ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНАЯ ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУГИДРАТА И АНГИДРИТА II Российский патент 2008 года по МПК F27B7/00 C04B11/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к высокопроизводительной вращающейся печи для производства полугидрата и ангидрита II (штукатурки), содержащей первый внутренний вращающийся цилиндрический трубчатый элемент, закрытый с заднего конца и коаксиально соединенный со вторым верхним цилиндрическим трубчатым элементом большего радиуса и меньшей длины. Этот второй трубчатый элемент занимает большую часть центрального участка первого трубчатого элемента, а указанные первый и второй трубчатые элементы ограничивают между собой промежуточную камеру, соединенную передним концом с передним входным лотком для ввода материала и сообщающуюся задним концом с внутренним объемом первого трубчатого элемента через входные отверстия. Печь также содержит третий внешний цилиндрический трубчатый элемент, коаксиально соединенный со вторым верхним трубчатым элементом. Третий трубчатый элемент имеет больший радиус, чем второй трубчатый элемент, и ограничивает вместе со вторым трубчатым элементом выводную камеру, сообщающуюся с внутренним объемом первого трубчатого элемента через выходные отверстия для материала. Выводная камера снабжена, по меньшей мере, одним отверстием для выхода конечного продукта. Печь далее содержит горелку, под, содержащий стенку предпочтительно конической формы и покрытый огнеупорным материалом, а также ребра, заслонки и лопатки, отходящие от указанных трубчатых элементов.

Уровень техники

В течение последних нескольких лет требования к уровню качества и темпам производства ангидритной штукатурки значительно возросли, не только вследствие широкой области ее применения, например при изготовлении искусственного мрамора, покрытий или водонепроницаемых поверхностей, но и в результате повышения требований к безопасности и качеству штукатурок с управляемой скоростью схватывания, а также рельефных штукатурок, предъявляемых строительной промышленностью.

Одна из трудностей производства ангидрита связана с высокой температурой выводимого из печи материала, а поскольку введение добавок в такие материалы производится, как правило, на последних стадиях производственного процесса, вследствие высокой температуры материала эти добавки могут начать разрушаться, что изменяет свойства конечного продукта. Чтобы этого не случалось, выходящий из печи материал следует охлаждать.

С этой целью известные печи оборудуют охлаждающими или холодильными системами, предназначенными для понижения температуры на определенных стадиях производственного процесса и значительно увеличивающими общее энергопотребление.

Другие недостатки печей такого типа связаны с проблемами однородности смеси компонентов и проявляются вследствие потерь тепла в результате термодиффузии через стенки печи.

В качестве ближайшего аналога изобретения можно выбрать вращающуюся печь, которая раскрыта в патентном документе FR 2700327 и в основе которой лежит печь для обжига штукатурки, изобретенная в начале 20 века. Известная вращающаяся печь содержит первый вращающийся цилиндрический трубчатый элемент и второй цилиндрический трубчатый элемент в качестве камеры сгорания. Эти трубчатые элементы ограничивают между собой промежуточную камеру сгорания. Печь также содержит, помимо прочих компонентов, несколько горелок и под и пригодна для производства полугидрата только путем непрямого сообщения тепла продукту.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в устранении указанных недостатков, присущих печам данного типа, с целью повышения производительности и качества продукции.

