CN88102156A - 颗粒状物料的干燥炉 - Google Patents

Abstract

一个连续流动的静态垂直炉包括隔热外套管，顶部进料口，和炉底部的排料孔，形成燃烧室的同心内套管，在燃烧室的上端装有燃烧器，还包括位于二个套管间的空间内的上边缘与外套管在不同水平上相联，而下边缘与内套管形成第一环形通道的第一组圆锥形挡板，和上边缘与内套管连接，与第一组交替设置的第二组圆锥形挡板，它们下边缘与外套管形成第二环形通道，还有使热气体能逆向流过套管间的空间内并流过整个炉高的装置，和排料口的出口密封装置。

Description

该发明涉及的是干燥装置，用于从砂子、聚集体、粉末状物料及其类似粒状物料中脱水或干燥，该装置在能耗上是特别经济的。

用粉碎成微粒或颗粒状的湿态或干态煅烧过的石膏来说明颗粒物料的干燥工艺，由于石膏热导性低，使得该例特别引人注目。当石膏在近似于或小于10⁵帕斯卡（1巴）压力下干燥时，石膏中的水份以干燥蒸汽排出，而获得一种由微晶疏松构成的微孔状固体产物，称之为β型熟石膏。

如果液态石膏在大于10⁵帕斯卡的压力下干燥，可获得六方形晶体，称之为α型熟石膏。在常规使用时，α型比β型有着更为理想的性质，因为它仅需很少量的混合水即可。但是，生产石膏的制造工艺由于高能耗，原材料需要量大而使费用很高。

实际上，这种石膏一般在高温高压釜中生产，釜中的内压可升至5-7×10⁵帕斯卡，基于这个原因，与β型相比，α型熟石膏的产量一般很低。仅仅在特殊应用中，需要用它作为高机械性能的熟石膏使用。

实际中，所谓α和β型只是依照一系列或多或少呈现明显的晶态的中间产品命名而已，包括命名为低压α型。这些类型石膏都显示出机械强度性能要远远超过那些β型熟石膏。

工业上，大部分α型熟石膏和β型熟石膏混合使用来增强后者，这样使混合石膏有着类似低压α型石膏的中间性质。

通常，石膏在转炉中或在装有机械搅拌器的静止炉中进行干燥，或在任何其它能够产生热并能将热传入石膏中以便蒸发石膏中的结合水的其它装置中干燥。在干的或湿的环境中都能使石膏的温度升高，采用工业燃料的发生器来产生热量使石膏温度升高，可使石膏直接与燃料气接触，或者通入气体、液体、耐火材料、金属或其它的热交换器进行间接接触。在这种类型的炉中，被处理产物、加热气或加热壁之间的热交换是在搅拌产物和重复通过加热区时进行。在其它工艺中，被处理产物基本上是静止的，热交换是通过多个如热气的循环管道来进行，该方法在气体排放之前最大程度地回收热能。所有这些现有技术，生产β型半水合或烧结产物的炉均在常压及干燥气氛下工作。

例如，在法国专利979494中主要使用的Renaudin炉，进出口是向大气环境敞开的，干燥是在干燥气氛中进行，从流动的角度看产物相对于循环热气是静止的。但是，该装置无法获得有效的热交换，由于需要极其小心地去除所产生的水蒸汽，以便防止石膏在它的有机水中沸腾，发明者认为这种工艺是不错的。

在德国专利3145549中，描述了另一个烧结石膏块的系统，同样公开了就流动观点看被处理产物基本静止的，同样这也是一个向大气环境敞开的干燥系统，仅能制作块状产物，炉子底部按对流原理工作，被加热气体不能通过微细部分从而不会产生结块。这些块状物不适合热交换，气体循环是必需的，这似乎是要考虑研究的目标。

迄今为止，所提出的其它系统包括干燥石膏的同时，由于气流推动将石膏从炉的进料口处送到排料口处。在这种情况下，减少被处理产物形成细小微粒，并使粒子以热气速度移动。热交换时间约1秒钟左右。被加热气体需要循环，除非采用一个很长的烧结循环，否则产品也必需循环，在整个过程结束时，将产物和气体分离。所有的处理均在大气环境下进行干燥。在美国专利4101630中描述了该系统的一种形式，该系统采用一条很长的煅烧管道，这煅烧管道包括两根由螺旋挡板连接的同心管组合装置，这种安排并不庞大笨重，但在传输中，物料有沉积在螺旋挡板上的危险。通常，这类装置是垂直设置的。

在迄今所建议使用的这类炉中，熟石膏的流动可以是连续的。

由于在向石膏传热时遇到许多困难，所使用的温度实际上要高出理论转变温度，在理论上，140卡热量能使1公斤石膏转化成半水形式，但要达到上述目的实际应用需300-400卡热量（不包括搅拌所需的机械能量，以及从装置中去灰去污所需的能量）。离开装置的高温熟石膏;离开装置的燃烧气体;大量的蒸发水蒸汽的过炉空气;向外界的辐射都造成能量损失，热防护并非总是有效的。

