УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ КАЛЬЦИНАЦИИ ГИПСА
DEVICE AND METHOD FOR CALCINATION OF GYPSUM

Область техники, к которой относится изобретение
[0001]
Настоящее изобретение относится к устройству и способу для кальцинации гипса, и, более конкретно, к таким устройству и способу для кальцинирования или обезвоживания сырого гипса в кальцинаторе, в которых струйный поток высокотемпературного газа вводится в нижнюю часть кальцинатора посредством трубчатой камеры сгорания, которая расположена, в целом, у центральной части кальцинатора и которая проходит вертикально вниз от верхней части кальцинатора.
Предпосылки создания изобретения
[0002]
Панели на основе гипса, изготавливаемые из гипса, такие как гипсовые панели, гипсокартонные листы и так далее, широко распространены на рынке в качестве архитектурных материалов для внутренней отделки и так далее. Гипс может быть в целом классифицирован на двуводный гипс, полуводный гипс и безводный гипс, в соответствии с существующим состоянием связанной воды. В целом, полуводный гипс, получаемый посредством кальцинации двуводного гипса, используется в качестве сырья для изготовления панелей на основе гипса. Горн (печь прямого нагрева), печь непрямого нагрева и так далее используются в качестве кальцинаторов гипса для производства полуводного гипса и так далее, как описано в Патентной Литературе 1 и 2 (Опубликованная Заявка на Патент Европы № 0230793 и Заявка на Патент Японии № 2571374). В целом, в случае кальцинатора для производства полуводного гипса из двуводного гипса, величина внутренней температуры кальцинатора задана в диапазоне температуры 100°С-250°С. К тому же, в данной области техники известен кальцинатор для кальцинирования полуводного гипса в безводный гипс, описанный в Патентной Литературе 3 (Опубликованная Заявка на Патент Японии № 2005-15263). В целом, в случае кальцинации для кальцинирования полуводного гипса в безводный гипс, величина внутренней температуры кальцинатора задана в диапазоне температуры 300°С-950°С.
[0003]
В отношении таких типов кальцинаторов, в данной области техники известны кальцинатор типа конического котла и цилиндрический кальцинатор. Кальцинатор типа конического котла имеет нижнюю часть в форме конуса или перевернутого конуса, тогда как цилиндрический кальцинатор имеет по существу круглое поперечное сечение по всей своей длине. В последнее время существует склонность к использованию кальцинаторов типа конического котла, имеющих нижнюю часть с уменьшенным диаметром, для производства полуводного гипса и тому подобного. В кальцинаторах обоих типов, кальцинатор предусмотрен с трубчатой камерой сгорания или внутренней трубой, свисающей от верхней части кальцинатора к центральной области внутри кальцинатора, и средство подачи сырого гипса, трубопровод отработанного газа и так далее соединены с верхней стенкой кальцинатора.
[0004]
Такая трубчатая камера сгорания кальцинатора соединена с трубкой подачи топлива и каналом подачи воздуха для горения. Газообразный продукт сгорания или горячий газ с высокой температурой (далее в этом документе называемый "высокотемпературным газом") производится посредством реакции горения топлива и воздуха для горения, и высокотемпературный газ выводится из нижней части трубчатой камеры сгорания в нижнюю часть кальцинатора. Твердые вещества, включающие в себя двуводный гипс и так далее, которые накапливаются в кальцинаторе, псевдоожижаются струйным потоком высокотемпературного газа, вводимого с высокой скоростью к нижней части, и теряют связанную воду посредством теплопередающего соприкосновения с высокотемпературным газом, посредством чего сырье кальцинируется в полуводный гипс (или безводный гипс). Полученный таким образом кальцинированный гипс извлекается из кальцинатора через выпускное окно для кальцинированного гипса, которое расположено в некотором положении внутренней поверхности стенки кальцинатора.
Список Цитирования
Патентная Литература
[0005]
[Патентная Литература 1] Опубликованная Заявка на Патент Европы № 0230793
[Патентная Литература 2] Заявка на Патент Японии № 2571374
[Патентная Литература 3] Опубликованная Заявка на Патент Японии № 2005-15263
Краткое изложение сущности изобретения
Техническая Проблема
[0006]
В отношении кальцинаторов гипса, в целом, существует потребность в предотвращении возникновения "неравномерной кальцинации" в кальцинированном гипсе для выравнивания количества связанной воды, содержащейся в кальцинированном гипсе, извлекаемом из кальцинатора, и в улучшении эффективности использования энергии посредством уменьшения потребления углеводородного топлива, требуемого для работы кальцинатора. Исходя из этого аспекта, настоящие изобретатели подготовили каркасную модель кальцинатора гипса для анализа феномена псевдоожижения, возникающего в кальцинаторе, и выполнили различные эксперименты в отношении текучести осадка сырого гипса, накопленного в кальцинаторе. В результате, настоящие изобретатели обнаружили описанный далее феномен, причем упомянутая выше "неравномерная кальцинация" обозначает феномен, при котором кальцинированный гипс содержит относительно большое количество избыточно кальцинированного гипса и/или недостаточно кальцинированного гипса.
[0007]
(1) Большое количество струйного потока высокотемпературного газа, который вводится в нижнюю часть кальцинатора, стремится перемещаться вверх вдоль наружной периферийной поверхности трубчатой камеры сгорания, в результате этого извергаясь из центральной области верхней поверхности осадка сырого гипса.
(2) В кальцинаторе, в котором струйный поток высокотемпературного газа вводится в центральную область его нижней части, сырой гипс вблизи от наружной периферийной поверхности камеры сгорания может иметь требуемое псевдоожижение. Тем не менее, потоку газа трудно воздействовать на гипс во внутренней периферийной зоне кальцинатора, которая находится вблизи от внутренней поверхности его стенки и которая находится на расстоянии от камеры сгорания, и следовательно, достаточное псевдоожижение сырого гипса во внутренней периферийной зоне является трудным.
(3) Поскольку кальцинированный гипс извлекается из кальцинатора через некоторую часть внутренней периферийной зоны кальцинатора, сырой гипс в кальцинаторе должен в целом перемещаться в окружном направлении кальцинатора. Сырой гипс в периферийной зоне склонен к перемещению вниз вдоль поверхности в форме перевернутого конуса стенки кальцинатора. Тем не менее, сырой гипс в периферийной зоне относительно трудно перемещается в окружном направлении кальцинатора.
[0008]
Как описано в Патентных Литературах 1-3, обычным типом кальцинатора гипса является, например, кальцинатор, который выполнен с возможностью выбрасывания струйного потока высокотемпературного газа через некоторое количество прорезов или щелей, образованных на нижней части трубчатой камеры сгорания, или кальцинатор, который выполнен с возможностью рассеивания струйного потока высокотемпературного газа радиально наружу посредством конического выступа, причем выступ предусмотрен на поверхности дна кальцинатора и проходит частично в нижнее концевое отверстие трубчатой камеры сгорания. В качестве другого типа кальцинатора гипса, в данной области техники известен кальцинатор с множеством трубок, который имеет трубчатую камеру сгорания с нижней частью, разделенной на некоторое количество узких трубок, и который выбрасывает струйный поток высокотемпературного газа вниз от нижнего конца каждой из узких трубок. В последнее время кальцинатор с множеством трубок используется во относительном множестве установок.
[0009]
Согласно осознанию настоящих изобретателей, считается, что феномен псевдоожижения, имеющий тенденцию, описанную выше в пунктах (1)-(3), может возникать в каждом из кальцинаторов гипса, имеющих соответствующие системы выброса газа, и что такой феномен псевдоожижения находится в относительно близком отношении с неравномерной кальцинацией и потреблением углеводородного топлива.
[0010]
Целью настоящего изобретения является разработка устройства и способа для кальцинации гипса, выполненных с возможностью ввода струйного потока высокотемпературного газа в нижнюю часть кальцинатора, в которых текучесть осадка сырого гипса, накопленного в кальцинаторе, улучшена настолько, чтобы могло быть предотвращено возникновение неравномерной кальцинации в кальцинированном гипсе, и чтобы могло быть уменьшено потребление топлива устройства.
Решение Проблемы
[0011]
В ходе экспериментов настоящие изобретатели обнаружили, что описанная выше цель может быть достигнута посредством предусмотрения вспомогательного устройства с неподвижными лопастями (пассивного типа) или с подвижными лопастями (активного типа), которое возбуждает сырой гипс вблизи от внутренней поверхности стенки кальцинатора в окружном направлении кальцинатора, или ускоряет перемещение сырого гипса вблизи от нее в окружном направлении.