Изобретение предлагает вращающуюся печь для производства полугидрата и ангидрита II, содержащую первый внутренний вращающийся цилиндрический трубчатый элемент, закрытый с заднего конца и коаксиально соединенный со вторым верхним цилиндрическим трубчатым элементом большего радиуса и меньшей длины, причем указанный второй трубчатый элемент занимает большую часть центрального участка первого трубчатого элемента, а указанные первый и второй трубчатые элементы ограничивают между собой промежуточную камеру, соединенную передним концом с передним входным лотком для ввода материала и сообщающуюся задним концом с внутренним объемом первого трубчатого элемента через входные отверстия; третий цилиндрический трубчатый элемент, расположенный снаружи второго трубчатого элемента и коаксиально соединенный со вторым трубчатым элементом, причем третий трубчатый элемент имеет больший радиус, чем второй трубчатый элемент, и ограничивает вместе со вторым трубчатым элементом выводную камеру, сообщающуюся с внутренним объемом первого трубчатого элемента через выходные отверстия и снабженную, по меньшей мере, одним отверстием для выхода конечного продукта; горелку, стационарный под сгорания, содержащий стенку предпочтительно конической формы и покрытый огнеупорным материалом; и ребра, заслонки и лопатки, отходящие от указанных трубчатых элементов. Отличительными особенностями предложенной печи является то, что на участке первого трубчатого элемента, снабженном покрытием из огнеупорного материала, установлен ряд лопаток, размещенных на поверхности указанного огнеупорного материала и соединенных с первым трубчатым элементом посредством опор, причем указанные лопатки распределяют циркулирующий материал по поверхности огнеупорного материала, тем самым облегчая продвижение материала к выходным отверстиям.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения задняя часть первого трубчатого элемента снабжена камерой, ограниченной крышками и выполненной с возможностью приема гипсовой пыли, возвращаемой фильтрующим устройством, через задний канал. Указанная камера оснащена спиральными кольцевыми ребрами и накопительными резервуарами, сообщающимися с внутренним объемом первого трубчатого элемента через каналы, выполненные во внутренней стенке указанной камеры.

В следующем предпочтительном варианте вращающейся печи согласно изобретению между первым трубчатым элементом и третьим трубчатым элементом расположена водонепроницаемая крышка, соединенная с роликовыми шасси и снабженная выпуском для пара, который сообщается с трубой для впуска газа, дверцей для взятия образцов и опорой для датчиков, в результате чего обеспечен управляемый вывод пара, образующегося в процессе обжига.

В оптимальном варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрен подвижный вращающийся под, на участке которого установлена горелка, причем указанный участок отделен от стационарного пода сгорания расстоянием, регулируемым с возможностью изменения расхода воздуха на острое дутье, который в качестве воздушной прослойки проникает внутрь печи, охлаждая в большей или меньшей степени огнеупорный материал стационарного пода и изменяя количество тепла, поступающего в зону обжига полугидрата и ангидрита II.

В дальнейшем предпочтительном варианте внутренняя поверхность первого трубчатого элемента оснащена одним или более концентрическими удерживающими кольцами, распределенными в осевом направлении первого трубчатого элемента, в которых выполнены проходы, пропускная способность которых уменьшается с увеличением скорости циркуляции материала определенного типа во внутреннем объеме печи, в результате чего обеспечена возможность ограничения прохождения материала через внутренний объем печи и регулирования скорости прохождения материала в печи.

Еще одним отличием высокопроизводительной вращающейся печи согласно изобретению является то, что в первом трубчатом элементе расположены спиральные удерживающие кольца, прикрепленные к внутренней поверхности первого элемента посредством опор и удерживающие материал, выходящий за пределы свободного пространства, расположенного под этими кольцами и определенного высотой опор, тем самым регулирующие поток материала через внутренний объем первого трубчатого элемента. Эти кольца расположены на определенной высоте от трубчатого элемента в целях регулировки потока материала, циркулирующего под ними, в случае возникновения лавинного скопления материала.

В наиболее предпочтительном варианте печь содержит скользящие опоры, расположенные соответственно в промежуточной камере и выводной камере, причем указанные скользящие опоры содержат элемент, соединенный с наружной стенкой камеры, элемент, соединенный с внутренней стенкой камеры, и ролики, установленные между указанными элементами скользящих опор с возможностью ограничения их перемещения посредством стопоров, установленных на указанных элементах опор, в результате чего обеспечена возможность линейного скользящего движения трех трубчатых элементов, образующих стенки камер, при оказании на эти стенки расширяющего воздействия.