我们已经发现，借助一个垂直静止炉可避免上述缺点。具体地讲，我们发现在最佳能耗的条件下稍稍调整处理压力，就能生产出从β型到低压α型的优良的半水合石膏产品。

按照本发明，提供一种连续流动的静态垂直炉，该炉包括隔热外套管，其中被处理物料由顶部进料口输入，处理完后，经炉底部的出料口排出，同心的内套管构成燃烧室，燃烧室上部装有燃烧器，在两个套管之间的空间里，还包括第一组圆锥形挡板，它的上边缘在不同水平上与内套管连接，而它的下边缘与内套管构成第一环形通道。而第二组圆锥挡板与第一组挡板交替设置，它的上边缘与内套管（6）连接，而它的下边缘则与外套管构成第二组狭窄的环形通道，还包括使热气体能逆向流过套管间的空间内并流过整个炉高的装置，以及出口处的密封装置。

参照以下附图，以非限定性实施例来说明本发明实施方案。

图1给出了本发明炉的截面图;

图2详细说明了图1炉中物料流动的情况;

图3表明了本发明图1中炉的改进部分。

本发明附图中所示的炉包括外隔热套（1），为圆筒形的，并由隔热材料（9）保护，和形成燃烧室的同心内套管（6），燃烧室的上部装有燃烧器（11），燃料和助燃空气在大于炉内压的压力下送入。燃烧器由自动引燃装置控制。在套管（1）和（6）之间的空间中有第一组圆锥形挡板（10），它的上边缘和外套管（1）在不同水平位置上连接，挡板（10）的下边缘与内套管（6）形成一列环形狭窄的通道（18）。在第一组挡板之间插入第二组圆锥形挡板（7），其上边缘与内套管（6）连接，它的下边缘和外套管（1）形成第二组环形通道（17），将内套管（6）的下端设置在套管（1）的底部挡板（19）很近的距离处，并形成狭窄的环形通道。

总的说来，圆筒壁（1）和（6）以及锥形挡板（7）和（10）形成混合室或锁气室（20）。设置挡板（7）和（10）的锥形尺寸，必须保证被处理物料的流量能使混合室底部到环形通道（17）和（18）完全充满。从内套管（6）释放的燃烧气上升通过锁气室（20）中的流体，并将被处理物料送进每个室（20）的区域（2）内，这些物料在环形通道（17）和（18）相应的上部形成一定水平面，这样就严密地形成了炉的填充空间，并形成清晰的扩张空间（3）。连续估测通过炉腔被处理物料的重量，使之能观察到这样一个事实，即在从进料口（15）供入原料的时候不断地从排料口（16）排出处理好的产品。图2详细描述了混合室（20）中的运动情况。

在相应的较下一个的排口（17）附近;通过区域（2）的被处理物料燃烧气的压力有所下降，调整区域（2）中燃烧气体的流动密度，提高物料由区域（2）向扩张空间（3）气动传输的能力，这种扩张就产生了物质的分离，并将分离物沉积在所说室（20）中物料的上部，燃烧气体继续向箭头（8）所示的方向流动，物料（21）经由环形通道（17）流过圆锥挡板（7）和（10），而充满区域（2）。因此，物料在所说的室内形成旋转运动，在临近室内旋转运动以相反的方向运动，直到燃烧气（8）从排气口（14）排出为止。

物料在炉中的滞留时间，比如可长至40分钟，在这段时间里，物料可流经几公里的路线。燃烧气中所有的热能都被耗尽。自动控制装置使温度保持在略高于干露点的水平上。带有水蒸汽的过饱和燃烧气体（每N立方米燃烧气中含1000克水）被送入燃烧器内。

经由进料口（15）送入的新物料通常是冷的，它能使一部分水冷凝，因此，当石膏通过炉中某个高度的潮湿区时，石膏温度增加，然后，在压力条件下干燥在炉的其余部分内进行，由于当气体通过炉的第一部分物料时而引起压力下降。为了使结晶向α半水合物转化，可调节固定在燃烧气和水蒸汽排放孔阀门（14）来增加压力。流动控制系统可固定于排料口（16）上，如可以是转动密封器（5）或阿基米德螺旋器。

系统的液体密封性取决于物料本身，主要是由于炉内压力的压缩，在排料口（16）处形成一个密封塞。

在已处理过的物料连续流动时，这个密封塞不断地由室上部，并由经过底（19）和内夹套（16）的底部形成通道的物料进行再生。流动的物料将连续地经过整个炉内的环形孔（17）和（18）从一个室到另一个室（20），并保持物料的水平面在环形孔（17）和（18）处波动。借助转动密封装置（13）控制进料管（15）输送待处理物料以保持连续估测炉内物料的重量和容积维持在一个固定的水平面上。