[0012]
(1) Устройство с неподвижными лопастями (пассивного типа) и способ для кальцинации гипса
Для достижения описанной выше цели, в настоящем изобретении разработано устройство для кальцинации гипса, которое включает в себя кальцинатор гипса, имеющий внутреннюю поверхность стенки с круглым или кольцеобразным горизонтальным поперечным сечением или профилем, и трубчатую камеру сгорания, расположенную у центральной части кальцинатора и образующую высокотемпературный газ, причем струйный поток высокотемпературного газа вводится в область внутреннего пространства кальцинатора через выход высокотемпературного газа, предусмотренный у нижней части камеры сгорания, чтобы сырой гипс, непрерывно или прерывисто подаваемый к области внутреннего пространства, кальцинировался или обезвоживался посредством высокотемпературного газа, и кальцинированный или обезвоженный гипс выгружается из кальцинатора, содержащий:
вспомогательное устройство, приводящее в движение сырой гипс вблизи от внутренней поверхности стенки в окружном направлении упомянутого кальцинатора, или ускоряющее перемещение сырого гипса вблизи от внутренней поверхности стенки в окружном направлении,
причем вспомогательное устройство имеет множество неподвижных лопастей, расположенных по окружности в наружной периферийной зоне упомянутой камеры сгорания и разнесенных друг от друга на угловой интервал,
и лопасти, смежные друг с другом, образуют путь потока для сырого гипса и высокотемпературного газа, чтобы восходящий поток упомянутого высокотемпературного газа, который струится к нижней части кальцинатора, отклонялся посредством пути потока в направлении радиально наружу и по окружности упомянутой камеры сгорания.
[0013]
Также в настоящем изобретении разработан способ для кальцинации гипса, использующий устройство для кальцинации гипса, имеющее изложенную выше систему,
в котором восходящий поток высокотемпературного газа, который струится к нижней части кальцинатора, направляется в направлении радиально наружу и по окружности упомянутой камеры сгорания посредством упомянутых неподвижных лопастей, чтобы упомянутый сырой гипс псевдоожижался в направлении радиально наружу и по окружности камеры сгорания с отклонением восходящего потока, в результате чего сырой гипс вблизи от внутренней поверхности стенки приводится в движение в окружном направлении кальцинатора, или ускоряется перемещение сырого гипса в окружном направлении вблизи от внутренней поверхности стенки.
[0014]
Согласно другому аспекту, в настоящем изобретении разработан способ для кальцинации гипса, в котором предусмотрены кальцинатор, имеющий внутреннюю поверхность стенки с круглой или кольцеобразной конфигурацией, как видно на его виде в плане, и трубчатая камера сгорания, расположенная у центральной части кальцинатора, и сырой гипс в кальцинаторе кальцинируется или обезвоживается посредством струйного потока высокотемпературного газа, выводимого из нижней части камеры сгорания,
причем несколько неподвижных лопастей расположены в наружной периферийной зоне упомянутой камеры сгорания и разнесённых друг от друга на угловой интервал, и
причем an восходящий поток упомянутого высокотемпературного газа, струйного к нижней части кальцинатора, направляется в направлении радиально наружу и по окружности упомянутой камеры сгорания посредством упомянутых лопастей, и псевдоожижение упомянутого сырого гипса в направлении радиально наружу и по окружности камеры сгорания происходит в результате упомянутого восходящего потока, посредством чего сырой гипс вблизи от внутренней поверхности стенки приводится в движение в окружном направлении кальцинатора, или ускоряется перемещение сырого гипса в окружном направлении вблизи от внутренней поверхности стенки.
[0015]
Согласно настоящему изобретению, восходящий поток высокотемпературного газа, струйный к нижней части кальцинатора, отклоняется в направлении радиально наружу и по окружности трубчатой камеры сгорания посредством отклоняющего или направляющего действия неподвижных лопастей, чтобы псевдоожижаться к внутренней периферийной зоне, посредством чего сырой гипс вблизи от внутренней поверхности стенки кальцинатора приводится в движение в окружном направлении кальцинатора, или ускоряется перемещение сырого гипса вблизи от нее в окружном направлении кальцинатора. Согласно экспериментам настоящих изобретателей, которые проведены с использованием фактического кальцинатора, имеющего упомянутое выше устройство, обнаружено, что количество связанной воды, содержащейся в кальцинированном гипсе, значительно уменьшается, по сравнению с соответственным количеством, получаемым в случае кальцинатора без описанных выше лопастей, и что отношения полуводного гипса и безводного гипса, содержащихся в кальцинированном гипсе, являются настолько стабильными, что может быть произведен равномерно кальцинированный гипс с меньшей неравномерностью кальцинации. К тому же, согласно экспериментам настоящих изобретателей, величина заданной температуры в кальцинаторе может быть уменьшена на 5° или более, по отношению к этому эффекту равномерной кальцинации сырого гипса, и следовательно, потребление топлива может быть заметно уменьшено. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, может быть улучшена текучесть осадка сырого гипса, накопленного в кальцинаторе, может быть предотвращено возникновение неравномерной кальцинации кальцинированного гипса, и может быть уменьшено потребление топлива кальцинатора.
[0016]
(2) Устройство с подвижными лопастями (активного типа) и способ для кальцинации гипса
Для достижения описанной выше цели, в настоящем изобретении разработано устройство для кальцинации гипса, которое включает в себя кальцинатор гипса, имеющий внутреннюю поверхность стенки с круглым или кольцеобразным горизонтальным поперечным сечением или профилем, и трубчатую камеру сгорания, расположенную у центральной части кальцинатора и образующую высокотемпературный газ, причем струйный поток высокотемпературного газа вводится в область внутреннего пространства кальцинатора через выход высокотемпературного газа, предусмотренный у нижней части камеры сгорания, чтобы сырой гипс, непрерывно или прерывисто подаваемый к области внутреннего пространства, кальцинировался или обезвоживался посредством высокотемпературного газа, и кальцинированный или обезвоженный гипс выгружается из кальцинатора, содержащее:
вспомогательное устройство, приводящее в движение сырой гипс вблизи от внутренней поверхности стенки в окружном направлении упомянутого кальцинатора, или ускоряющее перемещение сырого гипса вблизи от внутренней поверхности стенки в окружном направлении,
причем вспомогательное устройство имеет перемешивающее устройство, которое проходит через коническую поверхность или внутреннюю окружную поверхность, образованную посредством упомянутой внутренней поверхности стенки;
причем перемешивающее устройство предусмотрено с вращающимся валом, выступающим в кальцинатор от упомянутой конической или внутренней окружной поверхности в положении под верхней поверхностью сырого гипса, накопленного в кальцинаторе, и перемешивающей лопастью, вращающейся в области внутреннего пространства вместе с вращением вращающегося вала; и
причем центральная ось (X) вращения упомянутого вала ориентирована в направлении под углом (θ12), лежащим в диапазоне 30°-80°, как видно на ее виде в плане, относительно нормальной линии (RL), проходящей через точку (CP) пересечения между упомянутой осью (X) и упомянутой конической или внутренней окружной поверхностью, и упомянутая лопасть вращается вокруг упомянутой оси (X) приведения в движениедля приведения в движение сырого гипса вблизи от внутренней поверхности стенки в окружном направлении внутренней поверхности стенки.
[0017]
Также в настоящем изобретении разработан способ для кальцинации гипса, использующий устройство для кальцинации гипса, имеющее изложенную выше систему,
в котором сырой гипс вблизи от внутренней поверхности стенки приводится в движение в окружном направлении упомянутого кальцинатора посредством вращения упомянутой лопасти, или ускоряется перемещение сырого гипса в окружном направлении вблизи от внутренней поверхности стенки посредством вращения упомянутой лопасти.
[0018]
Согласно другому аспекту, в настоящем изобретении разработан способ для кальцинации гипса, в котором предусмотрены кальцинатор, имеющий внутреннюю поверхность стенки с круглой или кольцеобразной конфигурацией, как видно на его виде в плане, и трубчатую камеру сгорания, расположенную у центральной части кальцинатора, и сырой гипс в кальцинаторе кальцинируется или обезвоживается посредством струйного потока высокотемпературного газа, выводимого из нижней части камеры сгорания,
причем сырой гипс, накопленный в кальцинаторе, перемешивается посредством перемешивающей лопасти, чтобы сырой гипс во внутренней периферийной зоне кальцинатора вблизи от внутренней поверхности стенки приводился в движение в окружном направлении кальцинатора для перемещения в окружном направлении.
[0019]
Предпочтительно, величина заданной температуры для кальцинации, которая задается в состоянии, в котором перемешивающее устройство работает, уменьшена, по сравнению с величиной заданной температуры для кальцинации, которая задается в состоянии, в котором перемешивающее устройство не работает, по меньшей мере на 5°С.
[0020]
Согласно настоящему изобретению, сырой гипс вблизи от внутренней поверхности стенки кальцинатора приводится в движение в окружном направлении кальцинатора посредством вращения лопасти, или перемещение сырого гипса в нем ускоряется в окружном направлении посредством вращения лопасти. Согласно экспериментам настоящих изобретателей, которые проведены с использованием фактического кальцинатора, имеющего упомянутое выше устройство, обнаружено, что, когда работает перемешивающее устройство, количество связанной воды, содержащейся в кальцинированном гипсе, значительно уменьшается, по сравнению с соответственным количеством, получаемым при неработающем перемешивающем устройстве, и что отношения полуводного гипса и безводного гипса, содержащихся в кальцинированном гипсе, являются настолько стабильными, что может быть произведен равномерно кальцинированный гипс с меньшей неравномерностью кальцинации. К тому же, согласно экспериментам настоящих изобретателей, величина заданной температуры в кальцинаторе может быть уменьшена на 5° или более, по отношению к этому эффекту равномерной кальцинации сырого гипса, и следовательно, потребление топлива может быть заметно уменьшено. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, может быть улучшена текучесть осадка сырого гипса, накопленного в кальцинаторе, может быть предотвращено возникновение неравномерной кальцинации кальцинированного гипса, и может быть уменьшено потребление топлива кальцинатора.