Краткое описание чертежей

Пример реализации печи, являющейся предметом настоящего изобретения, не вносящий каких-либо ограничений, представлен на прилагаемых чертежах. На чертежах:

фиг.1 изображает на виде сбоку продольное сечение, иллюстрирующее различные детали печи;

фиг.2 изображает сечение по линии А-А' фиг.1;

фиг.3 схематически изображает вид спереди скользящей опоры.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание содержит ссылки на указанные чертежи, позволяющие рассмотреть различные элементы вращающейся печи, являющейся предметом настоящего изобретения. Из чертежей видно, что вращающаяся печь 16 содержит подвижный вращающийся под с горелкой 11, стационарный под 12 сгорания и удлиненный цилиндрический трубчатый элемент 1. Этот элемент 1 оснащен опорными средствами и средствами вращения, закрыт со стороны заднего конца 4 и коаксиально присоединен ко второму верхнему трубчатому цилиндрическому элементу 2 меньшей длины. Верхний трубчатый элемент 2 занимает большую часть центрального участка первого элемента и, вместе с внутренним трубчатым элементом 1, ограничивает промежуточную камеру 5, передний конец которой соединен с входным лотком 7 для подачи исходных материалов.

Печь 16 также содержит третий внешний вращающийся цилиндрический трубчатый элемент 3, соединенный с верхним цилиндрическим трубчатым элементом 2 и ограничивающий, вместе с указанным верхним трубчатым элементом 2, выводную камеру 6 для конечного продукта, сообщающуюся с внутренним объемом внутреннего трубчатого элемента 1.

Особенностью печи является конструкция водонепроницаемой крышки 24, расположенной между внешним трубчатым элементом 3 и внутренним трубчатым элементом 1, соединенной с роликовым шасси и снабженной выпуском 25 для пара, а также дверцей 26 для взятия образцов и опорой 27 для датчиков. Указанная водонепроницаемая крышка 24 позволяет контролировать выход газов, содержащих частицы материала, из внутреннего объема печи и облегчает взятие образцов и управление параметрами производственного процесса формирования полугидрата и ангидрита II с нужными характеристиками.

На фиг.1 также видно, что поверхность внутреннего трубчатого элемента 1 снабжена покрытием 13 из огнеупорного материала, причем на поверхности огнеупорного материала размещены лопатки 14, прикрепленные к трубчатому элементу 1 при помощи опор 15 и предназначенные для улучшения перемешивания циркулирующего материала и его продвижения в направлении выходных отверстий 9. Конструкция и количество лопаток 14 зависят от размеров печи 16 и свойств обрабатываемого материала. В оптимальном варианте осуществления изобретения огнеупорный материал расположен с образованием стенки конической формы, радиус сечения которой больше со стороны, ближайшей к горелке, а наклон конуса способствует продвижению материала в направлении выходных отверстий 9 и усиливает действие лопаток 14.

Другой особенностью настоящего изобретения является конструкция камеры 19, ограниченной крышками 18-18', которой снабжена задняя часть трубчатого элемента 1. Эта камера снабжена задним каналом 20, спиральными кольцевыми ребрами 21 и накопительными резервуарами 22 и предназначена для приема гипсовой пыли из откачанного газа, собранного и отфильтрованного в устройстве фильтрации, не показанном на данных чертежах. Спиральные ребра 21 обеспечивают транспортировку гипсовой пыли из заднего канала 20 в накопительные резервуары 22, которые обеспечивают сообщение камеры 19 с внутренним объемом 17 внутреннего трубчатого элемента 1 через несколько каналов 23, выполненных во внутренней стенке камеры. Эта возможность сбора и повторного использования пыли особенно важна, т.к. она повышает производительность и чистоту производственного процесса.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг.1, горелка 11 установлена на подвижном вращающемся поде 28, а именно на участке этого пода, который отделен от стационарного пода 12 сгорания расстоянием 35. Указанное расстояние регулируется для изменения расхода воздуха на острое дутье, который в качестве воздушной прослойки проникает внутрь печи, охлаждая в большей или меньшей степени огнеупорный материал стационарного пода и изменяя количество тепла, поступающего в зону обжига полугидрата и ангидрита II. Таким образом, данная конструкция позволяет регулировать количество воздуха, попадающего внутрь печи 16, следовательно, изменять характеристики конечного продукта.

Также в предпочтительном варианте осуществления изобретения внутренний объем 17 внутреннего трубчатого элемента 1 оборудован несколькими удерживающими кольцами 32, показанными на фиг.2, изображающей сечение печи по на фиг.1, по линии А-А'.

