備分別排出尾氣和收塵，尾氣攜帶熱量增加，熱耗增加;二步法工藝蒸汽消耗一般在550-700公斤/噸產品;
⑷ 以流化煅燒為主的二步法工藝對烘干要求較高，物料烘干后的附著水含量必須小于2%，否則會影響煅燒系統的運行;且烘干物料中細度也有一定的要求，一般對烘干物料需要打散，避免粒度不合格導致運行中頻繁排渣;
⑸二步法烘干煅燒系統設備配置多，控制參數多，烘干與煅燒的相互影響更大，系統更為復雜;流化煅燒設備對蒸汽壓力溫度要求更高;
2)二步法工藝的主要設備配置
目前二步法工藝主要采用流化煅燒機(沸騰爐)為煅燒設備，因流化煅燒機為了**物料流化效果，對喂入物料的水分有嚴格要求，一般需要物料水分小于2%以下，否則影響物料的流化效果從而影響煅燒機的運行。二步法配置的烘干設備類型較多，且各有特點，尤其是煙氣(燃煤、燃氣)二步法烘干設備類型更多，差異更大，各家各有特點。在此主要對目前蒸汽二步法工藝中主要的幾種設備配置類型特點分析如下：
⑴ 槳葉烘干機+流化煅燒機(沸騰爐)
烘干設備采用槳葉烘干機，煅燒設備采用蒸汽沸騰爐。槳葉烘干機是一種以熱傳導為主的攪拌型連續干燥設備，適合顆粒狀及粉末狀物料的干燥。設備結構緊湊，所需空間小;換熱效率較高，但設備換熱面積一般較小，產能較低，雙軸槳葉烘干機換熱面積多在100平米以內;設備運行時，中空軸帶動空心攪拌葉對物料進行攪拌換熱，同時承受蒸汽壓力，因此，空心軸及攪拌葉受力易損，維護量較大。
⑵ 蒸汽管束干燥機+流化煅燒機(沸騰爐)
蒸汽管束干燥機是化工行業較為常用的一種蒸汽烘干設備，主要由管束換熱器、傳導系統、支撐系統和殼體組成。管束換熱器在傳動系統的帶動下在殼體內旋轉，與殼體內的物料進行換熱并攪動物料運動，殼體不隨管束轉動。因管束兩端軸承支撐距離長(8-12米)，自重大，運行阻力大，對兩端軸功率要求較高，易引起軸端斷裂;因設備內部管網布置密度高，可以設置較大的換熱面積，但如果出現粘管等現象，對設備運行影響大，檢修難度大，不適合粘性物料。換熱面積設計較大，適合較大規模的產能，但由于管束軸距有限，限制了設備更大的產能設計，在石膏行業多用于年產15萬噸以內的生產線烘干。
⑶ 蒸汽換熱后的熱風烘干設備+流化煅燒機(沸騰爐)
該類烘干設備主要利用蒸汽換熱器將空氣加熱為200度左右的熱風，利用筒式烘干機對物料進行烘干。該類烘干設備一般結構簡單，烘干設備成本相對較低(烘干機結構簡單，蒸汽換熱器僅考慮空氣換熱，不接觸物料，結構簡單)。但由于烘干設備采用了熱源二次轉換(蒸汽換熱形成熱風、熱風與物料換熱)，熱效率低，熱損耗大;且因溫度低，空氣對熱量攜帶能力有限，需要的熱風量大，導致系統收塵負荷大，電耗增加較多。因此，該方式結構簡單，但蒸汽消耗量大，生產運行成本遠高于其它蒸汽烘干換熱的方式。
⑷ 蒸汽管式干燥機(蒸汽回轉窯)+流化煅燒機(沸騰爐)
蒸汽管式干燥機是間接換熱方式旋轉干燥機的代表，也稱為蒸汽列管傳導加熱干燥機或蒸汽回轉窯。設備主要由筒體、換熱管網、蒸汽分配室、汽軸、支撐系統、密封系統、傳動系統、喂料系統組成。設備運行時利用固定于筒體內的多層蒸汽換熱管網與物料接觸的傳導換熱方式對物料進行烘干，物料按照筒體安裝斜度由進料端向出料端運動。由于管網與筒體一起旋轉，管網除承壓外，不受其它外力，不易損壞;物料在設備內因斜度和窯體旋轉順序運動(排隊向前運動，**換熱時間一致性)。窯體內根據需要分為多個倉，調整物料運行速度并加強每段物料混合效果，調節原料水分波動的影響，對原料水分適應性強。因管網固定在筒體上，該類設備可根據需要設置較大的換熱面積(換熱面積可設計到幾千平米)，適合大規模生產線物料烘干。目前二步法年產15萬噸以上生產線基本均采用蒸汽回轉窯為烘干設備;