Преимущественные Эффекты Изобретения
[0021]
Согласно настоящему изобретению, могут быть предусмотрены устройство и способ для кальцинации гипса, выполненные с возможностью ввода струйного потока высокотемпературного газа в нижнюю часть кальцинатора, в которых текучесть осадка сырого гипса, накопленного в кальцинаторе, может быть так улучшена, чтобы могла быть предотвращена неравномерная кальцинация в кальцинированном гипсе, и чтобы могло быть уменьшено потребление топлива устройства.
Краткое описание чертежей
[0022]
[Фиг. 1] Фиг. 1 представляет собой блок-схему системы, на которой проиллюстрирован состав системы устройства с неподвижными лопастями (пассивного типа) для кальцинации гипса.
[Фиг. 2] Фиг. 2 представляет собой вид в вертикальном разрезе, на котором схематично показана конструкция кальцинатора, показанного на Фиг. 1.
[Фиг. 3] Фиг. 3 представляет собой вид в вертикальном разрезе, на котором частично показан кальцинатор, причем на нем не показаны изображения неподвижных лопастей и осадка.
[Фиг. 4] Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе, подобном Фиг. 3, на котором показаны неподвижные лопасти и осадок.
[Фиг. 5] Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе фрагмента кальцинатора, на котором проиллюстрированы положение, конфигурация и конструкция каждой из неподвижных лопастей.
[Фиг. 6] Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе фрагмента кальцинатора, на котором проиллюстрированы положение, конфигурация и конструкция каждой из неподвижных лопастей.
[Фиг. 7] Фиг. 7 представляет собой вид в горизонтальном разрезе кальцинатора, на котором схематично проиллюстрированы положение, конфигурация и конструкция каждой из неподвижных лопастей.
[Фиг. 8] Фиг. 8 представляет собой частично увеличенный вид в плане, на котором показана конструкция каждой из неподвижных лопастей.
[Фиг. 9] Фиг. 9 (A) и 9 (B) представляют собой частично увеличенные виды в вертикальной проекции, на каждом из которых показана конструкция лопасти, причем вид в направлении стрелки ωa на Фиг. 8 показан на Фиг. 9 (A) и вид в направлении стрелки ωb на Фиг. 8 показан на Фиг. 9 (B).
[Фиг. 10] Фиг. 10 представляет собой блок-схему системы, на которой проиллюстрирован состав системы устройства с подвижными лопастями (активного типа) для кальцинации гипса.
[Фиг. 11] Фиг. 11 представляет собой вид в вертикальном разрезе, на котором схематично показана конструкция кальцинатора, показанного на Фиг. 10.
[Фиг. 12] Фиг. 12 представляет собой вид в плане кальцинатора, показанного на Фиг. 11.
[Фиг. 13] Фиг. 13 (A) и 13 (B) представляют собой вид сбоку в вертикальной проекции и вид в плане, на которых схематично показана конструкция перемешивающего устройства, и Фиг. 13 (C) представляет собой вид спереди в вертикальной проекции перемешивающих лопастей.
[Фиг. 14] Фиг. 14 представляет собой вид области внутреннего пространства при взгляде под углом с ее верхней стороны, причем область, окружающая лопасти, показана в состоянии, в котором сырой гипс не насыпан в кальцинатор.
[Фиг. 15] Фиг. 15 представляет собой вид в плане, на котором показано пространственное отношение между перемешивающим устройством и конической стенкой.
[Фиг. 16] Фиг. 16 представляет собой вид в вертикальном разрезе, на котором показано пространственное отношение между перемешивающим устройством и конической стенкой.
Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения
[0023]
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, кальцинатор со вспомогательным устройством с неподвижными лопастями имеет путь потока, образованный смежными неподвижными лопастями, причем путь потока открывается к внутренней периферийной зоне кальцинатора и проходит вверх в направлении, в целом наклонном относительно вертикального направления. Предпочтительно, по отношению к угловым положениям наружных и внутренних концов нижней части лопасти вокруг центральной оси трубчатой камеры сгорания, наружный конец лопасти, задний в направлении отклонения струйного потока высокотемпературного газа расположен в угловом положении спереди в направлении отклонения, относительно внутреннего конца лопасти, переднего в направлении отклонения, посредством чего ограничивается возникновение перемещения потока, направленного в направлении радиально наружу, для подавления перемещения сырого гипса в окружном направлении. Более предпочтительно, ближняя концевая часть лопасти, прикрепленная к камере сгорания, расположена с перекрытием ближней концевой части смежной лопасти на их видах в плане, чтобы смежные друг с другом лопасти образовывали область (η) перекрытия лопастей в наружной периферийной зоне нижней концевой части камеры сгорания. Область (η) перекрытия предотвращает или подавляет вертикальное дутье восходящего потока высокотемпературного газа вверх в зону вблизи от наружной периферийной поверхности камеры сгорания.
[0024]
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, угловой интервал неподвижных лопастей задан как угол, лежащий в диапазоне 10°-60°, более предпочтительно, в диапазоне 15°-30°, и самая верхняя часть каждой из неподвижных лопастей находится ниже верхней поверхности (проектного уровня) осадка сырого гипса, накопленного в области внутреннего пространства кальцинатора. Если количество неподвижных лопастей слишком маленькое, к каждой лопасти прилагается относительно большая нагрузка или напряжение. В результате этого возникает риск повреждения, поломки или тому подобного ближней концевой части лопасти. С другой стороны, если количество неподвижных лопастей слишком большое, уменьшается расстояние между смежными лопастями. В результате этого возникает риск налипания гипса на неподвижные лопасти. Следовательно, должно быть задано подходящее количество неподвижных лопастей с учетом нагрузки или напряжения на лопастях, налипания гипса на лопасти и так далее.
[0025]
Предпочтительно, проектный уровень (ha) верхней поверхности осадка задан как уровень, лежащий в диапазоне 1,0•hb - 1,2•hb, где "hb" представляет собой проектный уровень самой верхней части неподвижной лопасти, и где проектные уровни "ha", "hb" представляют собой размеры, измеряемые от поверхности дна кальцинатора. Во время работы кальцинатора верхняя поверхность осадка ведет себя неравномерно. Проектный уровень верхней поверхности осадка представляет собой заданный уровень или средний уровень, предусмотренный или определенный теоретически, на основании предположения о том, что работа кальцинатора является стабильной или равномерной. То есть, неподвижная лопасть предпочтительно может быть расположена под верхней поверхностью осадка (проектным уровнем), и, следовательно, неподвижная лопасть может быть предпочтительно расположена, в проекте, в положении, в котором лопасть по существу полностью погружена в осадок сырого гипса, накопленный в области внутреннего пространства кальцинатора.
[0026]
Более предпочтительно, неподвижная лопасть представляет собой изогнутую пластину, образующую изогнутый путь потока, который отклоняет сырой гипс, перемещающийся вверх вместе с восходящим потоком, к радиально наружному и окружному направлению. Предпочтительно, верхняя кромка лопасти является изогнутой при виде в плане и в целом наклонена вниз, проходя в направлении радиально наружу камеры сгорания, тогда как нижняя кромка лопасти является изогнутой при виде в плане и проходит по существу горизонтально. Диаметр, образованный наиболее наружными концами нижних частей неподвижных лопастей (диаметр (db) круга с центром на центральной оси корпуса кальцинатора или трубчатой камеры сгорания) меньше, чем диаметр внутренней поверхности стенки на этом же уровне, в результате чего неподвижная лопасть и внутренняя поверхность стенки находятся на заданном горизонтальном расстоянии (dc) друг от друга. На уровне нижних кромок неподвижных лопастей, диаметр (db) лопастей задан, предпочтительно, в диапазоне 0,8•"da"-1,0•"da", более предпочтительно, в диапазоне 0,9•"da"-1,0•"da", где "da" - внутренний диаметр внутренней поверхности стенки в кальцинаторе.
[0027]
Предпочтительно, в отношении кальцинатора с неподвижными лопастями, величина заданной температуры для кальцинации уменьшена по меньшей мере на 5°С, по сравнению с величиной заданной температуры для кальцинации, заданной для кальцинатора без неподвижных лопастей.
[0028]
В предпочтительном варианте осуществления кальцинатора со вспомогательным устройством с подвижными лопастями, угол (θ12) центральной оси (X) вращения перемешивающего устройства задан в диапазоне 45°-75°. Предпочтительно, наклонный угол (θ13) центральной оси (X) вращения относительно горизонтальной плоскости, проходящей через упомянутую выше точку (CP) пересечения, задан как угол, лежащий в диапазоне -15°-40°. В случае, если вращающийся вал выполнен с возможностью выступания наклонно вверх в области внутреннего пространства кальцинатора, сырой гипс в периферийной зоне дополнительно приводится в движение под косым углом вверх посредством вращения перемешивающей лопасти.
[0029]
Предпочтительно, перемешивающая лопасть относится к перемешивающим лопастям лопаточного типа, включающим в себя множество лопастей, которые проходят радиально наружу от области центра вращения, содержащей вращающийся вал, причем плоскость каждой лопасти наклонена на угол (θ11) относительно центральной оси (X). Более предпочтительно, перемешивающее устройство имеет оболочечную трубу, которая окружает вал концентрично с валом, и поддерживающую секцию для вала, которая находится внутри оболочечной трубы. Оболочечная труба прикреплена к корпусу кальцинатора, и вращающийся вал поддерживается с возможностью вращения поддерживающей секцией. Вал проходит вовнутрь кальцинатора от открытого конца оболочечной трубы на внутренней стороне, и несет на себе лопасть в области внутреннего пространства.
