Устройство и способ обработки гипса
Группа изобретений относится к обработке гипса и, более конкретно, к активации осадка скопившихся частиц или порошка гипса. Технический результат – повышение эффективности обработки гипса за счет возможности его обработки с применением псевдоожиженного слоя, позволяющего активировать осадок гипсового порошка, скапливающегося в нижней части реакционной зоны. Устройство обработки гипса содержит реактор, узел подачи гипса и узел подачи газового потока. Реактор имеет поверхность внутренней стенки с круглым или кольцевым горизонтальным сечением или конфигурацией. Узел подачи гипса обеспечивает возможность подачи гипсового порошка в реакционную зону в реакторе. Узел подачи газового потока расположен в нижней части реакционной зоны. Он обеспечивает восходящий газовый поток в реакционной зоне. В результате этого гипсовый порошок, скапливающийся в нижней части реакционной зоны, имеет возможность перемешивания. Устройство имеет множество неподвижных лопаток, проходящих к поверхности внутренней стенки от держателя, находящегося в центральной части реакционной зоны. Лопатки размещены так, чтобы отстоять друг от друга на некоторый угловой интервал в окружном направлении указанной реакционной зоны. Смежные лопатки образуют траекторию потока для гипсового порошка и потока, введенного в реакционную зону. Траектория потока обеспечена наклонной, чтобы отклонять указанный поток радиально наружу и по окружности в указанной реакционной зоне. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству и способу обработки гипса, более конкретно, к устройству и способу для псевдоожижения осадка скопившихся частиц или порошка гипса (называемого ниже "гипсовым порошком") восходящим газовым потоком, чтобы осуществить тем самым обработку гипса, такую как модификация, гомогенизация или обжиг гипсового порошка, регулирование содержания влаги в гипсовом порошке, подмешивание добавок или введение влаги в гипсовый порошок и т.д.
Уровень техники
Плиты на основе гипса, получаемые из гипса, такие, как гипсовые плиты, гипсокартонные листы и т.д., широко доступны в качестве архитектурных материалов для внутренней отделки и т.д. Вообще говоря, гипс, в соответствии с имеющимся состоянием кристаллизационной воды, можно разделить на дигидрат гипса (продукт дигидратации сульфата кальция), полугидрат гипса (продукт полугидратации сульфата кальция) и безводный гипс (безводный продукт сульфата кальция). Обычно обожженный гипс (штукатурный гипс или обожженный штукатурный гипс), полученный обжигом дигидрата гипса, используют в качестве сырья для получения гипсокартонных плит. Обожженный гипс получают в процессе обжига, в котором сырой гипс, такой как природный гипс или химический гипс, только обжигают, или в котором нагревают (обжигают) смесь разных видов сырого гипса. Для получения полугидрата гипса и т.д. в качестве печи для обжига гипса используются печь типа духового шкафа (печь прямого нагрева), печь косвенного нагрева и т.п., как описано в публикации японского патента JP 2571374 (патентный документ 1). В процессе обжига дигидрат гипса (CaSO4·2H2O) превращается в полугидрат гипса (CaSO4·1/2H2O). Как правило, обожженный гипс, полученный в процессе обжига, включает не только полугидрат гипса, но также недожженный гипс (дигидрат гипса), пережженный гипс (безводный гипс типа III, CaSO4) и т.д.
Например, в публикации выложенной заявки на патент Японии № 2013-535401 (патентный документ 2) описано, что технологический газ (газ с высокой температурой и высокой влажностью), образованный в печи или реакторе кальцинатора гипса или устройства для обжига гипса, подают по гидравлическому каналу вместе с обожженным гипсом, и что обожженный гипс и технологический газ вводят в устройство охлаждения штукатурного гипса. Это устройство охлаждения является устройством обработки гипса, предназначенным для гомогенизации обожженного гипса и снижения количества воды, добавляемой для суспендирования обожженного гипса. Устройство охлаждения способно вводить технологический газ, который содержит довольно большое количество влаги (водяной пар), из устройства обжига гипса в зону стабилизации устройства охлаждения вместе с обожженным гипсом. В случае такого устройства охлаждения штукатурного гипса предполагается, что безводный гипс типа III, содержащийся в обожженном гипсе, можно превратить в полугидрат гипса в зоне стабилизации благодаря влаге, содержащейся в технологическом газе, и что распределение по размерам частиц гипсового порошка можно улучшить путем вращения и псевдоожижения гипсового порошка как целого.
Далее, в уровне техники известен гомогенизатор (устройство для гомогенизации обожженного гипса), который гомогенизирует обожженный гипс, извлеченный из кальцинатора, чтобы обожженный гипс состоял по существу из полугидрата гипса, при этом недожженный гипс (дигидрат гипса) и пережженный гипс (безводный гипс), содержащиеся в обожженном гипсе, превращаются в полугидрат гипса. Гомогенизатор включает реакционную зону. которая удерживает дигидрат гипса и безводный гипс вместе с полугидратом гипса. В реакционную зону вводят воздух или подобное, доведенный до заданной температуры или заданной влажности. Дигидрат гипса и безводный гипс, содержащиеся в обожженном гипсе, перемешиваются в реакционной зоне и превращаются в полугидрат гипса в результате реакции дегидратации или реакции гидратации. Как результат, снижается доля дигидрата гипса и безводного гипса, и возрастает доля полугидрата гипса. Таким образом, обожженный гипс гомогенизируется, превращаясь в полугидрат гипса с меньшей "неоднородностью обжига".
Список документов
Патентная литература
Патентный документ 1: публикация японского патента JP 2571374
Патентный документ 2: публикация заявки на патент Японии № 2013-535401
Раскрытие изобретения
Техническая задача
Устройство обработки гипса, такое как описанные выше устройство охлаждения или гомогенизации штукатурного гипса, работает так, что вызывает псевдоожижение скопившегося осадка обожженного гипса, содержащего полугидрат гипса, дигидрат гипса и безводный гипс, с помощью газообразного потока воздуха, технологического газа или подобного, чтобы реакция дегидратации и реакция гидратации дигидрата гипса и безводного гипса протекали с обменом тепла между разными типами гипса и т.д., при этом дигидрат гипса и безводный гипс, содержащиеся в обожженном гипсе, превращаются в полугидрат гипса. Однако, хотя способ введения или течения воздуха или технологического газа в зоне реакции можно улучшить или оптимизировать, достаточное перемешивание обожженного гипса все еще остается сложным, таким образом, дальнейшая гомогенизация обожженного гипса ограничена.
Кроме того, что касается вышеназванного устройства охлаждения штукатурного гипса, оно должно снабжено ротационным приводным устройством, вращающим корпус устройства охлаждения для переворачивания гипсового порошка, системой управления приводным устройством и т.д. Таким образом, его механическая конструкция или конфигурация усложняется, и увеличиваются габариты. Это затрудняет техническое обслуживание системы, повышает расходы на эксплуатацию устройства охлаждения и т.д.
Целью настоящего изобретения является разработать устройство и способ обработки гипса с применением псевдоожиженного слоя, которые позволяют псевдоожижать осадок гипсового порошка, скапливающийся в нижней части реакционной зоны, используя газовый поток, выбрасываемый вверх из нижней части реакционной зоны, при этом может активироваться или улучшаться текучесть гипсового порошка, так что можно облегчить обработку гипса, такую как модификация или гомогенизация гипсового порошка.