3)一步法工藝及設備特點
一步法工藝是把原料附著水烘干與結晶水煅燒兩個過程集成在一個設備內連續完成，在一個設備內連續完成石膏升溫、烘干、繼續升溫、煅燒為半水石膏等過程，溫度變化過程為一個連續升溫換熱的過程。一步法工藝形成的條件：設備能夠集成烘干和煅燒兩種功能，設備對原料附著水沒有特定的要求，煅燒過程物料為常態接觸換熱;一步法目前采用的主要設備為管式煅燒窯，設備長度較長，在長度方向上分為多個倉，分別完成烘干和煅燒功能，換熱過程主要以管網和物料接觸的傳導換熱為主，物料不需要流態化，物料因窯體斜度和旋轉速度調整換熱時間，物料在窯體內因管網攪拌、分倉混合、“按順序運動”達到換熱的一致性和均勻性。
管式煅燒窯既可作為烘干設備應用、也可作為煅燒設備應用，同時可作為烘干煅燒一體化設備應用;蒸汽管式煅燒窯可以根據應用條件和規模要求合理設計換熱面積及設備參數，對附著水和原料粒度適應范圍寬 。
4)一步法的工藝及設備特點：
⑴將烘干和煅燒集成在一個設備內完成，工藝配置簡單，減少兩個過程分段執行的銜接設備及指標控制，簡化了工藝和質量影響因素;
⑵能耗低 物料烘干后繼續升溫完成煅燒，中間無物料降溫后再次升溫的熱耗;設備集成后散熱面小，蒸汽管網系統少，熱損失小;尾氣系統簡單，尾氣量小，可合理的控制尾氣溫度(尾氣溫度100-120度)，熱損耗減小;蒸汽一步法工藝煅燒蒸汽消耗一般為500-550公斤/噸產品左右;
⑶對蒸汽要求低，一般蒸汽壓力大于0.8MPa,溫度大于200度即可作為一步法烘干煅燒的熱源。對原料適應性強，原料附著水含量小于20%，粒度小于15mm的原料可直接進行烘干煅燒，不需預烘干和打散處理;
⑷物料煅燒過程參數易于控制，物料煅燒時間(從進料到出料時間)一致性強(排隊通過);煅燒時間可調性強(窯體斜度、窯體轉數、導料板結構);煅燒均勻性好(物料煅燒過程一直處于翻騰攪拌，并有多個分倉混合過程);
⑸大規模產能時，設備外形較大，設備運輸、吊裝不方便，占地較大;設備集成了烘干和煅燒兩個工序，設備結構較為復雜，制作要求高;
5)兩種煅燒設備的主要特點對比
目前蒸汽為熱源的石膏煅燒系統中，煅燒設備有兩種類型：流態化煅燒機(沸騰爐)和蒸汽管式煅燒窯，兩類設備的主要特點對比如下：
⑴換熱形式和物料換熱狀態 兩種設備均是以間接換熱為主;但沸騰爐內為流態化煅燒和運行;蒸汽管式煅燒窯內為自然或攪拌接觸換熱，不需要流態化;
⑵工藝類型 沸騰爐只能適應二步法工藝，只能作為煅燒設備應用;蒸汽管式煅燒窯即可適用于兩步法工藝，在二步法工藝中既可作為烘干設備，也可作為煅燒設備，同時也可適用于一步法工藝，作為烘干煅燒一體化設備應用;
⑶對原料要求 沸騰爐對喂入原料的附著水含量、粒度均有較嚴格的控制要求;蒸汽管式煅燒窯對喂入原料的附著水和粒度適應范圍寬，沒有嚴格控制要求;
⑷設備形式 沸騰爐為立式煅燒設備，高度要求高，占地面積小;蒸汽管式煅燒窯為臥式設備，長度長，占地面積要求大;
6)質量控制與工藝及設備
原料的品質是影響產品性能的主要因素，原料各成分的穩定性是影響質量穩定性的主要因素，原料穩定性在工藝配置上可以通過原料均化解決，煅燒設備是一個換熱設備，任何煅燒設備都不能解決原料不穩定帶來的質量不穩定問題。