[0030]
В более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, высота hc точки (CP) пересечения задана в диапазоне 0,3•ha-0,7•ha, где "ha" - высота верхней поверхности осадка накопленного сырого гипса, измеренная от поверхности дна кальцинатора. Предпочтительно, по меньшей мере три перемешивающих устройства расположены по окружности на расстоянии друг от друга с угловым интервалом.
Вариант осуществления 1
[0031]
Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.
[0032]
Фиг. 1 представляет собой блок-схему системы, на которой показано устройство для кальцинации гипса, предусмотренное с кальцинатором гипса с неподвижными лопастями (пассивного типа). Далее со ссылкой на Фиг. 1-9, описан первый вариант осуществления настоящего изобретения (с неподвижными лопастями).
[0033]
Система кальцинации гипса предусмотрена с кальцинатором 1 гипса типа конического котла (далее называемым "кальцинатором 1") для кальцинирования двуводного гипса; устройством I подачи сырого гипса (в целом показанным линиями воображаемого контура) для подачи в кальцинатор 1 двуводного гипса в качестве сырого гипса M; линию S подачи сырого гипса для насыпания или загрузки сырого гипса M из устройства I в область α внутреннего пространства кальцинатора 1; трубу E отработанного газа для выпуска отработанного газа e после сгорания из области α через верхнюю часть кальцинатора; пылеуловитель B циклонного типа, соединенный с трубой E; и компрессор C, соединенный с кальцинатором 1 посредством трубки K подачи сжатого воздуха. Уловитель B соединен с пылесборником (не показан), например, мешочным фильтром, через выпускную линию G. Пылесборник соединен с выпускным вентилятором (не показан) для выведения из системы отработанного газа e после сгорания, например, посредством выпуска газа в атмосферу. Порция порошка или пыли, захваченная уловителем B или пылесборником, выводится из системы через выводную линию J, или возвращается через линию R возврата порошка в кальцинатор 1. В отношении устройств транспортировки и устройств загрузки/выгрузки для сырого гипса и кальцинированного гипса, или различного оборудования для системы выпуска отработанного газа, иллюстрации их конкретного состава и тому подобного не показаны на Фиг. 1.
[0034]
Кальцинатор 1 предусмотрен с корпусом типа бака реактора или типа реакционной печи в сборе, который также называется обезвоживателем или кальцинационным котлом. Сырой гипс M непрерывно или прерывисто подается во внутреннюю область кальцинатора через линию S, и кальцинированный гипс W непрерывно или непрерывно или прерывисто выдается из кальцинатора через линию V выдачи. Кальцинатор 1 содержит трубчатую камеру 2 сгорания, расположенную у центральной части корпуса и направленную вертикально вниз; горизонтальную верхнюю стенку 3, через которую вертикально проходит камера 2 сгорания; окружную стенку 4, имеющую цилиндрическую стенку 5 и коническую стенку 6 в сборе; и горизонтальную нижнюю стенку 7, имеющую диаметр, который меньше, чем диаметр верхней стенки 3. Каждая из стенок 5, 6 имеет горизонтальное поперечное сечение или профиль в форме правильного круга или кольцеобразной конфигурации. Камера 2 сгорания предусмотрена с проходом 21 подачи топлива и проходом 22 подачи воздуха для горения, расположенными вдоль центральной оси (вертикальной оси) камеры 2 сгорания, соответственно, и со смесительным устройством 23 для смешивания топлива с воздухом для горения. Труба F подачи топлива соединена с проходом 21, а канал A подачи воздуха для горения соединен с проходом 22. Проход 21 соединен через трубу F с источником топлива (не показан), таким как городская сеть газоснабжения. Проход 22 соединен с устройством Q подачи воздуха через канал A. Устройство Q представляет собой центробежный вентилятор, воздуходувку, или тому подобное, которое подает наружный воздух OA, такой как атмосферный воздух, под давлением к проходу 22. К тому же, линия U подачи циркуляционного воздуха, предусмотренная с вентилятором N, для повторного использования отработанного газа, соединена с камерой 2 сгорания, и часть отработанного газа после сгорания, проходящего через линию G, вводится в камеру 2 сгорания. Иллюстрации конкретных конструкций системы подачи топлива и так далее на Фиг. 1 не показаны. К тому же, иллюстрации системы подачи вторичного воздуха для необязательной подачи вторичного воздуха для горения к камере 2 сгорания, и так далее, на Фиг. 1 не показаны.
[0035]
Топливо и воздух, подаваемые через проходы 21, 22, сталкиваются и смешиваются друг с другом в смесительном устройстве 23 для обеспечения реакции горения, при которой в интратубулярной области β камеры 2 сгорания образуется порция газообразного продукта сгорания с высокой температурой. Камера 2 сгорания представляет собой камеру сгорания с множеством трубок, которая имеет выпускную часть области β, разделенную на некоторое количество проходов для текучей среды, каждый из которых имеет узкое поперечное сечение. Некоторое количество узких трубок 24, каждая из которых имеет маленький диаметр, соединено с нижней пластиной 25 камеры 2 сгорания, чтобы посредством трубок 24 было образовано некоторое количество узких проходов для текучей среды, каждый из которых имеет уменьшенный диаметр. Газообразный продукт сгорания в области β течет в каждую из трубок 24 в виде горячего газа H с высокой температурой (называемого далее в этом документе "высокотемпературным газом H"), который выводится из нижних концевых отверстий трубок 24 к нижней стенке 7.
[0036]
В области α внутреннего пространства кальцинатора, сырой гипс M, подаваемый в нее через линию S, накапливается в виде осадка Ms. Нижняя часть камеры 2 сгорания расположена ниже уровня верхней поверхности Ma осадка Ms на некоторой протяженности, которая примерно на четверть камеры 2 сгорания в области α погружена в осадок Ms сырого гипса M. Высокотемпературный газ H охлаждается посредством теплового излучения в область α через стенки трубок камеры 2 сгорания и трубок 24, и газ струится вниз из нижних концевых отверстий трубок 24 как струйные потоки Hg высокотемпературного газа, все еще имеющие температуру около 200-300°С. Сырой гипс M псевдоожижается посредством потоков Hg, выводимых у нижней части кальцинатора, и связанная вода, содержащаяся в сыром гипсе M, удаляется из него посредством передачи тепла между сырым гипсом M и газом Hg, в результате чего сырой гипс M кальцинируется в основном в полуводный гипс.
[0037]
Выпускное окно 8 для извлечения кальцинированного гипса открыто на конической стенке 6, приблизительно на уровне ha верхней поверхности Ma (уровне, измеренном от поверхности дна кальцинатора). Окно 8 предусмотрено с управляющим клапаном (не показан). Путь 70 извлечения для извлечения кальцинированного гипса из нижней части кальцинатора к окну 8 предусмотрен вдоль наклонной поверхности конической стенки 6, и трубка 81 впрыска сжатого воздуха устройства 80 воздушной пики проходит наклонно вниз через проводящую текучую среду часть пути 70 извлечения. Устройство 80 соединено с компрессором C через трубку K подачи сжатого воздуха. Устройство 80 имеет некоторое количество окон впрыска воздуха (не показаны), предусмотренных на стенке трубки 81, и сжатый воздух впрыскивается через окна впрыска воздуха, для побуждения текучего движения кальцинированного гипса, направленного от нижней части кальцинатора наружу кальцинатора, под давлением впрыска сжатого воздуха. Снаружи окна 8 предусмотрено переливное устройство 9. Устройство 9 имеет переливную перегородку 90. Кальцинированный гипс W выдается из кальцинатора через окно 8 и устройство 9 и затем подается к устройству дальнейшей обработки (например, гомогенизатору, измельчителю и тому подобному) или хранилище по линии V выдачи.
[0038]
Определяющая температуру часть датчика T температуры предусмотрена у нижней концевой части пути 70 извлечения. Датчик T определяет температуру кальцинированного гипса (температуру продукта), извлекаемого из кальцинатора. В этом варианте осуществления, система кальцинации гипса включает в себя систему управления (не показана), которая определяет температуру кальцинации с использованием датчика T и которая управляет работой различных устройств или оборудования системы кальцинации гипса.
[0039]
В кальцинаторе 1 с такой системой, предпочтительным является побуждение псевдоожижения сырого гипса M и приведения в движение гипса M (или кальцинированного гипса W) в окружном направлении, обеспечивающее равномерное извлечение кальцинированного гипса W через окно 8 наружу кальцинатора. Следовательно, кальцинатор 1 содержит множество или некоторое количество неподвижных лопастей в качестве устройства для способствования псевдоожижению или приведения в движение в окружном направлении, которые предусмотрены на нижней концевой части камеры 2 сгорания и находятся на расстоянии друг от друга с угловым интервалом. Лопасти 10 составляют вспомогательное устройство с неподвижными лопастями (пассивного типа).
