CN1982218A - 用于干燥沉淀碳酸钙的干燥器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于干燥沉淀碳酸钙(PCC)的干燥器(1)，包括：干燥室(2)，其内部限定了容纳PCC的干燥空间(3)；加热装置(4、8)，用来加热干燥室(2)；运转装置(9、10)，用来运转干燥室(2)，以便使PCC相对于干燥室(2)而运动；以及一个或多个零件(11)，其增加了与PCC的热交换表面，其中，零件(11)位于干燥空间(3)中并可以相对于干燥室(2)运动，以便于在干燥室运转期间零件(11)相对于干燥室(2)运动。

Description

用于干燥沉淀碳酸钙的干燥器
技术领域
本发明涉及一种用于干燥沉淀碳酸钙(PCC)的干燥器。
背景技术
对于高度纯净碳酸钙的细粉末及超细粉末的需求，特别是来自化学、冶金、食品、和造纸工业的需求日益增长。
大批量碳酸钙粉末的生产通常是通过具有以下三个主要阶段的工艺实现的：
-燃烧(煅烧)天然石灰石CaCO3，以通过煅烧炉利用CaCO3+热->CaO+CO2的反应获得石灰CaO；
-在水溶液(石灰乳)中的石灰CaO与二氧化碳CO2之间进行碳酸盐化，以通过重组反应器利用Ca(OH)2+CO2->CaCO3+H2O+热的反应来获得纯净的沉淀碳酸钙(PCC)；
-稠化并干燥沉淀碳酸钙(PCC)直到其悬浮于水中(PCC浆)，以获得具有最少量湿气的细微纯净的碳酸钙粉末。
本发明涉及干燥沉淀碳酸钙的阶段。来自重组反应器的PCC浆通常具有大约15％...30％的固体重量，并且该PCC浆被送至重力倾析器(decanter)，在倾析器中PCC稠化浆沉积在底部，同时从倾析器的上部撇去一部分清水，并将其传送至用于生产新石灰乳的水槽中。稠化的PCC浆通常具有大约50％的固体重量。
该稠化的PCC浆被供给到干燥系统中，该干燥系统包括由燃烧反应加热的干燥室，燃烧反应在干燥室内部以与稠化的PCC浆进行直接热交换的关系而形成，或者在干燥室外部以与干燥室的壁进行热交换的关系而形成，以获得湿气重量最好在0.5％以下的沉淀碳酸钙(PCC)粉末。
干燥PCC浆的已知方法具有的缺点在于，燃烧反应与PCC浆之间的热交换不足以有效地在给定时间内提供大量的粉末状沉淀碳酸钙、电力消耗的问题、以及减小干燥器整体尺寸的问题。
发明内容
本发明的目的在于寻求一种用于干燥PCC浆的干燥器，其特征在于在给定时间内可以具有更高的生产率并减少已干燥的沉淀碳酸钙的残余湿气，减少电力消耗，并减小干燥器的整体尺寸。
通过一种用于干燥PCC的干燥器可实现这些以及其它的目的，该干燥器包括：
-干燥室，其内部限定了容纳PCC所需的干燥空间；
-加热装置，用来加热干燥室；
-操作装置，用来运转干燥室，以便使PCC相对于干燥室而运动；
-一个或多个零件(item)，用来增加与PCC的热交换表面，其中这些零件设置在干燥空间中，能够相对于干燥室而运动。
附图说明
为了更好地理解本发明并了解其优点，以下参照附图将给出一些示例性的但不是限制性的实施例，附图中：
图1是根据本发明实施例的干燥器的横向示意图；
图2是沿图1中的线II-II的截面视图；
图3是沿图1中的线III-III的截面视图；
图4是根据本发明实施例的干燥器的具体部分的局部截面横向视图；
图5是沿图4中的线V-V的截面视图；
图6是沿图4中的线VI-VI的截面视图；
图7是沿图4中的线VII-VII的截面视图；
图8是沿图4中的线VIII-VIII的截面视图；
图9是沿图4中的线IX-IX的截面图；
图10是根据本发明的干燥器运转的示意图。
具体实施方式
参照附图，用于沉淀碳酸钙浆的干燥的干燥器以附图标号1表示。考虑到在干燥过程期间沉淀碳酸钙浆(悬浮在水中的小颗粒的浆状物(slush))总是变得越来越浓，直到变为残余湿气极少(在重量上大约占0.5％)的非常细微的沉淀碳酸钙粉末，因此在以下的描述和权利要求中将使用PCC(沉淀碳酸钙)一词表示处理过程中的液态的或潮湿的碳酸钙浆以及已干燥的碳酸钙粉末。
干燥器1包括干燥室2，优选地，干燥室2为金属圆筒形鼓形件，例如是碳钢或不锈钢，干燥室2限定了用于容纳待干燥的PCC的内部干燥空间3。
干燥室2位于燃烧室4中。燃烧室4在下部5为平行六面体，而在上部6为部分圆筒形，并且在内部覆盖有耐火材料7，例如通过下部5中的耐火砖和上部6中的绝热纤维(图2)。一个或多个燃烧器8位于燃烧室4的下部5中，燃烧器8的火焰通常沿燃烧室4的纵向延展并且无论是通过辐射还是对流都仅对干燥室的外部进行加热，这避免了有毒燃烧产物对PCC(例如，用于食品或药品用途的PCC)污染的可能性。