工藝及設備是除原料外影響產品質量的*主要因素。產品性能主要由工藝過程中的煅燒控制如煅燒溫度、煅燒時間、煅燒相比例控制(不是陳化后的相比例)、陳化、粉磨等參數控制。同原料條件下不論何種煅燒設備，只要**了以上煅燒控制的參數，就可以**合理的性能指標。產品質量穩定性主要決定于工藝運行的穩定性(喂料穩定、供熱穩定、配風穩定、控制穩定)、設備換熱均勻性(主要由設備結構及原理決定)、煅燒時間的一致性性、陳化時間的一致性、粉磨細度的一致性等;喂料均勻穩定和供熱均勻穩定是形成煅燒過程熱平衡的主要條件，也是導致波動的主要原因，在需要的出料溫度下形成熱平衡且一直持續該狀態，煅燒就會達到就好的穩定性，破壞平衡就是不穩定的生產過程。生產中所有控制都是以維持煅燒過程的熱交換平衡為目的的。均化、陳化等工序都是彌補煅燒過程控制不穩定的措施。因此，產品質量穩定性的主要影響因素不是取決于烘干和煅燒是一步完成還是二步完成，而是換熱均勻性和控制穩定性。同等條件下，蒸汽供熱及天然氣供熱系統穩定性高于燃煤系統，采用燃氣和蒸汽的煅燒系統生產質量穩定性一般高于燃煤系統。
三、石膏煅燒工藝及設備技術的發展要求分析
隨著近年來石膏應用市場的快速拓展、環保及綜廢利用政策的推動等，石膏行業得到了較高的發展速度和產業擴充，石膏生產工藝技術及裝備也得到了快速的發展，尤其是在規模化、自動化、環保、節能、質量控制等方面得到了較大的提升，形成了一批較為專業的工藝技術及設備。同時，也因為我國石膏產業總體發展時間短，市場需求的低價導向，原料及產品類別多，市場需求情況復雜等因素的制約，石膏生產工藝技術及設備與快速變化的各類要求(原料、燃料、政策、市場、產品等)存在較大距離，石膏生產工藝技術及設備的后續發展和研發，必須與各類要求尤其是政策要求和市場條件縮小差距，才能**行業的持續發展和投資的合理回報，避免政策調整的影響如煤改汽(氣)的重建等諸如此類的損失。
根據現有石膏煅燒工藝技術及設備特點，結合各類條件變化，石膏生產技術及設備將由能用(基本可以實現基本生產要求如產能、燃料、質量基本要求)向高性能技術及設備發展，石膏煅燒工藝技術及設備就必須滿足如下要求：
1)規模化、自動化、智能化生產要求
行業的發展對石膏規模化生產提出了更高的要求，石膏單機產能有原來的10萬噸以下逐步過渡到了以10-30萬噸為主，產品由適合多用戶要求逐步向單一用戶要求過渡，為規模化的生產模式奠定了基礎。規模化生產線也對生產配置提出了更多的要求，如合理設置儲存期、選用高性能產能匹配的配套設備，避免頻繁停機的質量影響及成本升高。
自動化、智能化的生產模式是工業發展的必然趨勢，隨著人力成本的升高，用工難等問題的凸顯，質量控制要求的提升，自動化及智能化成為有效應對的主要方式。同時自動化及智能化系統對投資及設備配置也提出了更高的要求，選用優質的配套設備是對自動化智能化實施的*好保障，設備配置不合理導致的維護維修對自動化和智能化的實施會產生嚴重的影響。
2)節能要求