Решение поставленной задачи
Настоящее изобретение предлагает устройство обработки гипса, которое содержит реактор, устройство подачи гипса и устройство подачи газового потока, причем реактор имеет поверхность внутренней стенки с круглым или кольцевым горизонтальным сечением или конфигурацией, устройство подачи гипса подает гипсовый порошок в реакционную зону в реакторе, и устройство подачи газового потока расположено в нижней части реакционной зоны, обеспечивая восходящий газовый поток в реакционной зоне, в результате чего гипсовый порошок, скапливающийся в нижней части реакционной зоны, перемешивается указанным потоком; причем устройство содержит:
- множество неподвижных лопаток, проходящих к указанной поверхности внутренней стенки от держателя, находящегося в центральной части реакционной зоны,
- причем лопатки размещены так, чтобы отстоять друг от друга на некоторый угловой интервал в окружном направлении указанной реакционной зоны; и
- причем смежные лопатки образуют траекторию потока для указанного гипсового порошка и указанного потока, введенного в реакционную зону, и траектория потока является наклонной, чтобы отклонять указанный поток направлении радиально наружу и по окружности в указанной реакционной зоне.
Настоящее изобретение предлагает также способ гомогенизации обожженного гипса с использованием описанного выше устройства обработки гипса, причем
(1) восходящий газовый поток, вводимый в реакционную зону из нижней части реакционной зоны, направляется лопатками радиально наружу и в окружном направлении реакционной зоны, и гипсовый порошок псевдоожижается в направлении радиально наружу и по окружности в реакционной зоне благодаря отклонению потока, в результате чего инициируется движении гипсового порошка в окружном направлении корпуса реактора, или движение гипсового порошка усиливается в окружном направлении вблизи поверхности внутренней стенки; или
(2) канал впуска гипса устройства подачи гипса соединен с устройством для обжига гипса, или кальцинатором гипса, так что в реакционную зону подается обожженный гипс, полученный в устройстве обжига гипса или кальцинаторе гипса, в результате чего осуществляется модифицирующая или гомогенизирующая обработка обожженного гипса.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу обработки гипса, в котором гипсовый порошок подается в реакционную зону реактора, имеющего поверхность внутренней стенки с круглым или кольцевым горизонтальным сечением или конфигурацией, и восходящий газовый поток выпускается из нижней поверхности реакционной зоны, чтобы перемешивать гипсовый порошок в реакционной зоне, осуществляя тем самым модификацию или гомогенизацию гипсового порошка, введение влаги в гипсовый порошок, обработку гипсового порошка внешним воздействием (воздействие атмосферного воздуха), подмешивание добавки в гипсовый порошок, обжиг гипсового порошка или регулирование влагосодержания гипсового порошка;
- причем множество неподвижных лопаток поддерживается держателем, находящимся в центральной части указанной реакционной зоны, и лопатки распределены по окружности, отстоя друг от друга на некоторый угловой интервал; и
- причем восходящий газовый поток, вводимый в реакционную зону с нижней поверхности реакционной зоны, направляется указанными лопатками радиальном наружу и в окружном направлении реакционной зоны, и гипсовый порошок псевдоожижается в направлении радиально наружу и по окружности в реакционной зоне в результате отклонения указанного потока, вследствие чего инициируется движение гипсового порошка в окружном направлении реактора, или движение гипсового порошка в окружном направлении усиливается вблизи указанной поверхности внутренней стенки.
В соответствии с описанной выше конструкцией по настоящему изобретению, восходящий газовый поток, вводимый в реакционную зону из нижней части реакционной зоны, отклоняется радиально наружу и в окружном направлении реакционной зоны вследствие отклоняющего или направляющего действия лопатки, так что поток движется в периферийную зону реактора, в результате чего движение гипса в окружном направлении вблизи поверхности внутренней стенки реакционной зоны, или движение гипса в окружном направлении усиливается вблизи поверхности внутренней стенки. Благодаря предлагаемым настоящим изобретением устройству и способу, можно активировать или улучшить псевдоожижение гипсового порошка и облегчить обработку гипса, такую как модификация или гомогенизация гипсового порошка, поскольку гипсовый порошок перемешивается по всей реакционной зоне в результате отклонения восходящего газового потока. Например, когда настоящее изобретение применяется к гомогенизатору (устройству для гомогенизации обожженного гипса), можно повысить долю полугидрата гипса в обожженном гипсе после гомогенизации, и таким образом, обожженный гипс, получаемый в кальцинаторе гипса, можно гомогенизировать с получением обожженного гипса с меньшей "неоднородностью обжига".
Положительные эффекты изобретения
Настоящее изобретение предоставляет устройство и способ обработки гипса с псевдоожиженным слоем, подходящие для псевдоожижения осадка гипсового порошка, скопившегося в нижней части реакционной зоны, с использованием газового потока, выбрасываемого вверх из нижней части реакционной зоны, благодаря чему можно активировать или улучшить текучесть гипсового порошка и можно облегчить обработку гипса, такую как модификация или гомогенизация гипсового порошка.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является вертикальным сечением, иллюстрирующим конструкцию гомогенизатора согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 показывает поперечный разрез гомогенизатора по линии I-I с фиг. 1.
Фиг. 3 показывает поперечный разрез гомогенизатора по линии II-II с фиг. 1.
Фиг. 4 является видом снизу гомогенизатора, показанного на фиг. 1.
Фиг. 5 является видом в перспективе, иллюстрирующим конфигурацию неподвижных лопаток, установленных в реакционной зоне гомогенизатора.
Фиг. 6 является видом в увеличении фрагмента горизонтальной проекции, показывающим структуру каждой лопатки.
Фиг. 7 является видом в увеличении фрагмента вертикальной проекции, показывающим структуру каждой лопатки.
Фиг. 8 является горизонтальным поперечным разрезом гомогенизатора с альтернативной конфигурацией лопаток.
Фиг. 9 является видом сверху воздухораспределительной камеры, схематически иллюстрирующим режим работы (один пример способа работы) воздухоподающих отверстий, каждое из которых предусмотрено в каждой секции воздухораспределительной камеры.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Предпочтительно, смежные неподвижные лопатки задают вышеуказанную траекторию потока, которая открывается к периферийной области реакционной зоны и которая проходит вверх в направлении, в целом наклонном относительно вертикального направления, и открывается в верхний объем. Что касается угловых положений наружного и внутреннего концов нижней части лопатки вокруг центральной оси реактора или реакционной зоны, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения наружный конец нижней части лопатки, находящийся сзади в направлении отклонения потока, расположен в угловом положении спереди в направлении отклонения, относительно внутреннего конца нижней части лопатки, находящейся спереди в направлении отклонения. В этой конфигурации ограничивается движение газового потока в направлении радиально наружу (прямоточное течение, направленное радиально наружу), так что такое движение газового потока не препятствует движению гипсового порошка в окружном направлении реактора. В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения ближний концевой участок лопатки, опирающийся на держатель, накладывается, если смотреть сверху, на ближний концевой участок смежной лопатки, так что смежные лопатки образуют область перекрывания η лопаток на периферии держателя. Область перекрывания η предотвращает или препятствует течению восходящего газового потока вертикально вверх вблизи держателя.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения угловой интервал между неподвижными лопатками устанавливают в диапазоне от 10 до 60 градусов, более предпочтительно от 20 до 45 градусов, и самая верхняя часть каждой неподвижной лопатки расположена ниже верхней поверхности (проектный уровень) осадка (псевдоожиженный слой) гипсового порошка, скопившегося в реакционной зоне. Если число неподвижных лопаток слишком мало, каждая лопатка испытывает довольно большую нагрузку или напряжение. Это заставляет опасаться, что может произойти повреждение, поломка или подобное на ближнем концевом участке лопатки. С другой стороны, если число неподвижных лопаток чрезмерно велико, уменьшается расстояние между смежными лопатками. Это приводит к опасению, что может произойти прилипание гипса к неподвижным лопаткам. Поэтому число неподвижных лопаток следует устанавливать так, чтобы оно было подходящим с учетом нагрузки или напряжения на лопатки, прилипания гипса к лопаткам и т.д.