[0040]
Фиг. 2 представляет собой вид в вертикальном разрезе, на котором в целом показана конструкция кальцинатора 1. Фиг. 3 представляет собой вид в вертикальном разрезе, на котором частично показан кальцинатор 1, причем изображения лопастей 10 и осадка Ms не показаны для иллюстрирования конструкции нижней части камеры 2 сгорания. Фиг. 4 представляет собой вид в вертикальном разрезе, подобный Фиг. 3, но на нем показаны лопасти 10 и осадок Ms. Фиг. 5-7 представляют собой частичные виды в перспективе и вид в горизонтальном разрезе кальцинатора 1, на которых показаны положение, конфигурация и конструкция каждой из лопастей 10. На Фиг. 5-7, изображения трубок 24 и осадка Ms не показаны для ясного изображения конструкции лопастей 10. Фиг. 8 и 9 представляют собой частично увеличенный вид в плане и виды в вертикальной проекции, на которых показана конструкция каждой из лопастей 10.
[0041]
На Фиг. 2, схематично проиллюстрирована конструкция кальцинатора 1, показанного на Фиг. 1. Как видно на Фиг. 2, поддерживающая рама 52 (частично показанная на Фиг. 2) поддерживает корпус кальцинатора 1 посредством его челюстных деталей или опорных деталей 51, выступающих из наружной поверхности цилиндрической стенки 5. Трубчатый проход 53, составляющий линию S, проходит через верхнюю стенку 3 и свисает от нее в область α. Верхняя поверхность Ma осадка Ms (уровень ha) расположена под нижним концевым отверстием 54 прохода 53.
[0042]
Как видно на Фиг. 3, камера 2 сгорания имеет увеличенную нижнюю концевую часть 26 с увеличенным диаметром, и часть 26 соединена с нижним концом прямой трубчатой части 27. Наружная периферийная поверхность части 26 имеет форму правильного круга в ее горизонтальном сечении. Некоторое количество узких трубок 24, которые составляют упомянутое выше множество трубок, соединено с нижней пластиной 25 части 26. Каждая из трубок 24 образует проход для текучей среды с уменьшенным поперечным сечением. Например, каждая из трубок 24 имеет площадь поперечного сечения прохода для текучей среды, меньшую или равную одной пятнадцатой площади поперечного сечения прохода для текучей среды камеры 2 сгорания, например, приблизительно равную одной сотой площади поперечного сечения прохода для текучей среды камеры 2 сгорания. Верхняя концевая часть трубки 24 открыта к интратубулярной области β, а нижний конец трубки 24 открыт вниз к нижней части кальцинатора вблизи от нижней стенки 7. При необходимости, описанное выше смесительное устройство 23 может быть расположено в части 26.
[0043]
Как видно на Фиг. 2 и 4, лопасти 10 расположены в наружной периферийной зоне части 26 под верхней поверхностью Ma. Самая верхняя часть лопасти 10 (верхний/внутренний конец 18 лопасти 10, как видно на Фиг. 9) расположена на уровне hb (положение высоты hb, измеренной от поверхности дна кальцинатора). Принимая, что уровень ha, как видно на Фиг. 2 и 4, представляет собой заданный уровень или проектный уровень верхней поверхности Ma, уровень ha может быть предпочтительно задан в диапазоне 1,0•hb-1,2•hb. То есть, лопасть 10 предпочтительно может быть расположена на уровне, на котором лопасть 10 по существу полностью погружена в осадок Ms. Тем не менее, во время работы кальцинатора 1, поведение верхней поверхности Ma осадка Ms является относительно жестким, и на верхней поверхности Ms возникают феномены, включающие в себя волнистости, выпуклости, впадины и тому подобное. Следовательно, верхняя часть лопасти 10 часто обнажается в пространство над верхней поверхностью Ma. Таким образом, следует понимать, что пространственное отношение между уровнями ha, hb, как изложено выше, представляет собой пространственное отношение в состоянии проектирования или состоянии исходной настройки.
[0044]
Как видно на Фиг. 2 и 4, диаметр db по отношению к центральной оси камеры 2 сгорания, который образован наружными концами нижних частей лопастей 10, меньше, чем внутренний диаметр da конической стенки 6 на этом же уровне, и каждая из лопастей 10 и стенка 6 находятся на горизонтальном расстоянии dc друг от друга. По отношению к диаметру da, диаметр db задан, предпочтительно, в диапазоне 0,8•da-1,0•da, более предпочтительно, в диапазоне 0,9•da-1,0•da. Следовательно, горизонтальное расстояние dc задано, предпочтительно, меньшим или равным 0,1•da, более предпочтительно, меньшим или равным 0,5•da. В этом варианте осуществления, центральная ось камеры 2 сгорания по существу совпадает с центральной осью стенки 6.
[0045]
Как видно на Фиг. 7, неподвижные лопасти 10 расположены по окружности и находятся на расстоянии друг от друга с одинаковым угловым интервалом θ1 вокруг центральной оси CL камеры 2 сгорания. Угловой интервал θ1 предпочтительно задан как угол, лежащий в диапазоне 10°-60°, более предпочтительно, как угол, лежащий в диапазоне 15°-30° (22.5° в этом варианте осуществления). Количество лопастей 10 предпочтительно задано в диапазоне от шести до тридцати шести, более предпочтительно в диапазоне от двенадцати до двадцати четырех (шестнадцать в этом варианте осуществления). Ближайший конец лопасти 10 прикреплен к наружной периферийной поверхности увеличенной нижней концевой части 26, и лопасть 10 проходит от него, в целом, радиально наружу от части 26. Угловой интервал лопастей 10 не должен быть обязательно задан как одинаковый угол по всей окружности, и угловой интервал может быть задан как произвольный угол в соответствии с конструкциями кальцинатора 1 и камеры 2 сгорания, и так далее.
[0046]
Как видно на Фиг. 8 и 9, каждая из неподвижных лопастей 10 выполнена из изогнутой металлической пластины, имеющей изогнутую внутреннюю кромку 11, изогнутую наружную кромку 12, изогнутую верхнюю кромку 13 и изогнутую нижнюю кромку 14. Ближняя концевая часть лопасти 10, включающая в себя кромку 11, прикреплена к части 26 с помощью крепежного средства, такого как скобы или болты (не показано), или соединительного средства, такого как сварка. Лопасть 10 образует поверхность, по существу непрерывно переходящую в наружную поверхность части 26. Каждая из кромок 11, 12, 13, 14 изогнута с заданным радиусом кривизны, и лопасть 10 образует выпуклую поверхность 15, обращенную под наклоном вверх, и вогнутую поверхность 16, обращенную под наклоном вниз. Верхняя кромка 13 наклонена вниз, проходя наружу. Нижняя кромка 14 проходит по существу горизонтально.
[0047]
Путь P потока образован между смежными лопастями 10. Как видно на виде в плане, путь P проходит в направлении по окружности и радиально наружу камеры 2 сгорания, при этом изгибаясь. Путь P открывается к внутренней периферийной зоне кальцинатора и проходит вверх в форме изогнутого прохода для текучей среды, в целом наклонного относительно вертикального направления. Как описано далее, путь P отклоняет восходящий поток струйного потока высокотемпературного газа Hg в направлении радиально наружу и по окружности.
[0048]
На Фиг. 8, сегмент DL1 линии, проходящий в диаметральном направлении камеры 2 сгорания (как видно на ее виде в плане) показан штрихпунктирной линией, причем сегмент DL1 проходит через центральную ось CL и верхний/наружный конец 17 лопасти 10. Как видно на Фиг. 8, тангенциальная линия Th (в горизонтальной плоскости) лопасти 10 у конца 17 ориентирована в направлении угла θ2 относительно сегмента DL1. К тому же, тангенциальные линии Tv, Tv' (в вертикальной плоскости) лопасти 10 у верхнего/внутреннего конца 18 и верхнего/наружного конца 17 ориентированы в направлениях углов θ3, θ4 относительно вертикального направления VL. Угол θ2 предпочтительно задан как угол, лежащий в диапазоне 20°-60°, более предпочтительно в диапазоне 30°-50°. Углы θ3, θ4 предпочтительно заданы как угол, лежащий в диапазоне 20°-60°, более предпочтительно в диапазоне 30°-55°.
[0049]
Как показано на Фиг. 8, смежные лопасти 10 расположены таким образом, чтобы их ближние концевые части перекрывали друг друга, а их дальние концевые части находились на расстоянии друг от друга, как видно на их видах в плане. На Фиг. 8 показаны нижний/внутренний конец 19 и нижний/наружный конец 20 лопасти 10. К тому же, на Фиг. 8 штрихпунктирными линиями показаны сегменты DL2, DL3 линии, проходящие в диаметральном направлении камеры 2 сгорания (как видно на их видах в плане). Сегмент DL2 проходит через центральную ось CL и конец 19 лопасти 10, расположенный спереди в направлении отклонения газа Hg (направление по часовой стрелке, как видно на виде в плане). Сегмент DL3 проходит через центральную ось CL и конец 20 лопасти 10, расположенный сзади в направлении отклонения газа Hg. К тому же, на Фиг. 8 штриховкой обозначена область η перекрытия лопастей 10 (как видно на ее виде в плане).