隨著國家節能政策的調整、碳排放碳達峰的逐步實施、各地能耗雙控要求的嚴格監管，生產能耗控制成為項目立項的先決條件，也會成為生產后續監管的主要項目，甚至成為地方關停淘汰項目的主要依據。根據建筑石膏生產能耗國家標準，建筑石膏生產能耗1-3級為30/39/43公斤標煤/噸產品，根據標準規定的副產石膏附著水的影響，含水15%的副產石膏，純度90%，蒸汽1.5MPa 220度為條件，目前蒸汽煅燒的實際消耗值約在500-600-700公斤蒸汽/噸產品，單位產品電耗值20度，折合標煤值為51.21-60.76-70.71,折算為建筑石膏單位產品可比綜合能耗約為33.83-43-52.35公斤標煤/噸產品;即附著水15%，生產過程消耗大于600公斤蒸汽時，生產能耗指標已經超標。能耗要求不達標，對項目運行會產生越來越大的影響，對生產成本的 影響更是*直接的。因此，后續工藝技術設備的發展必須與如何**低能耗銜接，從設備及工藝上合理的配套節能措施和設施。
石膏粉生產過程中對節能控制的主要因素如下：
(1)原料附著水 原料附著水含量是對生產能耗影響*大*直接的因素，根據相關計算，原料附著水每增加1%，會導致能耗增加1.34公斤標煤。因此，利用各種方式(副產石膏產生過程的附著水控制、堆放通風等)盡可能降低副產石膏附著水，是降低能耗*有效的手段。
(2)生產工藝措施及設備配置選擇 不同的生產工藝及設備生產過程中熱效率有著較大的差異，是除原料因素外，對能耗影響*大的因素。不同的工藝對煅燒的要求有一定的差異，如部分設備因換熱均勻性差異等問題，在煅燒控制時一般會采用適度過燒，以**產品中二水相降到合理的控制比例，并利用過燒形成的Ⅲ型相的轉化條件，***終的產品性能及相比例控制要求;該方式相比較在煅燒設備末端合理控制相比例的煅燒溫度高，生產能耗也就比較高，因此在沒有特定產品性能要求的情況下，盡可能采用合理控制煅燒溫度控制煅燒三相合理比例的方式，能夠從工藝控制上降低煅燒能耗。工藝設備配置上盡可能采用熱利用效率高的熱工設備，減少工藝中的各類熱損失如減少散熱面積、減少不需要的降溫過程、加強保溫措施、配置高質量的疏水器(減少漏氣率)等;盡可能采用一次熱源(燃料燃燒后的高溫煙氣、蒸汽等)換熱，避免采用二次熱源(由一次熱源在此轉換的熱源)在轉換過程中的熱損失;考慮尾氣溫度合理控制，生產過程中尾氣溫度一般只需要**水氣壓與溫度的合理關系，**尾氣不結露、不影響收塵器運行及正常排氣即可，過高的尾氣溫度造成熱量損失;
(3)余熱利用 考慮完備的余熱利用系統，如較高溫度尾氣的利用、蒸汽冷凝水及二次汽的熱量利用、冷卻風的利用等。合理的余熱利用可有效的降低生產能耗，尤其是利用余熱盡可能的降低原料附著水含量，是石膏煅燒生產線余熱利用的較為合理的途徑之一，把余熱利用與現有的工藝進行合理銜接是能夠較大幅度降低能耗的措施之一。
3)工藝及設備對原料的適應性、燃料適應性
副產石膏替代天然石膏成為石膏產制品生產的主要原材料已經成為行業發展的必然，副產石膏因產生工藝及條件不同，形成了很多的類別，不同類別甚至同一類別在品質、成分組成、雜質類別、顆粒形態、酸堿性、有害成分含量、可用性等方面都有較大的差異。因各類副產石膏的較大差異，在應用中不同的副產石膏對工藝和設備存在一定的選擇性，工藝及設備也對原料存在著一定適應性，只有針對原料特性選擇合適的工藝和設備，才能把原料本身的優勢發揮出來，形成與原料性能匹配的產品。
因為國家對燃煤的限制，石膏生產的供熱系統逐步由燃煤體系向更符合環保要求的燃氣、蒸汽等供熱系統過渡，蒸汽和天然氣供熱系統將成為副產石膏生產的主要供熱方式。適應蒸汽和天然氣供熱系統的生產工藝及設備也將成為石膏煅燒的常規技術和設備。這與傳統的燃煤供熱有著一定的區別。相比較而言，蒸汽和天然氣系統供熱更為穩定、更為環保、更易實現自動化控制，利于產品質量的控制和穩定**的生產。但對于生產成本，熱耗成本產生了很大的增幅，熱耗成本將占到生產直接成本的40%以上，部分地區甚至達到70%以上。因此，石膏生產工藝和設備不是簡單的適應和利用新熱源，而是研發新熱源條件下更高熱利用效率的工藝和設備，必須考慮到熱耗成本對生產的影響，并將其優勢轉化為產品質量、和生產控制優勢。