Предпочтительно, проектный уровень ha верхней поверхности осадка (псевдоожиженного слоя) устанавливают в диапазоне от 1,0·hb до 1,25·hb, где hb есть проектный уровень самой высокой части неподвижной лопатки, при этом проектные уровни ha, hb измеряются по вертикали от нижней поверхности. При работе верхняя поверхность псевдоожиженного слоя меняется нерегулярным образом. Проектный уровень верхней поверхности псевдоожиженного слоя является заранее установленным уровнем или средним уровнем, рассчитанным или теоретически определенным в предположении о стабильной или нормальной работе. Таким образом, неподвижная лопатка предпочтительно может находиться ниже верхней поверхности псевдоожиженного слоя (проектный уровень), и, следовательно, неподвижная лопатка предпочтительно может, согласно проекту, находиться по высоте в положении, в котором лопатка по существу полностью погружена в псевдоожиженный слой.
Более предпочтительно, неподвижная лопатка представляет собой изогнутую пластину, задающую криволинейную траекторию потока, которая отклоняет гипсовый порошок, движущийся вверх вместе с восходящим газовым потоком, в направлении радиально наружу и по окружности. Предпочтительно, верхний краевой участок лопатки является изогнутым, если смотреть сверху, и обычно наклонен вниз, идя в направлении радиально наружу от реакционной зоны, тогда как нижний краевой участок лопатки является изогнутым, если смотреть сверху, идя по существу горизонтально. Диаметр db множества неподвижных лопаток меньше, чем диаметр da боковой стенки реакционной зоны, так что неподвижная лопатка отстоит на заданное горизонтальное расстояние dc от боковой стенки. Диаметр db множества лопаток предпочтительно устанавливают в диапазоне от 0,6·da до 0,9·da, более предпочтительно от 0,7·da до 0,8·da, где da означает внутренний диаметр боковой стенки реакционной зоны.
Предпочтительно, реактор снабжен разделительной перегородкой, задающей нижнюю поверхность реакционной зоны, и между разделительной перегородкой и нижней стенкой реактора образована воздухораспределительная камера, причем газ для восходящего газового потока подается в воздухораспределительную камеру под давлением. Разделительная перегородка имеет такое сопротивление газовой проницаемости, что динамическое давление газа, подаваемого в воздухораспределительную камеру, превращается, по меньшей мере частично, в статическое давление. Разделительная перегородка имеет также такую газовую проницаемость, что газ из воздухораспределительной камеры вводится в реакционную зону в соответствии с разностью давлений между реакционной зоной и воздухораспределительной камерой. Очевидно, что воздухораспределительная камера является буферной зоной, или зоной для буферизации давления, которая способна гасить давление подачи газового потока. Предпочтительно, воздухораспределительная камера разделена на множество секций перегородками, и каждая секция воздухораспределительной камеры снабжена устройством подачи восходящего газового потока. Восходящий газовый поток избирательно вводят в реакционную зону из секции или секций воздухораспределительной камеры. В такой конфигурации можно подавать восходящий газовый поток в реакционную зону в разных вариантах. Например, в реакционной зоне можно создавать ступенчато или циклически изменяющийся восходящий поток путем подачи восходящего потока из соответствующих секций воздухораспределительной камеры с запаздыванием по времени, тем самым можно ступенчато или циклически изменять перемешивающий эффект в реакционной зоне.
В описываемом ниже предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения настоящее изобретение применятся к гомогенизатору. В гомогенизатор, в его реакционную зону в качестве восходящего газового потока вводят воздух или газ, поддерживаемый при заданной температуре и/или заданной влажности, или влажный воздух или газ, содержащий влагу в количестве, большем чем заданное количество. Обожженный гипс, полученный в устройстве обжига гипса или кальцинаторе гипса, подается в реакционную зону в виде гипсового порошка, и порошок обожженного гипса перемешивается потоком, в результате чего реакция дегидратации или реакция гидратации дигидрата гипса и/или безводного гипса, содержащихся в обожженном гипсе, могут продолжаться для модифицирующей обработки или гомогенизирующей обработки обожженного гипса.
Примеры
Ниже с обращением к прилагаемым чертежам описывается предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения описан.
На фигурах 1-4 показаны вертикальный поперечный разрез, поперечные разрезы по линиям I-I и II-II и вид снизу, иллюстрирующие конструкцию гомогенизатора в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 5 является видом в перспективе, показывающим конфигурация стационарных лопаток, размещенных в реакционной зоне гомогенизатора.
Гомогенизатор 1 содержит цилиндрический реактор 2, имеющий поверхность внутренней стенки с круглым или кольцевым горизонтальным сечением или профилем. Поверхность внутренней стенки реактора 2 задает реакционную зону α. Реактор 2 имеет верхнюю стенку 2a и нижнюю стенку 2b, каждая из которых в виде сверху имеет круглый профиль, а также верхнюю и нижнюю цилиндрические боковые стенки 2c, 2d. Верхняя стенка 2a составляет одно целое с боковой стенкой 2c. Нижняя стенка 2b составляет одно целое с боковой стенкой 2d. Верхняя и нижняя боковые стенки 2c, 2d составляет одно целое друг с другом в области соединения 2e. Отверстие 3 устройства подачи гипса, предназначенное для впуска обожженного гипса, расположено на верхней стенке 2a. Отверстие 3 соединено с кальцинатором гипса (не показан) через линию подачи обожженного гипса Sg, так что обожженный гипс Ga из кальцинатора загружается или вводится через отверстие 3 в зону α реактора 2.
Кальцинатор гипса является, например, кальцинатором гипса типа конического котла для обжига дигидрата гипса с получением обожженного гипса. Обычно кальцинатор выдает обожженный гипс Ga, полученный путем обжига для превращения по существу всего дигидрата гипса в полугидрат гипса. Однако в реальности сложно осуществить обжиг, полностью превращающий весь дигидрат гипса в полугидрат гипса. Поэтому обожженный гипс обычно является неоднородным материалом в форме порошка или гранулята, который содержит дигидрат гипса как недожженный гипс и безводный гипс как пережженный гипс. Конструкция или конфигурация кальцинатора гипса подробно раскрыта в описании и на чертежах японской патентной заявки 2015-35905 (международная заявка PCT/JP2016/054065), поданной настоящим Заявителем, поэтому дальнейшее детальное пояснение кальцинатора опускается с отсылкой к указанной заявке.
Как показано на фигуре 3, реактор 2 содержит вертикальные разделительные перегородки 4, закрепленные на нижней стенке 2b. Стенки 4 проходят по радиусу от центральной оси CL реактора 2 к боковой стенке 2d, как видно на виде сверху. В этом варианте осуществления перегородки 4 распределены с угловым интервалом в 45 градусов вокруг центральной оси CL. Как показано на фигурах 1, 2 и 5, реактор 2 содержит горизонтальную воздухопроницаемую разделительную перегородку 5, которая задает нижнюю поверхность реакционной зоны α. Разделительная перегородка 5 поддерживается верхним концевым участком каждой из перегородок 4. Перегородки 4, 5 задают множество воздухораспределительных камер или буферных зон β для подачи воздуха (ниже называются "воздухораспределительными камерами β") между зоной α и нижней стенкой 2b. Предпочтительно, перегородки 4 размещены так, чтобы образовать от 4 до 16 воздухораспределительных камер β.