[0050]
Как видно на Фиг. 9 (B), в направлении отклонения, конец 20 задней лопасти 10 расположен в угловом положении, смещенном вперед относительно конца 19 передней лопасти 10. Концы 19, 20 находятся на расстоянии друг от друга с угловым интервалом с центральным углом θ5 вокруг центральной оси CL, как видно на Фиг. 8. То есть, как видно в направлении отклонения, угловое положение конца 20 задней лопасти 10 имеет сдвиг фазы с углом θ5 опережения вокруг центральной оси CL, по отношению угловому положению конца 19 передней лопасти 10.
[0051]
Согласно экспериментам, проведенным настоящими изобретателями, струйный поток высокотемпературного газа Hg, вводимого в нижнюю часть кальцинатора, перемещается вверх вдоль группы трубок 24, как обозначено направленными вверх стрелками на Фиг. 3. Нижняя пластина 25 увеличенной нижней концевой части 26 направляет восходящий поток Hg радиально наружу, как обозначено стрелками Hg' на Фиг. 3. Следовательно, существует склонность к подавлению окружного перемещения сырого гипса M вблизи от внутренней поверхности стенки кальцинатора посредством перемещения потока Hg (Hg'), направленного радиально наружу. К тому же, согласно экспериментам настоящих изобретателей, если лопасть 10 не предусмотрена, существует склонность к извержению большого количества потока Hg из верхней поверхности Ma в зоне вблизи от наружной периферийной стенки части 26, как показано стрелками Hg" на Фиг. 3. Считается, что этот феномен происходит в результате состояния, в котором поток Hg относительно легко перемещается вверх вдоль трубок 24, поскольку сопротивление потоку текучей среды является относительно небольшим на границе между металлической трубкой (трубкой 24) и сырым гипсом M.
[0052]
Тем не менее, поток Hg, направленный радиально наружу посредством пластины 25, уверенно отклоняется посредством лопастей 10, поскольку конец 20 лопасти 10, находящийся сзади в направлении отклонения, имеет сдвиг фазы на угол θ5 по отношению к концу 19 лопасти 10, находящемуся спереди в направлении отклонения, и конец 20 находится в угловом положении опережения по отношению к концу 19. Следовательно, поток Hg, направленный радиально наружу посредством пластины 25, уверенно отклоняется посредством лопасти 10. Таким образом, может быть надежно предотвращено возникновение феномена, при котором перемещение сырого гипса M в окружном направлении кальцинатора подавляется посредством перемещения потока Hg, направленного радиально наружу. Угол θ5 больше, чем 0°, и он задан, предпочтительно, меньшим или равным 0,3•θ1, более предпочтительно, меньшим или равным 0,2•θ1, по отношению к угловому интервалу θ1 лопастей 10. К тому же, поскольку, как описано выше, обеспечена область η перекрытия лопасти 10, перемещение вверх потока Hg эффективно подавляется вблизи от наружной периферийной поверхности части 26, и, следовательно, поток Hg может быть отклонен посредством лопастей 10. Таким образом, сдвиг фазы (угол θ5) и область η перекрытия способствуют циркуляции потока Hg, как описано далее в этом документе, и способствуют однородной кальцинации сырого гипса M. Область η перекрытия может быть предпочтительно задана как область, в которой угол θ6 больше нуля и L1/L2 меньше или равно 1/2, где угол θ6 - угол между концом 18 конкретной лопасти 10 и концом 19 смежной с ней лопасти 10, "L1" - расстояние между радиально наружным концом ν области η и концом 19 (при виде в плане), и "L2" - длина лопасти 10, измеренная в ее диагональном направлении, при виде в плане (то есть, максимальная длина лопасти 10 на ее виде в плане).
[0053]
Как показано стрелками на Фиг. 4-9, лопасть 10 направляет поток Hg, который перемещается вверх по пути P, в направлении радиально наружу и по окружности, чтобы псевдоожиженные частицы сырого гипса M, псевдоожиженные потоком Hg, направлялись в направлении радиально наружу и по окружности, вместе с потоком Hg. Поток Hg и сырой гипс M выходят с пути P по существу в тангенциальном направлении части 26 из положения вблизи от наружных и верхних кромок 12, 13 и перемещаются во внутреннюю периферийную зону кальцинатора. Лопасть 10 является в целом изогнутой, и кромка 13 наклонена вниз, при этом проходя наружу, и, следовательно, верхняя угловая часть лопасти 10 не препятствует перемещениям потока Hg и сырого гипса M. Поток Hg, перемещающийся к периферийной зоне, находится в передающем тепло соприкосновении с сырым гипсом M вблизи от внутренней поверхности стенки кальцинатора. К тому же, поток Hg и сырой гипс M, направленные в окружном направлении, приведят в движениеприводит в движение сырой гипс M в периферийной зоне в окружном направлении, или ускоряют перемещение сырого гипса M в периферийной зоне в окружном направлении.
[0054]
Далее описана работа кальцинатора 1 с упомянутой выше конструкцией.
[0055]
Во время использования системы кальцинации гипса, показанной на Фиг. 1, сырой гипс M, подготовленный посредством устройства I подачи сырого гипса, подается к области α, и гипс M скапливается в нижней части области α. Воздух для горения подается к проходу 22 подачи воздуха для горения через канал A подачи воздуха для горения под давлением подачи устройства Q подачи воздуха. Углеводородное топливо, такое как городской газ, подается к проходу 21 подачи топлива через трубу F подачи топлива. Воздух и топливо, смешанные в смесительном устройстве 23, образуют газообразный продукт сгорания с высокой температурой в трубчатой камере 2 сгорания. Газообразный продукт сгорания течет в узкие трубки 24 в виде высокотемпературного газа H, и струится через нижние концевые отверстия трубок 24 к нижней части кальцинатора, в виде струйного потока высокотемпературного газа Hg.
[0056]
Поток Hg перемещается вверх вдоль группы узких трубок 24, как показано стрелками на Фиг. 4-9. Поток Hg отклоняется в направлении радиально наружу и по окружности посредством лопастей 10, как изложено выше. Сырой гипс M осадка Ms псевдоожижается посредством потока Hg и нагревается посредством передающего тепло соприкосновения с потоком Hg. Поток Hg охлаждается посредством нагревания сырого гипса M и затем извергается из верхней поверхности Ma в верхнее пространство в кальцинаторе и вводится в трубу E отработанного газа из верхней части кальцинатора в виде отработанного газа e после сгорания. Отработанный газ e выпускается из системы через пылеуловитель B и пылесборник.
[0057]
Как показано стрелками Mr на Фиг. 3, большое количество сырого гипса M, который перемещается вверх у центральной части осадка Ms под давлением потока Hg, перемещается радиально наружу в верхнем слое осадка Ms и затем перемещается вниз вдоль внутренней поверхности стенки конической стенки 6, чтобы рециркулировать к нижней части кальцинатора. Псевдоожиженные частицы потока Hg и сырого гипса M, которые направлены в направлении радиально наружу и по окружности, приведят в движение сырой гипс M вблизи от конической стенки 6 к окружному направлении кальцинатора, или ускоряют перемещение сырого гипса M в окружном направлении кальцинатора. То есть, в осадке Ms, действие пассивного отклонения лопасти 10 приводит к перемещению потока или псевдоожиженного слоя сырого гипса M или кальцинированного гипса W в окружном направлении кальцинатора вблизи от внутренней поверхности стенки кальцинатора. Этот поток или псевдоожиженный слой не всегда может быть хорошо видимым независимо от потока или псевдоожиженного слоя. Иначе говоря, лопасть 10 предназначена для образования циркулирующего потока в кальцинаторе, который приводит по меньшей мере к частичному псевдоожижению сырого гипса M или кальцинированного гипса W вблизи от внутренней поверхности стенки в окружном направлении, или предназначена для образования такого циркулирующего потока в осадке Ms.
[0058]
Сырой гипс M нагревается в таком процессе псевдоожижения посредством его теплообмена с высокотемпературным газом, чтобы терять связанную воду, посредством чего сырой гипс M кальцинируется до полуводного гипса, и так далее. Затем, гипс извлекается из кальцинатора через выпускное окно 8 посредством переливного устройства 9 и подается к системе или тому подобному для последующей обработки или тому подобного, в виде кальцинированного гипса W, посредством линии V выдачи.
[0059]
Согласно экспериментам, проведенным настоящими изобретателями, которые выполнены с использованием фактического кальцинатора, соответствующего кальцинатору 1, обнаружено, что, в случае, когда двуводный гипс кальцинируется до полуводного гипса посредством кальцинатора 1 согласно настоящему варианту осуществления, отношение двуводного гипса, содержащегося в кальцинированном гипсе W, уменьшается по сравнению с соответствующим отношением в случае кальцинации посредством обычного кальцинатора без лопастей 10, и, следовательно, что может быть произведен однородно кальцинированный гипс, который имеет кальцинацию с малой неравномерностью и который имеет в целом уменьшенное количество связанной воды. К тому же, поскольку сырой гипс M может быть кальцинирован равномерно, величина заданной температуры для кальцинации может быть уменьшена приблизительно на 6-7°С. Например, в отношении температуры для кальцинации, которая определяется посредством датчика T температуры, ее целевая или заданная величина может быть уменьшена со 150°С до 143-144°С. Например, в случае, если в качестве топлива кальцинатора 1 используется городской газ, потребление топлива может быть уменьшено приблизительно на 5%, если заданная величина температуры в кальцинаторе уменьшена на 6,5°С. Следовательно, использование лопастей 10 с упомянутой выше конструкцией обеспечивает значительную эффективность уменьшения потребления топлива кальцинатора 1.