Удерживающие кольца 32 снабжены несколькими сквозными отверстиями или проходами 34, назначение которых заключается в регулировании скорости продвижения материала во внутреннем трубчатом элементе 1. Регулировка этой скорости дополнительно облегчается наличием нескольких спиральных удерживающих колец 31, присоединенных к внутренней поверхности внутреннего трубчатого элемента 1 при помощи опор 31' и расположенных на определенной высоте таким образом, что при прохождении материала под указанными спиральными удерживающими кольцами 31, часть материала, высота которого превышает высоту свободного пространства, имеющегося под указанными спиральными кольцами, начинает двигаться в обратном направлении, что способствует регулированию потока материала через внутренний трубчатый элемент 1.

В поперечном сечении, изображенном на фиг.2, видны три концентрических трубчатых элемента и несколько скользящих опор 29-30, расположенных в промежуточной камере 5 и выводной камере 6, причем эти опоры 29-30 соединены со стенками соответствующих трубчатых элементов при помощи элементов 36 и 37, допускающих перемещения, обусловленные возникающим между ними эффектом дифференциального расширения.

На фиг.3 схематически представлен пример осуществления скользящей опоры 30 и показаны элементы 36 и 37, соединенные со стенками, ограничивающими промежуточное пространство, в котором расположена указанная опора, а также несколько роликов 38, установленных с образованием прослойки между элементами 36 и 37 скользящей опоры 30, причем перемещение этих роликов ограничено несколькими стопорами 39, установленными на тех же элементах 36 и 37.

Расположение и конструкция элементов печи 16 разработаны специально для определения пути прохождения обжигаемого материала, который попадает в промежуточную камеру 5 через входной лоток 7 и под воздействием лопаток и заслонок, не показанных на чертежах, поступает во внутренний объем 17 внутреннего трубчатого элемента 1 через входные отверстия 8. Затем материал принудительно перемещается через внутренний объем, продвигаясь вдоль различных камер, ограниченных концентрическими удерживающими кольцами 32 и спиральными удерживающими кольцами 31, и поступает через выходные отверстия 9 в выводную камеру 6, через отверстие 10 которой производят вывод готового продукта. Путь, по которому проходит материал в процессе обжига, разработан с целью оптимизации расхода ресурсов и энергии, обеспечивает возможность рециркуляции не полностью обожженного материала после его выхода через отверстие для выхода пара в заднюю камеру и использует тепло, передаваемое трубчатыми элементами и материалом, выводимым в промежуточную камеру 5.