В этом варианте осуществления восемь воздухораспределительных камер β, каждая из которых, если смотреть сверху, образована в виде сектора, однородно распределены вокруг центральной оси CL. На нижней стенке 2b предусмотрены воздухоподающие отверстия 6, открывающиеся в каждую воздухораспределительную камеру β. Как показано на фигурах 1 и 4, линии Sa подачи кондиционированного воздуха устройства подачи газового потока соединены с отверстиями 6, соответственно. Линии Sa соединены с источником подачи кондиционированного воздуха (не показан), который содержит устройство нагрева воздуха, такое как нагревательная спираль, устройство для подачи воздуха, такое как воздуходувка или вентилятор, и т.д. Влажный воздух, содержащий достаточно большое количество влаги, подается в линии Sa как поток кондиционированного воздуха Ai от источника подачи кондиционированного воздуха. Кондиционированный воздух потока Ai является газом для создания восходящего газового потока, какой описан выше (поток кондиционированного воздуха Af, описываемый ниже). Поток Ai, обеспечиваемый источником подачи кондиционированного воздуха, подается в каждую воздухораспределительную камеру β под давлением через каждое отверстие 6. Температура кондиционированного воздуха, доставляемого через отверстие 6, может быть разной, в зависимости от влажности кондиционированного воздуха, но предпочтительно устанавливать температуру кондиционированного воздуха так, чтобы в реакторе 2 не происходила конденсация росы. Вместо кондиционированного воздуха можно использовать горячий влажный газ, который образуется в устройстве обжига гипса при получении обожженного гипса и который отделен от обожженного гипса. Такой горячий влажный газ имеет, например, температуру в диапазоне от 100°C до 150°C.
Разделительная перегородка 5 представляет собой композиционный материал в форме листа или пластины, который содержит основу 50, покрытую верхним и нижним покрывными материалами 51, 52. Основа 50 и покрывные материалы 51, 52 имеют такое сопротивление воздухопроницаемости, что динамическое давление газообразного подаваемого потока (поток кондиционированного воздуха Ai) превращается, по меньшей мере частично, в статическое давление, и что воздух в камере β течет через нее в реакционную зону α в соответствии с разностью давлений между зоной α и камерой β. Таким образом, как можно видеть на фигурах 1 и 5, перегородка 5 позволяет однородно вводить подаваемый газообразный поток (поток кондиционированного воздуха Af) через всю площадь перегородки 5 в зону α в соответствии с разностью давлений между камерой β и зоной α.
В качестве основы 50 предпочтительно можно использовать волокнистый материал, такой как множество волокон, нетканый материал или войлочный материал. Предпочтительно использовать в качестве основы 50 термостойкий нетканый материал, такой как стекловолоконный нетканый материал. Кроме того, в качестве покрывных материалов 51, 52 можно с успехом использовать текстильную ткань, перфорированный металл, сетчатый материал или подобное. Толщину t перегородки 5 устанавливают в диапазоне от 5 до 10 мм (например, 6 мм). Потерю давления на перегородке 5 предпочтительно устанавливают на уровне от 200 до 500 ммH2O.
Поток Af вводится через разделительную перегородку 5 в реакционную зону α в форме вышеуказанного восходящего газового потока, чтобы перемешивать обожженный гипс Gb. Желательно, чтобы течение потока Af было настолько интенсивным, чтобы вызвать скачкообразное течение гипса Gb, скопившегося в реакционной зоне α. Предпочтительно, скорость течения потока Af устанавливают так, чтобы обеспечить такую силу течения. Желательно устанавливать скорость течения потока Af, вводимого в зону α, в интервале от 0,05 м/с до 1,0 м/с.
Как показано на фиг. 1, обожженный гипс Ga подается в отверстие 3 для впуска обожженного гипса по линии подачи обожженного гипса Sg. Гипс Ga непрерывно (или с перерывами) загружается или вводится в реакционную зону α через отверстие 3, так что гипс Ga скапливается на горизонтальной разделительной перегородке 5 в форме псевдоожиженного слоя M обожженного гипса Gb (слой обожженного гипса). Отверстие 7 для выпуска обожженного гипса расположено в нижней части боковой стенки 2c реактора 2. Обожженный гипс Gc, который был гомогенизирован в результате перемешивания, теплообмена и введения влаги в зону α, выгружается через отверстие 7 наружу. Отверстие 7 снабжено устройством 8 дозированной подачи порошка, таким как центробежное подающее устройство c регулированием веса. Устройство 8 непрерывно (или с перерывами) выгружает обожженный гипс Gc из зоны α наружу устройства или системы. Затем гипс Gc подается на следующее устройство (устройство добавления воды, охлаждающее устройство, устройство измельчения и т.д.), или в накопительное устройство, такое как бункер. Линии и оборудование, связанные со следующим устройством, на фиг. 1 не показаны. Аналогично, изображение линий, электропроводки, оборудования и т.д., образующих систему выпуска газов и систему управления гомогенизатором 1 также опущено на фиг. 1.
Газовый поток (поток кондиционированного воздуха) Af, Ag, который течет от разделительной перегородки 5, заставляет обожженный гипс Gb псевдоожиженного слоя (слой обожженного гипса) M совершать движения, сопровождающиеся скачками, в результате чего гипс Gb перемешивается в зоне α. Гомогенизатор 1 снабжен рядом неподвижных лопаток (направляющие лопатки) 10, которые разнесены друг от друга по окружности и распределены через равные интервалы в нижней части зоны α. Лопатки 10 обеспечивают скачкообразное течение гипса Gb, в результате чего верхний объем псевдоожиженного слоя M ведет себя как зона γ скачкообразного течения обожженного гипса. Кроме того, лопатки 10 заставляют также гипс Gb совершать скачкообразное движение в направлении по окружности в области α. Поток Ag представляет собой отклоненный поток Af, который был отклонен лопатками 10. Скачкообразное течение представляет собой течение при условии или в режиме, когда верхняя поверхность псевдоожиженного слоя M совершает динамическое жидкостное течение, а частицы гипсового порошка Gb перепрыгивают или перескакивают в верхний объем (зона скачкообразного течения γ) и падают оттуда вниз.
Как показано на фигурах 1, 2 и 5, цилиндрическая полая опорная стойка 40, которая действует как держатель для лопаток 10, установлена вертикально на нижней поверхности зоны α в центральной части зоны α. Опорная стойка 40 поддерживает лопатки 10. Лопатки 10 отстоят друг от друга на равное расстояние и закреплены на наружный боковой поверхности опорной стойки 40, соответственно. Таким образом, ближние концевые участки лопаток 10 находятся в центральной части зоны α. Поперечное сечение A опорной стойки 40 представляет собой полную окружность с центром в центральной оси CL. Верхний конец опорной стойки 40 расположен ниже верхней поверхности Ma (уровень ha) псевдоожиженного слоя M. Нижняя часть опорной стойки 40 содержит колоннообразные основания 41, размещенные через равные промежутки (угловой интервал 45 градусов) и поддерживаемые разделительными перегородками 4; между основаниями 41 образованы проемы 42. Область 43 внутри и область 44 снаружи опорной стойки 40 сообщаются друг с другом через проемы 42, чтобы не допустить, что гипс Gb будет частично оставаться во внутренней области 43 на долгое время.