根据实施例的可替换方式，有益于工业用途PCC生产的干燥器包括将燃烧产物直接放入干燥室内部的装置，从而进行直接加热。
干燥器还包括用于运转干燥室2的部件，通过这种方式使得相对于干燥室2在PPC中引起搅动。
有利地，干燥室以围绕旋转轴线R的旋转方式被支撑，并且电机9的转子以可调速度通过减速装置10的传动连接至干燥室，以便于能够使其围绕旋转轴线R转动。通过对干燥室的旋转速度的控制及改变，可以检查干燥室中的PCC的搅动程度。
根据本发明的一个方面，干燥器1包括至少一个，或者优选地多于一个的零件11，其增加了与PCC的热交换表面，并且这些零件11位于干燥空间3中，且相对于干燥室2自由运动。零件11的存在使得PCC可沉积的换热表面显著增加。零件11相对于干燥室2的运动还导致了零件11对开放的(desegregated)PCC的恒定冲击，从而总能产生用于与零件11以及与干燥室2的壁进行热交换的更有用的表面。
根据本发明的这种类型的实施例，例如是钢球的零件11完全与干燥室2分离，并自由地漂浮在干燥空间3的内部。可替换地，零件11与干燥室2相连接，例如，多个钢链或铰接的叶片(fin)(图中未示出)。
显然有利的是，赋予零件11，特别是钢球，比PCC的密度更大的密度以及比PCC的热容更高的热容。
可以确信，在零件11穿过PCC运动期间，零件11接触干燥室的已加热的壁并储存足够的热能，以能够将它们自身作为加热元件来使用。
根据该类型的实施例，零件11包括多个不锈钢球，例如表示用于食品和药品用途的AISI304/316，其有利地与PCC浆一起被供给到干燥空间3中。
干燥室2可能包括具有壳体12的圆筒形或截锥形鼓形件，其限定了伸出的多个隔间13，从而增加了干燥室2的可暴露于外部热源(即燃烧室4)的外表面14，并且增加了干燥室2的与待干燥的PCC具有热交换关系的内表面15。
根据该类型的实施例，隔间13以恒定距离沿裙壁12定位。
有利地，隔间13的外侧有点逐渐变细，使得在干燥室运动期间当包含在这种隔间中的PCC和零件11处于清空位置时可以容易地排出。
在围绕水平轴线R旋转运动的情况下，隔间13在PCC接近高位时将其排放。
根据图5、6、7所示类型的实施例，隔间13沿大致径向于干燥室2的旋转轴线R的方向延伸，并具有两个壁16、16′，两个壁16、16′大致径向于此旋转轴线R，并且在某一点之前相互面对并彼此靠近，在所述点处，两个径向壁16、16′之间的平均距离小于其径向延伸距离。
优选地，该平均距离小于径向壁16、16′径向延伸距离的一半，更优选地小于三分之一。由于径向面对的两个壁16、16′的径向方向及接近的情况，在隔间、干燥室的总尺寸和围绕它的燃烧室的给定内部容积处获得了较高的外部和内部热交换表面。
根据另一类型的实施例，干燥器1还包括多个刮板(drag blade)17，其从干燥室2的壳体12向内伸到干燥空间3中。刮板17优选地位于壳体12周围的相同距离处。
有利地，每个刮板17位于一个隔间13的附近，并被定位和/或形成的形状使得，当隔间13处于某一(高)位置时(在该位置处，在重力的作用下排放PCC(和球11))，被排放的PCC自由落进干燥空间3中之前沿对其进行保持的刮板17流动。
为达到此目的，刮板17包括支撑部分18，优选地，相对于旋转轴线R的径向方向，并沿干燥室2的旋转方向F，支撑部分18是平坦且倾斜的。此支撑部分18限定了用于PCC的支撑平面，其为邻接的隔间13的延伸部。为了收集并保持PCC和钢球11的混合物，刮板17设置有专门的板部19，该板部19设置在刮板17的内部径向末端处并大致沿干燥室2的旋转方向F定向。板部19和支撑部分18限定了90°到150°之间的角度(对于旋转方向一侧的角度)，优选地是大约120°。
根据这种类型的实施例，刮板17沿干燥室2的纵向方向延伸，优选地沿干燥空间3的整个高度延伸。
至少一组刮板17具有与从纵向方向到干燥室2旋转方向F的相对侧的流动相偏离的形状或方向，从而在干燥室2旋转期间，PCC沿纵向方向被传送，形成类似于螺旋运输器的一个典型效果的效果。
参照图4所示类型的实施例，干燥室2包括：前部20，在此处刮板17几乎完全沿纵向方向延伸，即平行于旋转轴线R延伸；以及另一后部21，在后部21中刮板17′与纵向方向偏离，以便产生纵向传送的效果。