[0060]
В изложенном выше варианте осуществления, проектное состояние пространственного отношения между верхней поверхностью осадка и неподвижной лопастью задано так, чтобы уровень ha лежал в диапазоне уровня hb•1,0-hb•1,2. Тем не менее, при необходимости, пространственное отношение между ними может быть задано так, чтобы уровень ha был ниже, чем уровень hb.
[0061]
К тому же, неподвижная лопасть и трубчатая камера сгорания могут быть выполнены так, чтобы ближайший конец лопасти соединялся с камерой сгорания через средство регулировки положения для регулировки положения лопасти относительно камеры сгорания, для изменяемого задавания положения лопасти. К тому же, в упомянутом выше варианте осуществления, лопасть имеет поверхность, по существу непрерывно переходящую в наружную поверхность камеры сгорания, но при необходимости между ближней концевой частью лопасти и наружной поверхностью камеры сгорания может быть образован зазор или промежуток некоторого размера.
Вариант осуществления 2
[0062]
Фиг. 10 представляет собой блок-схему системы, на которой показано устройство для кальцинации гипса, предусмотренное с кальцинатором гипса с подвижными лопастями (активного типа). Далее со ссылкой на Фиг. 10-16 описан второй вариант осуществления настоящего изобретения. На каждой из Фиг. 10-16, составляющие или элементы, по существу такие же, как составляющие или элементы в упомянутом выше варианте осуществления (Фиг. 1-9) или эквивалентные им, обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
[0063]
Устройство, показанное на Фиг. 10, имеет такую же основную конструкцию, как устройство, показанное на Фиг. 1. Тем не менее, устройство этого варианта осуществления имеет множество перемешивающих устройств 30 вместо упомянутых выше неподвижных лопастей 10. Перемешивающее устройство 30 образует вспомогательное устройство с подвижными лопастями (активного типа). Пояснительные описания общей конструкции устройства, показанного на Фиг. 10, являются по существу такими же, как описания соответствующей конструкции устройства, показанного на Фиг. 1, и, следовательно, повторяющиеся описания опущены посредством ссылки на упомянутые выше описания конструкции устройства, показанного на Фиг. 1.
[0064]
Фиг. 11 и 12 представляют собой вид в вертикальном разрезе и вид в плане, на каждом из которых схематично показана конструкция кальцинатора 1. Фиг. 13 (A) и 13 (B) представляют собой вид сбоку в вертикальной проекции и вид в плане, на каждом из которых схематично показана конструкция перемешивающего устройства 30. Фиг. 13 (C) представляет собой вид спереди в вертикальной проекции перемешивающих лопастей. Фиг. 14 представляет собой вид области α внутреннего пространства при взгляде под углом с ее верхней стороны, причем область, окружающая лопасти, показана в состоянии, в котором сырой гипс M не насыпан в кальцинатор 1.
[0065]
На Фиг. 11 и 12 схематично показана конструкция кальцинатора 1, показанного на Фиг. 10. Как видно на Фиг. 11, e корпус кальцинатора 1 поддерживается через челюстные детали или опорные детали 51 посредством поддерживающей рамы 52, подобно упомянутому выше варианту осуществления. Трубчатый проход 53 линии S проходит через верхнюю стенку 3 и свисает от нее в область α внутреннего пространства. Верхняя поверхность Ma (уровень ha) осадка сырого гипса M расположена ниже нижнего концевого отверстия прохода 53, подобно упомянутому выше варианту осуществления. Как показано штриховыми линиями на Фиг. 12, четыре перемешивающих устройства 30 расположены на расстоянии друг от друга с приблизительно одинаковыми угловыми интервалами. Как видно на Фиг. 11, каждое из перемешивающих устройств 30 расположено на уровне hc на конической стенке 6. Уровень hc задан в диапазоне 0,3•ha-0,7•ha, предпочтительно, в диапазоне 0,4•ha-0,6•ha. Таким образом, перемешивающие лопасти 31 перемешивающего устройства 30 находятся на уровне ниже верхней поверхности Ma, чтобы быть полностью погруженными в осадок Ms, как видно на Фиг. 11. Уровень hc представляет собой высоту точки CP пересечения между поверхностью стенки конической стенки 6 (коническая поверхность конструкции) и центральной осью X-X перемешивающего устройства 30 (Фиг. 13).
[0066]
На Фиг. 13 показана конструкция перемешивающего устройства 30. Лопасти 31 перемешивающего устройства 30 представляют собой перемешивающие лопасти лопаточного типа, вращающиеся вокруг центральной оси X-X перемешивающего устройства 30. Перемешивающее устройство 30 имеет ступичную секцию 32, объединенную с вращающимся валом 36, и четыре лопастные части 33, проходящие радиально наружу от ступичной секции 32. Лопастные части 33 проходят от ступичной секции 32 приблизительно в ортогональном направлении, на их видах спереди в вертикальной проекции (Фиг. 13 (C)). Плоскость каждой из лопастных частей 33 наклонена относительно оси X-X. Угол θ11 наклона плоскости каждой из лопастных частей 33 представляет собой угол, предпочтительно, в диапазоне 10°-60°, и более предпочтительно в диапазоне 30°-60° (в настоящем варианте осуществления, приблизительно 30°).
[0067]
Перемешивающее устройство 30 предусмотрено с оболочечной трубой 35, поддерживающей секцией 34, соединительной секцией 61, основной деталью 60, подшипниковой секцией 62 и удерживающей конструкцией 42. Оболочечная труба 35 концентрична с вращающимся валом 36. Поддерживающая секция 34 имеет требуемые свойства воздухонепроницаемости и теплостойкости. Соединительная секция 61 объединяет ближнюю концевую часть вала 36 и ведущий вал 41 приводного устройства 40. Подшипниковая секция 62 поддерживается посредством основной детали 60, а вал 36 поддерживается с возможностью вращения посредством подшипниковой секции 62. Приводное устройство 40 прикреплено к основной детали 60 посредством удерживающей конструкции 42. Оболочечная труба 35 представляет собой теплостойкую металлическую трубу, имеющую цилиндрическую внутреннюю область γ, которая защищает поддерживающую секцию 34 от перемещения и тепла твердых компонентов и высокотемпературного газа в области α.
[0068]
Как видно на Фиг. 14, труба 35 проходит через коническую стенку 6. Проникающая через коническую стенку часть 37 трубы 35 объединена со стенкой 6 с помощью крепежного средства, такого как сварка. Вал 36 проходит через центральную часть поддерживающей секции 34 (Фиг. 13) и выступает в область α из области γ в трубе 35. Лопасти 31 вращаются вокруг центральной оси X-X в области α.
[0069]
Фиг. 15 и 16 представляют собой вид в плане и вид в вертикальном разрезе, на каждом из которых показано пространственное отношение между перемешивающим устройством 30 и конической стенкой 6. На Фиг. 15 и 16, внутренняя поверхность стенки 6 показана посредством правильного круга или прямой штрихпунктирной линией с двумя пунктирами (линией воображаемого контура). На Фиг. 15 показана средняя линия CL кальцинатора 1 (центр стенки 6 на его виде в плане). К тому же, на каждой из Фиг. 15 и 16 показана точка CP пересечения между внутренней поверхностью стенки 6 (наклонной стенки) и центральной осью X-X перемешивающего устройства 30. К тому же, на Фиг. 15 показаны тангенциальная линия GL у точки CP пересечения и нормальная линия RL (линия, проходящая в радиальном направлении, как показано штрихпунктирной линией с одним пунктиром) у точки CP пересечения. Как видно на Фиг. 15 (B), точка CP пересечения расположена у центра области γ трубы 35.
[0070]
Как видно на Фиг. 15(A), четыре перемешивающих устройства 30 расположены вокруг средней линии CL кальцинатора 1 и находятся на расстоянии друг от друга с угловыми интервалами θ15, θ16, θ17, θ18. Каждый из углов θ15, θ16, θ17, θ18 задан как угол, лежащий в диапазоне 60°-120°. В настоящем варианте осуществления, угол θ15 задан равным 110°, угол θ16 задан равным 90°, и углы θ17, θ18 заданы равными 80°, соответственно. Углы θ15, θ16, θ17, θ18 могут быть заданы как равные углы (например, 90°), или углы θ15, θ16, θ17, θ18 могут быть заданы с произвольными величинами, соответственно.
[0071]
Как видно на Фиг. 15(B), центральная ось X-X перемешивающего устройства 30 проходит в область α в направлении, наклоненном против часовой стрелки (на ее виде в плане) под углом θ12 по отношению к нормальной линии RL, как видно на виде в плане. Угол θ12 предпочтительно задан как угол, лежащий в диапазоне 30°-80°, более предпочтительно в диапазоне 45°-75°. Как видно на Фиг. 16, ось X-X перемешивающего устройства 30 проходит на стороне области внутреннего пространства в направлении, наклоненном под углом θ13 по отношению к горизонтальной плоскости. Угол θ13 предпочтительно задан как угол, лежащий в диапазоне -15°-40°. Угол θ19 оси X-X относительно наклонной поверхности конической стенки 6, который представляет собой угол вокруг горизонтальной оси, проходящей через точку CP пересечения, задан, предпочтительно, в диапазоне 50°-105°. В этом варианте осуществления, угол θ14 стенки 6, наклоненной относительно горизонтальной плоскости, задан равным приблизительно 65°, и центральная ось X-X ориентирована в направлении, перпендикулярном стенке 6 (угол θ19 равен 90°), и угол θ13 задан равным приблизительно 25°.