Как показано на фигурах 1 и 5, лопатки 10 находятся под верхней поверхности Ma в наружной периферийной зоне опорной стойки 40. Самый верхний участок лопатки 10 (верхний/внутренний конец 18 лопатки 10, показанной на фигурах 6 и 7) расположен на уровне hb (положение высоты hb измерено от верхней поверхности разделительной перегородки 5). Предполагая, что уровень ha, показанный на фиг. 1, является заранее заданным уровнем или проектным уровнем верхней поверхности Ma, уровень ha предпочтительно можно установить в диапазоне от 1,0·hb до 1,25·hb. Таким образом, лопатки 10 предпочтительно можно разместить на таком уровне, при котором лопатки 10 по существу полностью погружены в псевдоожиженный слой M. Однако, во время работы гомогенизатора 1 поведение верхней поверхности Ma псевдоожиженного слоя M является довольно бурным. На верхней поверхности Ma возникают такие явления как волнообразные движения, подъемы, опускания и тому подобное, повторяющиеся многократно за короткий промежуток времени. Таким образом, при работе гомогенизатора 1 наблюдается состояние, когда лопатка лишь частично погружена в слой M (т.е., состояние, когда верхняя часть лопатки 10 открыта верхнему объему над верхней поверхностью Ma). Таким образом, следует понимать, что взаимное расположение уровней ha, hb, как описано выше, является взаимным расположением в проектном режиме или в режиме начальных установок. Кроме того, нижние края 14 (фиг. 7) лопаток 10 отделены по вертикали от перегородки 5, и высоту hc лопатки 10 предпочтительно устанавливают в диапазоне от 0,2·ha до 0,6·ha, более предпочтительно от 0,2·ha до 0,4·ha.
Как показано на фигурах 1 и 2, диаметр db множества лопаток 10, отсчитываемый от центральной оси CL, меньше, чем внутренний диаметр da боковой стенки 2c на том же уровне. Лопатка 10 и стенка 2c отстоят друг от друга на некоторое горизонтальное расстояние dc. По отношению к диаметру da диаметр db предпочтительно устанавливают в диапазоне от 0,6·da до 0,9·da, более предпочтительно, от 0,7·da до 0,8·da. Следовательно, горизонтальное расстояние dc предпочтительно устанавливать в интервале от 0,2·da до 0,05·da, более предпочтительно от 0,15·da до 0,1·da. Устанавливая расстояние dc таким образом, можно эффективно усилить направленное по окружности движение обожженного гипса Gb, находящегося вблизи поверхности внутренней стенки реактора 2, или эффективно инициировать движение гипса Gb в окружном направлении аппарата 2.
Как показано на фигуре 2, лопатки 10 размещены по окружности и отстоят друг от друга на одинаковый угловой интервал θ1 вокруг центральной оси CL реактора 2. Угловой интервал θ1 предпочтительно устанавливают в диапазоне углов от 10 до 60 градусов, более предпочтительно, от 20 до 45 градусов (в данном варианте осуществления 22,5 градуса). Число лопаток 10 предпочтительно устанавливают в интервале от 6 до 36, более предпочтительно, от 8 до 18 (в данном варианте осуществления 16). Например, в случае псевдоожиженного слоя, имеющего диаметр приблизительно 3 м, число лопаток 10 предпочтительно устанавливают в диапазоне от 8 до 16. Угловой интервал между лопатками 10 не обязательно должен быть одинаковым по всей окружности, угловой интервал может быть задан произвольным углом в соответствии с конструкциями реактора 2, опорной стойки 40 и т.д.
Фиг. 8 показывает горизонтальный поперечный разрез реактора 2 с измененными диаметром опорной стойки 40, числом лопаток 10, интервалом между лопатками 10 и т.д.
Опорная стойка 40, показанная на фиг. 2, имеет диаметр, который составляет приблизительно одну треть от внутреннего диаметра da. Однако если диаметр опорной стойки 40 уменьшить, как показано на фиг. 8, ближний концевой участок (нижний участок) неподвижной лопатки 10 расположен ближе к центру зоны α, и, следовательно, перемешивание можно осуществить даже в области, близкой к центру зоны α. Таким образом, считается, что ближний концевой участок (нижний участок) лопатки 10 предпочтительно может находиться ближе к центру зоны α, если только такое местоположение позволительно с точки зрения размещения и конструкции лопаток 10.
На фигурах 6 и 7 показаны в увеличении фрагменты горизонтальной и вертикальной проекций, иллюстрирующие конструкцию каждой лопатки 10.
Как показано на фигурах 6 и 7, каждая неподвижная лопатка 10 выполнена из изогнутой металлической пластины, имеющей изогнутый внутренний край 11, изогнутый наружный край 12, изогнутый верхний край 13 и изогнутый нижний край 14. Ближний концевой участок лопатки 10, включающий край 11, прикреплен к стойке 40 посредством монтажного компонента, такого как скобы и болты (не показаны), или посредством такого способа соединения как сварка. Лопатка 10 образует по существу непрерывную поверхность с наружной поверхностью опорной стойки 40. Каждый из краев 11, 12, 13, 14 является изогнутым с заданным радиусом кривизны. Каждая лопатка 10 образует выпуклую изогнутую поверхность 15, обращенную под наклоном вверх, и вогнутую изогнутую поверхность 16, обращенную наклонно вниз. Верхний край 13 наклоняется вниз при удалении от центра. Нижний край 14 проходит по существу горизонтально.
Траектория потока P ограничена между смежными лопатками 10. Как видно в виде сверху, траектория P проходит в направлении по окружности и радиально наружу от опорной стойки 40, искривляясь. Траектория P открыта к периферийной зоне вблизи боковой стенки 2c и проходит вверх в форме криволинейного канала, обычно под наклоном к вертикали. Как поясняется ниже, траектория P отклоняет восходящий поток потока кондиционированного воздуха Af, Ag в направлении радиально наружу и по окружности.
На фиг. 6 отрезок DL1, проходящий в направлении диаметра опорной стойки 40 (если смотреть сверху), изображен штрих-пунктирной линией, причем отрезок DL1 проходит через центральную ось CL и верхний/наружный конец 17. Если каждая лопатка 10 проходит прямо в радиальном направлении реактора 2, обожженный гипс Gb, совершающий скачкообразное движение в периферийной зоне псевдоожиженного слоя M, будет ударяться о стенку 2c, уменьшая длину скачка, поэтому нельзя достичь достаточного эффекта перемешивания. По этой причине тангенциальная линия Th (в горизонтальной плоскости) лопатки 10 на конце 17 ориентирована под углом θ2 к отрезку DL1, как показано на фигуре 6. Далее, тангенциальные линии Tv, Tv' (в вертикальной плоскости) лопатки 10 на верхнем/внутреннем конце 18 и верхнем/наружном конце 17 ориентированы под углами θ3, θ4 к вертикальному направлению VL. Угол θ2 предпочтительно установлен в диапазоне от 10 до 60 градусов, более предпочтительно от 15 до 45 градусов. Углы θ3, θ4 предпочтительно устанавливают в диапазоне от 10 до 60 градусов, более предпочтительно от 15 до 45 градусов. Углы θ3, θ4 являются довольно важными углами, чтобы по желанию вызывать скачкообразное движение или скачкообразное закручивающееся течение гипса Ga в окружном направлении. Таким образом, если предусмотреть относительно малое число лопаток, желательно, установить относительно большие значения каждого из углов θ3, θ4.
Как показано на фигуре 6, смежные лопатки 10 размещены таким образом, чтобы их ближние концевые участки перекрывались друг с другом, а их дальние концевые участки были отделены друг от друга, если смотреть сверху. Нижний/внутренний конец 19 и нижний/наружный конец 20 лопатки 10 показаны на фигуре 6. Кроме того, на фигуре 6 штрихпунктирной линией показаны отрезки прямой DL2, DL3, идущие в диаметральном направлении от опорной стойки 40 (как видно в виде сверху). Отрезок DL2 проходит через центральную ось CL и конец 19 лопатки 10, находящийся впереди в направлении отклонения потока кондиционированного воздуха Ag (направление по часовой стрелке, если смотреть сверху). Отрезок DL3 проходит через центральную ось CL и конец 20 лопатки 10, находящийся сзади в направлении отклонения потока Ag. Далее, вокруг держателя имеются области перекрывания η лопаток 10 (если смотреть сверху), показанные штриховкой на фигуре 6. Области η предотвращают течение потока Ag через наружную периферию опорной стойки 40 вертикально вверх.