Изобретение относится к области производства ангидритной штукатурки. Вращающаяся печь для производства полугидрата и ангидрита II содержит первый внутренний вращающийся цилиндрический трубчатый элемент, закрытый с заднего конца и коаксиально соединенный со вторым верхним цилиндрическим трубчатым элементом большего радиуса и меньшей длины. Причем указанный второй трубчатый элемент занимает большую часть центрального участка первого трубчатого элемента. Третий цилиндрический трубчатый элемент расположен снаружи второго трубчатого элемента и коаксиально соединен со вторым трубчатым элементом. Причем третий трубчатый элемент имеет больший радиус, чем второй трубчатый элемент, и ограничивает вместе со вторым трубчатым элементом выводную камеру, сообщающуюся с внутренним объемом первого трубчатого элемента через выходные отверстия и снабженную, по меньшей мере, одним отверстием для выхода конечного продукта. Устройство имеет горелку, стационарный под, ребра, заслонки и лопатки. Технический результат заключается в повышении производительности и качестве получаемого продукта. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Вращающаяся печь (16) для производства полугидрата и ангидрита II, содержащая первый внутренний вращающийся цилиндрический трубчатый элемент (1), закрытый с заднего конца (4) и коаксиально соединенный со вторым верхним цилиндрическим трубчатым элементом (2) большего радиуса и меньшей длины, причем указанный второй трубчатый элемент занимает большую часть центрального участка первого трубчатого элемента, а указанные первый и второй трубчатые элементы ограничивают между собой промежуточную камеру (5), соединенную передним концом с передним входным лотком (7) для ввода материала и сообщающуюся задним концом с внутренним объемом (17) первого трубчатого элемента через входные отверстия (8); третий цилиндрический трубчатый элемент (3), расположенный снаружи второго трубчатого элемента (2) и коаксиально соединенный со вторым трубчатым элементом, причем третий трубчатый элемент имеет больший радиус, чем второй трубчатый элемент, и ограничивает вместе со вторым трубчатым элементом выводную камеру (6), сообщающуюся с внутренним объемом первого трубчатого элемента через выходные отверстия (9) и снабженную по меньшей мере одним отверстием (10) для выхода конечного продукта; горелку (11), стационарный под (12) сгорания, содержащий стенку предпочтительно конической формы и покрытый огнеупорным материалом; и ребра, заслонки и лопатки, отходящие от указанных трубчатых элементов, отличающаяся тем, что на участке первого трубчатого элемента (1), снабженном покрытием (13) из огнеупорного материала, установлен ряд лопаток (14), размещенных на поверхности указанного огнеупорного материала и соединенных с первым трубчатым элементом (1) посредством опор (15), причем указанные лопатки распределяют циркулирующий материал по поверхности огнеупорного материала, тем самым облегчая продвижение материала к выходным отверстиям (9).2. Вращающаяся печь по п.1, отличающаяся тем, что задняя часть первого трубчатого элемента (1) снабжена камерой (19), ограниченной крышками (18) и (18') и выполненной с возможностью приема гипсовой пыли, возвращаемой фильтрующим устройством, через задний канал (20), причем указанная камера оснащена спиральными кольцевыми ребрами (21) и накопительными резервуарами (22), сообщающимися с внутренним объемом (17) первого трубчатого элемента через каналы (23), выполненные во внутренней стенке указанной камеры.3. Вращающаяся печь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что между первым трубчатым элементом (1) и третьим трубчатым элементом (3) расположена водонепроницаемая крышка (24), соединенная с роликовыми шасси и снабженная выпуском (25) для пара, который сообщается с трубой для впуска газа, дверцей (26) для взятия образцов и опорой (27) для датчиков, в результате чего обеспечен управляемый вывод пара, образующегося в процессе обжига.4. Вращающаяся печь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что предусмотрен подвижный вращающийся под (28), на участке которого установлена горелка (11), причем указанный участок отделен от стационарного пода (12) сгорания расстоянием (35), регулируемым с возможностью изменения расхода воздуха на острое дутье, который в качестве воздушной прослойки проникает внутрь печи, охлаждая в большей или меньшей степени огнеупорный материал стационарного пода и изменяя количество тепла, поступающего в зону обжига полугидрата и ангидрита II.5. Вращающаяся печь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность первого трубчатого элемента (1) оснащена одним или более концентрическими удерживающими кольцами (32), распределенными в осевом направлении первого трубчатого элемента (1), в которых выполнены проходы (34), пропускная способность которых уменьшается с увеличением скорости циркуляции материала определенного типа во внутреннем объеме печи, в результате чего обеспечена возможность ограничения прохождения материала через внутренний объем печи и регулирования скорости прохождения материала в печи.6. Вращающаяся печь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что в первом трубчатом элементе расположены спиральные удерживающие кольца (31), прикрепленные к внутренней поверхности первого элемента посредством опор (31') и удерживающие материал, выходящий за пределы свободного пространства, расположенного под этими кольцами и определенного высотой опор (31'), тем самым регулирующие поток материала через внутренний объем первого трубчатого элемента (1).7. Вращающаяся печь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит скользящие опоры (29, 30), расположенные, соответственно, в промежуточной камере (5) и выводной камере (6), причем указанные скользящие опоры содержат элемент (36), соединенный с наружной стенкой камеры (5, 6), элемент (37), соединенный с внутренней стенкой камеры (5, 6), и ролики (38), установленные между указанными элементами (36, 37) скользящих опор с возможностью ограничения их перемещения посредством стопоров (39), установленных на указанных элементах опор, в результате чего обеспечена возможность линейного скользящего движения трех трубчатых элементов (1, 2, 3), образующих стенки камер (5, 6), при оказании на эти стенки расширяющего воздействия.