干燥器1还包括冷却室22，冷却室22限定了适于容纳来自干燥空间3的已干燥但却非常热的PCC的冷却空间23，以及以与冷却空间23热交换关系而设置的适宜的冷却装置。
参照图1所示的这种类型的实施例，冷却室22与干燥室2一起旋转，并且冷却装置包括伸到冷却空间23中的具有大表面的冷却管组24。
冷却室22有利地包括具有壳体25和多个刮匙(drag spoon)26的圆筒形或截锥形鼓状部，刮匙26形成或固定于壳体25并从壳体延伸进冷却空间23内。有利地，这些刮匙均匀地设置在壳体25周围并且其折弯侧之一转向旋转方向F。
根据图3、8、9所示类型的实施例，可见有两列刮匙26、26′，它们彼此轴向隔开且有角度地摇摆。
根据已经对干燥室2所进行的描述，还有利的是，冷却室是钢制的，优选地是碳钢或不锈钢，例如适于食品和药品用途的AISI304/316。
优选地，干燥室和冷却室应该彼此连接，例如通过焊接或螺纹连接，从而形成鼓形的整体部件。
具体地参照图1和图10，下文将描述装配有根据本发明干燥器的干燥装置的操作。
将来自再碳酸化反应器(图中未示出)的、湿气重量大约为82％...83％的PCC浆在重力作用下供应到倾析器27中，在倾析器27中浓缩的PCC浆沉积在底部，同时一部分清水从倾析器的上部中出来，并将其传送至用于生产新PCC浆的水槽。
浓缩PCC浆的固体重量百分比是大约50％。
然后，例如通过容积泵将浓缩的PCC浆供应到干燥室2的进口28中，在干燥室2内对PCC进行干燥直至达到残余湿气重量大约为0.5％。由于干燥室的旋转，其外表面14被包围它的燃烧室中产生的热量均匀地加热，并且PCC和钢球的混合物在干燥空间内部涡转。借助于刮板，位于干燥空间底部区域中的PCC和球被收集并拾取到隔间中，在隔间中，球保持与干燥室的壁相接触并加热其自身。当隔间运动至上部时，PCC和球从隔间中出来并再次落到刮板上，在PCC和球落入干燥空间中之前将保持在该刮板上。这样，钢球形成分布于干燥空间内部的大热交换表面，并且借助于球与PCC碎末之间的撞击，PCC连续地碎裂并暴露于干燥室的内表面、刮板以及球自身的热表面。由于PCC与球之间的连续混合，即将变为干燥的细粉末的PCC经历研磨和混合(desegregation)工序，该工序提高了干燥功效和已干燥PCC的坚固性。
刮板的倾斜有助于将已干燥的PCC传送到干燥器的后部，该后部形成可以到达冷却室的出口46。刮匙拾取位于冷却空间底部中的PCC粉末和钢球，并将它们刮到上部，在上部PCC粉末与钢球一起排放到冷却管组的上方。PCC粉末与冷却管组的低温管相接触并冷却其自身。
对应于冷却室22的出口29，设置有排放漏斗30，在漏斗中传送干燥的PCC粉末45和球11，并且从漏斗处将PCC粉末45和球11传送至将球11与PCC 45分离的振动筛31。
球11被装载到传送装置32中，该传送装置将它们一直输送到链斗升降机33，链斗升降机将球一直提升到进口28的高度，通过该进口它们被再次供应到干燥室2中。这样，球11在干燥室2中连续地循环。
与球11分离的PCC 45被装载到螺旋运输器34上，螺旋运输器将其提升并排放到旋转室35中，从旋转室，PCC 45被风动地输送至储存仓36。
干燥室2内部的蒸发空气37与进入冷却管组端部处的冷却室中的预热空气38一起，通过与干燥器的进口28对应定位的吸气罩(suction cowling)39被吹出。这些空气38和蒸汽37的混合气体可以带走一定量的残余PCC粉末，并被转到增湿器(净气器)40处的除尘器。
燃烧气体41容纳在燃烧室的上部，并且穿过用于对由通风机44吸入的空气38进行预热的第一热交换器42，直到干燥室与冷却管组之间的空间，再穿过用于对水进行预热以制备石灰乳的第二热交换器43。
气体由离心通风机47吸入，该离心通风机的旋转速度由例如变极器的变频器控制。
有利地，离心通风机47的旋转速度由燃烧室中的正/负压力来控制，以保持一定毫米水柱的负压，并通过旋转干燥器与燃烧室之间的密封间隙来确保周围环境不受废气污染。
根据本发明，干燥器可以：
-借助于球的研磨，增加PCC的热交换表面；
-借助于球的加热以及球表面与PCC的接触，并且借助于隔间13和刮板17，增加用于加热PCC的热交换表面；
-借助于隔间13，增加干燥室的暴露于燃烧室的热交换表面；
-借助于球和隔间，在给定热交换表面的情况下减小干燥室的整体尺寸；
-提高效率，从而提高干燥速度；
-降低燃料消耗；