Конец 20 задней лопатки 10 расположен в положении, сдвинутом вперед относительно конца 19 передней лопатки 10. Концы 19, 20 отстоят на угловой интервал, равный центральному углу θ5, вокруг центральной оси CL. Таким образом, угловое положение конца 20 задней лопатки 10 имеет разность фаз, равную опережающему углу θ5, вокруг центральной оси CL, относительно углового положения конца 19 передней лопатки 10. Угол θ5 больше нуля градусов, и предпочтительно устанавливать его меньше или равным 0,3·θ1, более предпочтительно, меньше или равным 0,2·θ1, относительно углового интервала θ1 лопаток 10. В такой конфигурации лопаток 10 можно ограничить течение газового потока радиально наружу, которое могло бы помешать движению гипсового порошка в окружном направлении реактора.
Когда область перекрывания η лопаток 10 предусматривается как описано выше, восходящий поток потока Ag эффективно предотвращается вблизи наружной периферийной поверхности опорной стойки 40, и следовательно, восходящий поток кондиционированного воздуха Ag по траектории потока P можно в некоторой степени отклонить с помощью лопаток 10. Таким образом, разность фаз (угол θ5) и область перекрывания η, какие описаны выше, активизируют перемешивающее действие потока Ag. Это способствует гомогенизации гипса Gb. Область перекрывания η предпочтительно можно установить как область, в которой угол θ6 больше нуля градусов, θ6 меньше θ1, отношение L1/L2 меньше или равно 1/2, и L1/L2 больше или равно 1/4, при этом угол θ6 означает угол между концом 18 некоей лопатки 10 и концом 19 лопатки, смежной с лопаткой 10, L1 есть расстояние между радиально наружным краем ν области η и концом 19 (как видно в виде сверху), а L2 означает длину лопатки 10, измеренную в направлении ее диагонали, как видно в виде сверху (то есть максимальная длина лопатки 10 в виде сверху).
Как показано стрелками на фигурах 1, 2 и 5-7, лопатка 10 направляет поток кондиционированного воздуха Ag, который движется вверх по траектории потока P, в направлении радиально наружу и по окружности, так что псевдоожиженный материал (обожженный гипс Gb) слоя гипса M, псевдоожижаемый под действием потока Ag, направляется радиально наружу и по окружности вместе с потоком Ag. Поток Ag и обожженный гипс Gb на траектории P отдаляются от траектории P в направлении, по существу тангенциальном опорной стойке 40, из окрестности верхнего и наружного краев 12, 13 и движутся в периферийную зону. Лопатка 10 обычно является изогнутой, и конец 13 лопатки 10 наклоняется вниз при удалении от центра, таким образом, верхняя угловая часть лопатки 10 не мешает таким движениям потока Ag и обожженного гипса Gb. Поток Ag и обожженный гипс Gb, направленные по окружности, инициируют движение обожженного гипса Gb в периферийной зоне в окружном направлении или усиливают движение обожженного гипса Gb в окружном направлении в периферийной зоне.
Ниже поясняется работа гомогенизатора 1 в вышеуказанной конфигурации.
При использовании гомогенизатора 1, какой показан на фигуре 1, обожженный гипс Ga из кальцинатора гипса непрерывно (или с перерывами) подается в реакционную зону α по линии Sg и через отверстие 3. Гипс Ga собирается в нижней части зоны α в виде псевдоожиженного слоя M. В воздухораспределительную камеру β через отверстие 6 подается под давлением кондиционированный воздух Ai из источника подачи кондиционированного воздуха. Воздух Ai может доставляться в камеру β через все отверстия 6 одновременно или, иначе, воздух Ai может ступенчато или циклически доставляться в камеру β в результате поэтапной или циклической работы отверстий 6.
На фиг. 9(A) изображены воздухораспределительные камеры β1 - β8. Например, отверстия 6 могут работать так, чтобы подавать воздух Ai последовательно в камеры β1 - β8 с задержкой по времени. На фиг. 9(B) действующее отверстие 6 (подача кондиционированного воздуха) показано черным кружком, а отверстие 6 в неактивном состоянии (прекращение подачи кондиционированного воздуха) показано белым кружком. Как видно из фиг. 9(B), отверстия 6, находящиеся на противоположных сторонах по диагонали, могут работать одновременно, эта конфигурация может сдвигаться по часовой стрелке, в результате чего воздух Ai может ступенчато или циклически подаваться в камеры β1-β8. Легко понять, что картина работы отверстий 6 может устанавливаться произвольно, в зависимости от режима применения гомогенизатора 1, работы гомогенизатора 1 или подобного.
Давление воздуха в камере β, в которую подается воздух Ai, повышается. Как показано на фиг. 1, разделительная перегородка 5 выталкивает вверх воздушный поток Af в ответ на повышение внутреннего давления в камере β. Поток воздуха Af, входящий в зону α, является потоком кондиционированного воздуха Ag, отклоняемым в направлении наклонно вверх, радиально наружу и по окружности.
Поток воздуха Ag вынуждает большую часть обожженного гипса Gb совершать скачкообразные движении в направлении радиально наружу и по окружности, в верхней части псевдоожиженного слоя M. Гипс Gb, текущий скачкообразно в направлении радиально наружу и по окружности, придает энергию гипсу Gb в периферийной зоне слоя M в окружном направлении, вызывая или усиливая движение гипса Gb в периферийной зоне в окружном направлении. Таким образом, в псевдоожиженном слое M вследствие пассивного отклоняющего действия неподвижной лопатки 10 возникает скачкообразное течение гипса Gb, направленное радиально наружу и по окружности. Воздух из потока Ag, выпускаемого вверх в верхний объем от верхней поверхности Ma слоя M, выбрасывается из зоны α по линии отходящего газа (не показана), соединенной с верхней стенкой 2a реактора 2 или подобным, и затем отводится из системы через оборудование (не показано) для обработки отходящего газа гомогенизатора 1.
Такое скачкообразное течение обожженного гипса Gb облегчает псевдоожижение и перемешивание гипса Gb, так что происходит теплообмен между пережженным гипсом и недожженным гипсом, содержащимися в обожженном гипсе Gb (то есть, между дигидратом гипса и безводным гипсом), в результате чего дигидрат гипса и безводный гипс превращаются в полугидрат гипса по реакции дегидратации и реакции гидратации. Кроме того, так как полугидрат гипса вступает в контакт с потоком влажного воздуха Ag, эффекта введения влаги в обожженный гипс можно достичь за счет влаги, содержащейся в воздушном потоке Ag. В результате отношение дигидрата гипса к безводному гипсу, содержащихся в обожженном гипсе Ga, снижается, и возрастает доля полугидрата гипса в гипсе Ga. Таким образом, гипс Ga становится однородным, состоя из полугидрата гипса с небольшой степенью "неоднородности обжига". Гипс Ga, гомогенизированный таким способом, непрерывно (или периодически) выгружают через отверстие 7 для выпуска обожженного гипса и устройство 8 дозированной подачи порошка выгружают из оборудования или из системы в виде относительно высокочистого обожженного гипса Gc со сниженным содержанием пережженного гипса и недожженного гипса. Как описано выше, гипс Gc, выгруженный из устройства 8, подается на следующее устройство (устройство добавления воды, охлаждающее устройство, измельчительное устройство и т.п.) или в накопительное устройство, такое как бункер.