因此可观察到有一小部分要处理的物料在每个室（20）中翻滚，却没有借助锥形挡板上的流动返回到气动传输区域（2），而是一旦下一个室的液面开始下降，物料通过环形孔（17）和（18）来维持原来的液面。该系统正常运行所需要的室数取决于很多因素，包括对环形孔（17）和（18）的设置，保证物料处于炉上部，比炉底物料重而不会从所说的孔（17）和（18）降落所允许的最大密度差，下面的室无需维持液面水平。

在压力驱动下经过从底部向上移动的物料气体并不需要与燃烧气相同（看图3，在图3中直接加热处理气体）。在此类情形下，燃烧气可经过热交换器（19）以加热提高了压力的空气，并使它通过物料，这样就避免了燃烧气对物料的污染，也避免了高压处理工艺中在高压下进行燃烧。

热交换程度表明了为生产α或β半水合物，在40分钟内通过炉膛的石膏需在120℃下处理。这种低温度是由于炉上部湿环境中被加热石膏的导热性得到了改进，并且维持了以上主要循环部分的转换温度。

我们在这个系统中所做的试验，燃烧气体从燃烧室（6）的底部直接向上通过石膏，表明处理每公斤石膏的能耗为150卡，而不需要像用燃烧器那样所需的任何能耗。

这样的结果接近于理论值，得到这样的结果是因为这样的事实，不是由炉子释放出的唯一能量。存在于底部排料口处的120℃高温的熟石膏中和水蒸汽中及顶部排出的95℃燃烧气中，由于只需要很少量的燃烧气体，所以水的浓度为向燃烧器输入每N立方米气体约1kg。

很容易想到将炉压提高到约2×10⁵帕斯卡，就能使石膏在湿相中达到转换点，并在连续循环中生产出半水合物。

以上描述了根据本发明炉的操作，并结合了熟石膏生产的石膏处理，必须意识到该炉可以用于处理许多其他颗粒状物料。

对于所述装置可作出的任何修改都属于本发明范围。

Claims (9)

1、一个连续流动的静态垂直炉，包括隔热外套管，顶部设有物料进口，底部设有处理后的物料排泄口，构成的燃烧室的同心内套管，燃烧室上部装有燃烧器，还包括位于二个套管之间的空间内的上边缘与外套管在不同水平上相联，而下边缘与内套管形成第一环形通道的第一组圆锥形挡板，以及上边缘与内套管连接，与第一组交替设置的第二组圆锥形挡板，其下边缘与外套管形成第二环形通道，和使热气体逆向流通经过套管间的空间内并经过整个炉高的装置，以及排料口的出口密封装置。

2、根据权利要求1所述的用于处理石膏的炉，包括带有排放阀和进料阀的流体密封盖，使炉内能得到足够的压力保证在120℃湿环境下连续循环生产出α半水合物。

3、根据权利要求1所述的炉，其特征在于所述的使热气体和待处理物料逆向流动的装置包括由内套管低端和外套管底部挡板形成的通道。

4、根据权利要求1和2所述的炉，特征在于：使热气体和待处理物料逆向流动的装置包括在热交换器中加热的超大气压气源，为了避免高压燃烧和可能对被处理物料产生污染。

5、根据前述权利要求中的任何一项所述的炉，特征在于：在运行过程中，通过炉中上升的热气带走物料中的水分，使新送入的冷物料变得湿润，所以提高了它们的导热性。

6、根据前述权利要求中的任何一项所述的炉，特征在于：保证炉内被处理物料恒定流动并能维持内压，而不会因内压和密封与内套管之间沉积使物料泄漏的出口密封，当被处理物料由密封泄出时，被处理物料能连续生成保护流体密封的栓塞。

7、根据前述权利要求的任何一项所述的炉，特征在于：上述圆锥形挡板与由外套管形成混合室，每个混合室中待处理物料基本上蓄积到相应圆锥挡板的下边缘水平上，有允许自由扩张的空间，气体流过每个室确保物料被气动输送到与内外套管的挡板相平行的区域，然后将它复盖于扩张区的表面，同时，由传输物料所空出来的空间被由气动传输方向上通过环形通道流动在圆锥形挡板上的物料所填充，上述环形通道的截面是如此设置的（当处理过的物料通过排口排出而引起物料面降低时），允许物料同时通过通道，同时流到下一个室内。

8、熟石膏的制备方法，包括按前述任何权利要求在炉中处理石膏。

9、按权利要求1-7中任何一项在该炉中处理石膏而生成的熟石膏。

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