-提高已干燥PCC粉末的坚固性(对于细度和没有碎末的情况来说)；
-在干燥室外部加热的情况下，避免PCC受到由燃烧导致的有害产物的污染。

Claims (36)

1.用于干燥PCC的干燥器(1)，包括：
-干燥室(2)，其限定用于容纳所述PCC(45)的干燥空间(3)；
-加热装置(4、8)，用于加热所述干燥室(2)；
-运转装置(9、10)，适于运转所述干燥室(2)，以便使所述PCC相对于所述干燥室(2)运动；
-一个或多个零件(11)，其增加与所述PCC的热交换表面，其中，这些零件(11)布置在所述干燥空间(3)中，并且可以相对于所述干燥室(2)运动。
2.根据权利要求1所述的干燥器(1)，其中，所述零件(11)完全地与所述干燥室(2)分离，并自由漂浮于所述干燥空间(3)内部。
3.根据权利要求1所述的干燥器(1)，其中，所述零件(11)连接至所述干燥室(2)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述零件(11)的比重高于待干燥的所述PCC的比重。
5.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述零件(11)的热容高于待干燥的所述PCC的热容。
6.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，其中，在所述干燥室(2)运转期间，零件(11)与所述干燥室(2)的已加热表面(15)以及与所述PCC相接触，以通过与所述已加热表面(15)的热交换来加热所述零件(11)，以及通过所述零件(11)的表面与所述PCC之间的热交换来加热所述PCC。
7.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，其中，在所述干燥室(2)运转期间，所述零件(11)相对于所述PCC运动，而且导致所述PCC碎裂并增加其热交换表面。
8.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述零件(11)包括优选地由不锈钢制成的金属球。
9.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述干燥室(2)围绕旋转轴线(R)被可旋转地支撑，并且所述运转装置(9、10)包括适于使所述干燥室(2)旋转的装置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述加热装置(4、8)包括燃烧室(4)，并且所述干燥室(2)被至少部分地布置在所述燃烧室(4)内部，使得所述干燥室(2)可以从外部被加热。
11.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述干燥室(2)包括覆盖壁(12)，所述覆盖壁限定向外突出的多个隔间(13)，以便于增加所述干燥室(2)的外表面(14)，所述干燥室可以以与所述PCC和所述零件(11)具有热交换关系暴露于所述干燥室(2)的外加热表面和内表面(15)。
12.根据前述权利要求所述的干燥器(1)，其中，所述隔间(13)被设置成均匀地分布在所述覆盖壁(12)周围。
13.根据权利要求11或12所述的干燥器(1)，其中，所述隔间(13)具有朝向外部逐渐变细的形状，以便在所述干燥室(2)运转期间当所述隔间处于清空位置时便于它们的清空。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述隔间(13)沿相对于所述干燥室(2)的旋转轴线(R)而言的大致径向方向延伸。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述隔间(13)包括两个壁(16、16′)，所述两个壁基本上径向于所述旋转轴线(R)并彼此面对，并且所述两个径向壁(16、16′)之间的距离小于其径向延伸距离。
16.根据前述权利要求所述的干燥器(1)，其中，所述两个径向壁(16、16′)之间的距离小于其径向延伸距离的一半。
17.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，其中，除了可能的所述隔间(13)之外，所述干燥室(2)包括具有大体圆筒形或截锥形覆盖壁(12)的鼓状件。