4)環保要求
高標準的環保要求已經成為目前及以后生產企業的正常配置，因為環保要求不達標而導致的企業停產改造甚至關停，不僅影響企業的正常運行，還會造成更大的損失。副產石膏相當一部分是因為環保而產生的，副產石膏市場的快速發展也在享受著環保帶來的利益，因此，副產石膏生產中可能引起的環保問題均應該得到重視，從工藝及設備配置上規范處理。如粉塵、尾氣、水、噪音等，除部分副產石膏生產或處理原料產生的廢水處理難度較大外，其它均有較為成熟的處理方式，只是處理成本和設施投資的問題。
5)產品要求
石膏煅燒到的半水石膏產品僅僅是一個中間產品，其后續深加工產品較多，不同的后續產品對半水石膏性能要求也存在一定的差異，但總體上，主要控制的產品要求包括兩個方面：產品性能指標和產品的質量穩定性。
產品性能指標較多，具體指標主要有標準稠度、凝結時間、強度、細度、三相比例、白度、部分雜質含量、吸水率、軟化系數等;不同的原料條件下，同樣的工藝和設備，以上指標也會產生較大的差異;在同樣的原料條件下，標準稠度、凝結時間、強度、細度、三相比例等產品指標受工藝及設備影響較大。高溫快燒工藝及直接換熱設備易導致產品凝結時間快、二水相或AⅢ相含量高;低溫慢燒工藝及間接換熱設備易煅燒出凝結時間長、相比例更易控制的產品;二水相和AⅢ相均會加快凝結時間，三種主要的組成相對產品會產生不同的影響，不同產品應用要求對相組成有不同的要求;*終在生產中會表現在不同的相組成如何通過煅燒工藝及設備調整和控制，工藝和設備如何更好的適應煅燒控制要求并實現產品指標要求。
產品質量穩定性隨著石膏煅燒生產線的規模化、后續應用的規模化、自動化控制、產品質量要求的提升變得尤為重要。質量穩定性主要的兩個影響因素：原料的穩定性和煅燒過程控制。原料穩定性是影響產品穩定性的*直接因素，可以通過對原料產生端的控制解決或根據原料實際情況進行原料均化處理。在生產中，工藝控制參數不可能隨原料波動進行頻繁調整，對不穩定的原料，沒有均化等措施配套，很難**后續產品質量的穩定。
煅燒工藝及設備對產品質量穩定性的影響主要體現在工藝控制的穩定性和設備換熱的均勻性。煅燒過程對各種工藝參數的穩定控制如均勻穩定的喂料、均勻穩定的供熱、煅燒設備的穩定連續運行、煅燒溫度及時間的穩定控制等均是**產品穩定性的主要參數。物料相對均一的換熱時間、物料的均勻受熱、設備內均勻合理的溫度場等是設備**煅燒穩定性的基本要求。
隨著行業發展中各類因素的影響，發展要求快速提高，對石膏粉生產工藝及設備提出了更多新的要求，要適應新的要求和變化，不僅僅是技術上不斷完善，更重要是樹立合理的項目導向，引導項目科學合理的比較方案投資而不是簡單比價，考慮投資對發展要求的符合性而不是擦邊球項目。以上適合后續發展要求的技術及設備配置均需要合理的投資支撐，在不斷控制投資的技術方案中，*先省掉的就是能滿足以上發展要求的配置系統，其結果必然是只滿足目前生產要求或基本生產或產品要求，在后續的政策監管或市場升級中不斷改造或淘汰。
作者單位：寧夏博得石膏設計研究院
地 址：寧夏銀川市興慶區綠地企業公園32號樓
聯系電話：13709572223 0951-8949973 8949782
郵 箱：wlm710323@163.com