Хотя настоящее изобретение было описано на примере предпочтительного варианта осуществления, настоящее изобретение этим не ограничивается, но может быть реализовано с любыми изменениями или модификациями, не выходящими за объем изобретения, какой определен в прилагаемой формуле.
Например, описанный выше вариант осуществления относится к гомогенизатору для гомогенизации обожженного гипса, но настоящее изобретение имеет более широкую применимость для обработки гипса, что можно проиллюстрировать следующими примерами:
(1) модификация обожженного гипса, улучшающая текучесть суспензии на стадии суспендирования обожженного гипса, с использованием реактора, содержащего устройство для разбрызгивания воды или нечто подобное, которое добавляет воду в обожженный гипс для регулирования влагосодержания обожженного гипса или для введения влаги в обожженный гипс;
(2) старение для стабилизации или дезактивации обожженного гипса, при котором гипс принудительно подвергают воздействию атмосферного воздуха;
(3) обработка путем смешения и перемешивания для добавления добавки (например, агента, снижающего растворимость, или полимерного флокулянта для обработки грунта и т.д.) в обожженный гипс и т.д.; и
(4) обработка обжигом для обжига дигидрата гипса, чтобы превратить дигидрат гипса в полугидрата гипса, путем перемешивания дигидрата гипса с помощью горячего газа.
Далее, гомогенизатор согласно описанному выше варианту осуществления предназначен для гомогенизации или модификации обожженного гипса путем введения влаги в обожженный гипс, чтобы привести обожженный гипс в состояние с меньшей "неоднородностью обжига" и улучшить текучесть суспензии на стадии суспендирования. Поэтому в гомогенизаторе в качестве восходящего потока используется влажный воздух. Однако, в качестве восходящего потока можно использовать воздух или газ, который был приготовлен так, чтобы иметь заданную температуру или заданную влажность, в зависимости от цели обработки гипса, или влажный воздух или влажный газ, который содержит влагу в количестве, больше или равном заданному влагосодержанию, соответствующему цели обработки гипса.
Кроме того, в вышеуказанном варианте осуществления взаимное расположение верхней поверхности псевдоожиженного слоя и лопатки устанавливают так, чтобы оно лежало в интервале от ha=1,0·hb до ha=1,25·hb, но при желании проектный уровень ha может быть ниже, чем уровень hb.
Кроме того, ближний концевой участок лопатки может быть прикреплен к стойке с помощью регулятора положения для регулирования взаимного расположения между лопаткой и стойкой, так чтобы положение лопатки можно было корректировать. В вышеуказанном варианте осуществления лопатка образует по существу сплошную поверхность с наружной поверхностью опорной стойки. Однако при желании между ближним концевым участком лопатки и наружной поверхностью опорной стойки можно предусмотреть зазор или промежуток.
Кроме того, гомогенизатор в описанном выше варианте осуществления описан как устройство непрерывной обработки гипса, которое подходит для непрерывной или периодической загрузки или подачи гипсового порошка в реакционную зону и непрерывного или периодического выпуска гипсового порошка после обработки из реакционной зоны наружу системы или устройства. Однако устройство по настоящему изобретению не ограничено конструкцией устройства для непрерывной обработки, но устройство по настоящему изобретению может быть также сконструировано как так называемое устройство периодической обработки, когда некоторое или определенное количество гипсового порошка обрабатывается в реакционной зоне и выгружается оттуда, а затем некоторое или определенное количество гипсового порошка снова загружается или подается в реакционную зону и обрабатывается там.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение применимо к реактору с псевдоожиженным слоем для гомогенизации, модификации, обжига, смешения или регулирования влагосодержания гипсового материала или сырья для его получения и т.п. Равным образом, настоящее изобретение применимо к способу гомогенизации, модификации, обжига, смешения или регулирования влагосодержания гипсового материала или сырья для его получения и т.п., с использованием реактора с псевдоожиженным слоем. В частности, настоящее изобретение с успехом может применяться к гомогенизатору и способу гомогенизации обожженного гипса, в котором дигидрат гипса и безводный гипс, содержащиеся в обожженном гипсе, отобранном из устройства обжига гипса, превращается в полугидрат гипса, так что обожженный гипс гомогенизируется, превращаясь в обожженный гипс, по существу состоящий из полугидрата гипса. Согласно настоящему изобретению, устройство и способ обработки обожженного гипса в псевдоожиженном слое, когда обожженный гипс скапливается в нижней части реакционной зоны, а поток кондиционированного воздуха выбрасывается из нижней части, могут улучшить текучесть обожженного гипса, чтобы промотировать реакцию дегидратации или реакцию гидратации дигидрата гипса и/или безводного гипса, содержащихся в обожженном гипсе, тем самым эффективно гомогенизируя обожженный гипс. Таким образом, практическая выгода от настоящего изобретения является заметной.
Список ссылочных позиций
1: гомогенизатор
2: цилиндрический реактор
2a: верхняя стенка
2b: нижняя стенка
2c, 2d: боковая стенка
3: отверстие для ввода обожженного гипса
4: вертикальная разделительная перегородка
5: горизонтальная разделительная перегородка
6: воздухоподающее отверстие
7: отверстие для выпуска обожженного гипса
8: устройство дозированной подачи гипсового порошка
10: неподвижная лопатка
40: стойка
α: реакционная зона
β: воздухораспределительная камера
η: область перекрывания
Ai, Af, Ag: поток кондиционированного воздуха (или кондиционированный воздух)
Ga, Gb, Gc: обожженный гипс
M: псевдоожиженный слой
Ma: верхняя поверхность псевдоожиженного слоя
P: траектория потока
Sa: линия подачи кондиционированного воздуха
1. Устройство обработки гипса, которое содержит реактор, устройство подачи гипса и устройство подачи газового потока, причем реактор имеет поверхность внутренней стенки с круглым или кольцевым горизонтальным сечением или конфигурацией, устройство подачи гипса подает гипсовый порошок в реакционную зону в реакторе, и устройство подачи газового потока расположено в нижней части реакционной зоны, обеспечивая восходящий газовый поток в реакционной зоне, в результате чего гипсовый порошок, скапливающийся в нижней части реакционной зоны, перемешивается указанным потоком; причем устройство содержит:
множество неподвижных лопаток, проходящих к указанной поверхности внутренней стенки от держателя, находящегося в центральной части реакционной зоны,
причем лопатки размещены так, чтобы отстоять друг от друга на некоторый угловой интервал в окружном направлении указанной реакционной зоны; и
причем смежные лопатки образуют траекторию потока для указанного гипсового порошка и указанного потока, введенного в реакционную зону, и траектория потока является наклонной, чтобы отклонять указанный поток радиально наружу и по окружности в указанной реакционной зоне.
2. Устройство по п. 1, в котором указанные смежные лопатки задают указанную траекторию потока, которая открывается к периферийной зоне указанной реакционной зоны и которая проходит вверх в направлении, в целом наклонном к вертикальному направлению, и открывается в верхний объем.
3. Устройство по п. 1, в котором, что касается угловых положений наружного и внутреннего концов нижней части указанной лопатки вокруг центральной оси указанного реактора или указанной реакционной зоны, наружный конец нижней части лопатки, расположенный сзади в направлении отклонения указанного потока, расположен в угловом положении впереди в направлении отклонения относительно внутреннего конца нижней части лопатки, находящейся спереди в указанном направлении отклонения, или ближайшие концевые участки смежных лопаток, опирающиеся на указанный держатель, являются, если смотреть сверху, наложенными друг на друга, образуя на периферии указанного держателя зону (η) перекрывания смежных лопаток.