[0072]
Далее описана работа кальцинатора 1, имеющего упомянутую выше конструкцию.
[0073]
Во время использования кальцинатора 1, показанного на Фиг. 10, сырой гипс M подается к области α через линию S и накапливается в нижней части области α и выводится как струйный поток высокотемпературного газа Hg трубчатой камеры 2 сгорания из нижних концевых отверстий трубок 24 к нижней части кальцинатора, подобно системе кальцинации гипса, показанной на Фиг. 1.
[0074]
Каждое из перемешивающих устройств 30 приводится в действие для передачи крутящего момента приводного устройства 40 к лопастям 31 через валы 41, 36, посредством чего лопасти 31 вращаются. Частота вращения перемешивающего устройства 30 задана в диапазоне 200 об/мин-400 об/мин, например, 300 об/мин. Сырой гипс M осадка Ms псевдоожижается посредством потока Hg, и сырой гипс M теряет свою связанную воду посредством передающего тепло соприкосновения с потоком Hg, посредством чего сырой гипс M кальцинируется, в основном, в полуводный гипс. Подобно системе, показанной на Фиг. 1, поток Hg вводится в трубу E отработанного газа после охлаждения посредством нагревания сырого гипса M и затем выводится из системы через пылеуловитель B и пылесборник.
[0075]
Как описано выше, сырой гипс M перемещается вверх в центральной части осадка Ms под давлением потока Hg, и затем больше количество сырого гипса M перемещается радиально наружу в верхнем слое осадка Ms, и, после этого, сырой гипс M перемещается вниз вдоль внутренней поверхности стенки 6, посредством чего гипс M циркулирует к нижней части кальцинатора. В таком процессе псевдоожижения, сырой гипс M нагревается посредством теплообмена с высокотемпературным газом и кальцинируется в полуводный гипс и так далее посредством потери связанной воды. Затем, кальцинированный гипс извлекается из кальцинатора через выпускное окно 8 посредством переливного устройства 9 и подается через линию V выдачи в виде кальцинированного гипса W системе, выполняющей последующую обработку.
[0076]
Сырой гипс M вблизи от конической стенки 6 приводится в движение в окружном направлении стенки 6 посредством лопастей 31, чтобы сырой гипс M перемещался в окружном направлении кальцинатора или чтобы ускорялось перемещение сырого гипса M в окружном направлении кальцинатора. Сырой гипс M, псевдоожиженный потоком Hg, или сырой гипс M, взвешенный в потоке Hg, относительно легко отклоняется в окружном направлении посредством лопастей 31. Следовательно, образуется поток или перемещающийся слой сырого гипса M или кальцинированного гипса W, который псевдоожижен по окружности вблизи от внутренней поверхности стенки. Этот поток или перемещающийся слой может не быть ясно видимым как независимый поток или перемещающийся слой. То есть, перемешивающее устройство 30 предназначено для обеспечения динамического воздействия по меньшей мере для частичного уверенного псевдоожижения гипса M, W вблизи от внутренней поверхности стенки в окружном направлении, или оно предназначено для обеспечения осадка Ms с таким уверенным воздействием.
[0077]
Согласно экспериментам, проведенным настоящими изобретателями, в которых двуводный гипс кальцинирован в полуводный гипс с использованием действительного кальцинатора соответствующего кальцинатору 1, обнаружено, что, во время работы перемешивающего устройства 30, отношение двуводного гипса, содержащегося в кальцинированном гипсе W, в целом уменьшается по сравнению с этим отношением в состоянии, в котором перемешивающее устройство 30 не работает, и, следовательно, что при работе перемешивающего устройства 30 может быть произведен равномерно кальцинированный гипс, который имеет в целом уменьшенное количество связанной воды и который имеет кальцинацию с малой неравномерностью.
К тому же, поскольку сырой гипс M может быть кальцинирован равномерно, величина заданной температуры для кальцинации может быть уменьшена приблизительно на 6-7°С. Например, в отношении температуры для кальцинации, которая определяется посредством датчика T температуры, целевая или заданная величина температуры для кальцинации может быть уменьшена со 150°С до 143-144°С. Например, в случае, если в качестве топлива кальцинатора 1 используется городской газ, потребление топлива уменьшается приблизительно на 5%, если заданная величина температуры в кальцинаторе уменьшена на 6,5°С. Следовательно, использование перемешивающего устройства 30 с упомянутой выше конструкцией обеспечивает значительную эффективность уменьшения потребления топлива кальцинатора 1.
[0078]
В изложенном выше варианте осуществления, четыре перемешивающих устройства расположены на стенке кальцинатора на расстоянии друг от друга в окружном направлении. Тем не менее, на стенке кальцинатора на расстоянии друг от друга могут находится два или три перемешивающих устройства, или пять или более перемешивающих устройств. К тому же, этом варианте осуществления центральная ось вращения перемешивающего устройства наклонена так, чтобы проходить под наклоном вверх в кальцинатор В, но центральная ось вращения перемешивающего устройства может быть ориентирована в горизонтальном направлении или направлена так, чтобы проходить в направлении, наклоненном вниз.
[0079]
К тому же, лопасти в этом варианте осуществления представляют собой перемешивающие лопасти лопаточного типа, которые имеют четыре лопастные части, проходящие в радиальном направлении. Тем не менее, количество лопастей может составлять два или три, или пять или более, или перемешивающее устройство может иметь другой тип перемешивающих лопастей, например, перемешивающие лопасти пропеллерного типа или турбинного типа.
[0080]
Несмотря на то, что настоящее изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, настоящее изобретение не ограничено ими и может быть выполнено с множеством различных модификаций или изменений без отхода от объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.
[0081]
Например, изложенный выше вариант осуществления относится к кальцинатору гипса, в котором настоящее изобретение применено к камере сгорания с множеством трубок, но настоящее изобретение может быть применено, например, к трубчатой камере сгорания с щелями или тому подобным, образованными у нижней концевой части камеры сгорания.
[0082]
К тому же, изложенный выше вариант осуществления относится к кальцинатору гипса типа конического котла, но настоящее изобретение может быть применено к другому типу кальцинатора гипса, такому как кальцинатор гипса цилиндрической формы.
[0083]
К тому же, изложенный выше вариант осуществления относится к кальцинатору гипса для кальцинирования двуводного гипса в полуводный гипс, но настоящее изобретение может быть применено к кальцинатору гипса для кальцинирования двуводного гипса в безводный гипс, кальцинатору гипса, использующему в качестве сырого гипса бросовый гипс, и так далее.
Применимость в Промышленности
[0084]
Настоящее изобретение может быть применено к устройству и способу для кальцинации гипса. В частности, настоящее изобретение предпочтительно применяется к таким устройству и способу, в которых сырой гипс кальцинируется или обезвоживается для производства полуводного гипса и тому подобного, который используется в качестве сырья для изготовления панелей на гипсовой основе. Согласно настоящему изобретению, текучесть осадка сырого гипса, накопленного в кальцинаторе улучшается настолько, что может быть предотвращено возникновение неравномерной кальцинации в кальцинированном гипсе, и что может быть уменьшено потребление топлива устройством. Следовательно, настоящее изобретение имеет заметную практическую ценность. К тому же, конструкция согласно настоящему изобретению может быть относительно легко применена не только к заново конструируемому кальцинатору, но также и к перестраиваемому существующему кальцинатору, и, следовательно, настоящее изобретение является преимущественным с практической точки зрения.
Список Ссылочных Позиций
[0085]
1 - кальцинатор гипса
2 - трубчатая камера сгорания
3 - верхняя стенка кальцинатора
4 - стенка кальцинатора
5 - цилиндрическая стенка
6 - коническая стенка
7 - нижняя стенка кальцинатора
8 - выпускное окно для извлечения кальцинированного гипса
9 - переливное устройство
10 - неподвижная лопасть (вспомогательное устройство)
15 - выпуклая поверхность
16 - вогнутая поверхность
24 - узкая трубка
30 - перемешивающее устройство (вспомогательное устройство)
31 - перемешивающая лопасть
32 - ступичная секция
33 - лопастная часть
34 - поддерживающая секция для вращающегося вала
35 - оболочечная труба
36 - вращающийся вал
37 - секция, проникающая через коническую стенку
40 - приводное устройство
60 - основная деталь
α - область внутреннего пространства кальцинатора
β - интратубулярная область
γ - внутренняя область
η - область перекрытия
ν - радиально наружный конец области перекрытия
H - высокотемпературный газ (горячий газ с высокой температурой)
Hg - струйный поток высокотемпературного газа
M - сырой гипс
Ma - верхняя поверхность осадка
Ms - осадок сырого гипса
P - путь потока
S - линия подачи сырого гипса
W - кальцинированный гипс
X - центральная ось вращения вращающегося вала
CL - средняя линия
CP - точка пересечения
RL - нормальная линия
θ1-θ06, θ11-θ19 - угол