18.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，包括多个刮板(17)，其从所述干燥室(2)的覆盖壁(12)延伸进所述干燥空间(3)的内部。
19.根据前述权利要求所述的干燥器(1)，其中，所述刮板(17)彼此以恒定间隔设置在所述干燥室(2)的所述覆盖壁(12)周围。
20.根据权利要求16或17中任一项所述的干燥器(1)，其中，每个刮板(17)设置在一个所述隔间(13)附近，并形成为使得当所述隔间(13)处于在重力作用下排放所述PCC和所述零件(11)的位置中时，所述PCC和所述零件(11)在落入所述干燥空间(3)之前沿所述刮板(17)行进。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述刮板(17)包括支撑部分(18)，所述支撑部分沿所述干燥室(2)的旋转方向(F)相对于旋转轴线(R)的径向方向倾斜。
22.根据前述权利要求所述的干燥器(1)，其中，所述支撑部分(18)限定用于所述PCC和用于所述零件(11)的支撑面。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述刮板(17)包括板部(19)，所述板部位于所述刮板的内部径向末端处并大致沿所述干燥室(2)的旋转方向(F)定向。
24.根据前述权利要求所述的干燥器(1)，其中，所述板部(19)和所述支撑部分(18)限定90°至150°之间的角度，优选地是大约120°(从面对所述旋转方向(F)的一侧所看到的角度)。
25.根据权利要求18至24中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述刮板(17)大致沿所述干燥室(2)的纵向方向延伸，并且这些刮板(17、17′)中的一些(17′)从所述纵向方向向所述干燥室(2)旋转方向(F)的相反方向偏离，从而在所述干燥室(2)旋转期间，所述PCC沿所述纵向方向被传送。
26.根据前述权利要求所述的干燥器(1)，其中，所述干燥室(2)包括：前部(20)，在所述前部中，所述刮板(17)基本上完全沿纵向延伸；以及随后的后部(21)，在所述随后的后部中，所述刮板(17′)与所述纵向方向偏离。
27.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，还包括：
-冷却室(22)，其限定冷却空间(23)，所述冷却空间适于容纳来自所述干燥空间(3)的已干燥的PCC；
-冷却装置(24)，与所述冷却空间(23)具有热交换关系。
28.根据前述权利要求所述的干燥器(1)，其中，所述冷却室(22)与所述干燥室连接，从而所述冷却室与所述干燥室(2)一同旋转。
29.根据权利要求27或28中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述冷却装置(24)包括冷却管组，所述冷却管组具有增加的表面并被设置在所述冷却空间(23)中。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述冷却室(22)包括大致圆筒形或截锥形的覆盖壁(25)以及从所述覆盖壁(25)延伸进所述冷却空间(23)内的多个刮匙(26)。
31.根据权利要求30所述的干燥器(1)，其中，所述刮匙(26)沿所述冷却室(22)的所述覆盖壁(25)彼此以恒定距离布置。
32.根据前述权利要求中任一项所述的干燥器(1)，其中，所述干燥室(2)和所述冷却室(22)由钢制成，优选地由碳钢或不锈钢制成。
33.用于干燥PCC的方法，所述方法包括以下阶段：
-加热干燥室，所述干燥室与所述PCC具有热交换关系；
-运转所述干燥室，从而使得所述PCC相对于所述干燥室而运动；
-在所述干燥室中插入一个或多个零件，所述零件增加用于与所述PCC进行热交换的热交换表面，其中，这些零件相对于所述干燥室可运动，以便于在所述干燥室运转期间能够相对于所述干燥室运动。
34.根据前述权利要求所述的方法，包括将所述PCC与所述零件相混合的阶段，用于增加所述热交换表面。
35.根据权利要求33或34所述的方法，其中，这些零件具有的比重大于所述PCC的密度。
36.根据权利要求33至35中任一项所述的方法，包括将所述PCC与在所述干燥室中运动的多个金属球相混合的阶段。
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