4. Устройство по одному из пп. 1-3, в котором указанный угловой интервал установлен в диапазоне от 10 до 60 градусов.
5. Устройство по одному из пп. 1-3, в котором указанные лопатки размещены на уровне, на котором лопатки по меньшей мере частично погружены в осадок гипсового порошка, скопившегося в реакционной зоне.
6. Устройство по одному из пп. 1-3, в котором каждая из указанных лопаток представляет собой изогнутую пластину, задающую криволинейную траекторию потока, которая отклоняет указанный гипсовый порошок, движущийся вверх вместе с указанным потоком, в направлении радиально наружу и по окружности.
7. Устройство по одному из пп. 1-3, в котором указанный реактор снабжен разделительной перегородкой, задающей нижнюю поверхность указанной реакционной зоны, и между разделительной перегородкой и нижней стенкой реактора образована воздухораспределительная камера, снабжаемая газом под давлением для указанного потока, и причем разделительная перегородка имеет такое сопротивление газовой проницаемости, что динамическое давление газа, подаваемого в воздухораспределительную камеру, превращается, по меньшей мере частично, в статическое давление, и такую газовую проницаемость, что газ вынужден течь через указанную камеру в указанную реакционную зону в соответствии с разницей давления газа между указанной реакционной зоной и указанной камерой.
8. Устройство по п. 7, в котором указанная воздухораспределительная камера разделена на множество секций посредством разделительной перегородки или разделительных перегородок, и каждая секция воздухораспределительной камеры снабжена устройством подачи для подачи указанного восходящего газового потока, чтобы секции воздухораспределительной камеры избирательно вводили указанный восходящий газовый поток в указанную реакционную зону.
9. Устройство по одному из пп. 1-3, в котором нижний краевой участок указанной лопатки является изогнутым, если смотреть сверху, а наружная краевая часть нижнего концевого участка отстоит на заданное горизонтальное расстояние dc от боковой стенки указанного реактора, задающей указанную поверхность внутренней стенки, и горизонтальное расстояние dc установлено в диапазоне от 0,2·da до 0,05·da, где диаметр da является внутренним диаметром указанной боковой стенки.
10. Способ обработки гипса с использованием устройства по одному из пп. 1-3, в котором восходящий газовый поток, вводимый в реакционную зону из нижней части реакционной зоны, направляется лопатками в направлении радиально наружу и по окружности в реакционной зоне, и гипсовый порошок псевдоожижается в направлении радиально наружу и по окружности реакционной зоны благодаря отклонению указанного потока, в результате чего инициируется движение гипсового порошка в окружном направлении корпуса реактора, или движение гипсового порошка усиливается в окружном направлении вблизи поверхности указанной внутренней стенки.
11. Способ обработки гипса с использованием устройства по одному из пп. 1-3, в котором канал впуска гипса в указанном устройстве подачи гипса соединен с устройством для обжига гипса, или кальцинатором гипса, так что в реакционную зону подается обожженный гипс, полученный в устройстве обжига гипса или кальцинаторе гипса, в результате чего осуществляется модифицирующая или гомогенизирующая обработка обожженного гипса.
12. Способ по п. 10, в котором в указанную реакционную зону в качестве указанного восходящего газового потока вводится воздух или газ, доведенный до заданной температуры и/или заданной влажности, или влажный воздух или влажный газ с влагосодержанием, больше или равным заданному значению влагосодержания.
13. Способ обработки гипса, в котором гипсовый порошок подают в реакционную зону реактора, имеющего поверхность внутренней стенки с круглым или кольцевым горизонтальным сечением или конфигурацией, и восходящий газовый поток выпускают из нижней поверхности реакционной зоны для перемешивания гипсового порошка в реакционной зоне, осуществляя тем самым модификацию или гомогенизацию гипсового порошка, введение влаги в гипсовый порошок, обработку гипсового порошка внешним воздействием, подмешивание добавки в гипсовый порошок, обжиг гипсового порошка или регулирование содержания влаги в гипсовом порошке,
причем множество неподвижных лопаток поддерживается держателем, находящимся в центральной части указанной реакционной зоны, и распределены так, чтобы отстоять друг от друга по окружности с некоторым угловым интервалом; и
причем восходящий газовый поток, введенный в реакционную зону из нижней поверхности реакционной зоны, направляют указанными лопатками в направлении радиально наружу и по окружности реакционной зоны, и гипсовый порошок псевдоожижают в направлении радиально наружу и по окружности реакционной зоны вследствие отклонения указанного потока, в результате чего инициируют движение гипсового порошка в окружном направлении реактора, или движение гипсового порошка в окружном направлении усиливают вблизи указанной поверхности внутренней стенки.
14. Способ по п. 13, в котором, что касается угловых положений наружного и внутреннего концов нижней части указанной лопатки вокруг центральной оси указанного реактора или указанной реакционной зоны, наружный конец лопатки, находящийся сзади в направлении отклонения указанного потока, расположен в переднем угловом положении в направлении отклонения относительно внутреннего конца лопатки, находящейся спереди в указанном направлении отклонения, в результате чего движение потока в направлении радиально наружу ограничивается, чтобы не препятствовать движению гипсового порошка в окружном направлении реактора или реакционной зоны; или ближайшие концевые участки смежных лопаток являются, если смотреть сверху, наложенными друг на друга, так что на периферии указанного держателя образована зона (η) перекрывания смежных лопаток, в результате чего предотвращается течение указанного потока вверх вблизи указанного держателя.
15. Способ по п. 13, в котором предусмотрена разделительная перегородка, задающая нижнюю поверхность указанной реакционной зоны, и между разделительной перегородкой и нижней стенкой реактора образована воздухораспределительная камера, снабжаемая газом под давлением для указанного потока, и причем динамическое давление газа, подаваемого в воздухораспределительную камеру, превращается, по меньшей мере частично, в статическое давление вследствие того, что указанная разделительная перегородка имеет сопротивление газовой проницаемости, и газ из камеры вводится в указанную реакционную зону в качестве указанного потока благодаря газовой проницаемости разделительной перегородки, в соответствии с разницей давления газа между реакционной зоной и камерой.
16. Способ по п. 15, в котором указанная воздухораспределительная камера разделена разделительной перегородкой или разделительными перегородками на множество секций, и в каждую секцию воздухораспределительной камеры избирательно подается указанный газ, так что указанный поток обеспечивается в указанной реакционной зоне каждой из секций камеры.
17. Способ по одному из пп. 13-15, в котором указанная реакционная зона снабжается указанным гипсовым порошком, представляющим собой обожженный гипс, полученный в устройстве обжига гипса или кальцинаторе гипса, и модифицирующая или гомогенизирующая обработка обожженного гипса осуществляется с перемешиванием порошка обожженного гипса указанным потоком.
18. Способ по одному из пп. 13-15, в котором в указанную реакционную зону в качестве указанного газового потока вводится воздух или газ, поддерживаемый при заданной температуре и/или заданной влажности, или влажный воздух или влажный газ с влагосодержанием, больше или равным заданному значению влагосодержания.
19. Способ по одному из пп. 13-15, в котором реакцию дегидратации или реакцию гидратации дигидрата гипса и/или безводного гипса, содержащегося в указанном гипсовом порошке, продолжают, чтобы осуществить модифицирующую или гомогенизирующую обработку гипсового порошка.
20. Способ по п. 11, в котором в указанную реакционную зону в качестве указанного восходящего газового потока вводится воздух или газ, поддерживаемый при заданной температуре и/или заданной влажности, или влажный воздух или влажный газ с влагосодержанием, больше или равным заданному значению влагосодержания.
