RU2846864C2 - Spray drier for producing finely dispersed ceramic powder from an aqueous suspension of ceramic material - Google Patents
Spray drier for producing finely dispersed ceramic powder from an aqueous suspension of ceramic materialInfo
- Publication number
- RU2846864C2 RU2846864C2 RU2025102290A RU2025102290A RU2846864C2 RU 2846864 C2 RU2846864 C2 RU 2846864C2 RU 2025102290 A RU2025102290 A RU 2025102290A RU 2025102290 A RU2025102290 A RU 2025102290A RU 2846864 C2 RU2846864 C2 RU 2846864C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic material
- aqueous suspension
- hot gas
- heating
- spray dryer
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Ссылка на родственную заявкуLink to a related application
Данная патентная заявка испрашивает приоритет по заявке на патент Италии №102022000016980, поданной 8 августа 2022 года, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.This patent application claims priority from Italian Patent Application No. 102022000016980, filed on August 8, 2022, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.
Область техники, к которой относится настоящее изобретениеField of technology to which the present invention relates
Настоящее изобретение относится к области изготовления керамических изделий, таких как, например, керамические плитки, керамические панели, столовая посуда, унитазы и т.п. В частности, настоящее изобретение относится к области обработки водной суспензии керамического материала, также известной под названием барботин, для получения тонкодиспергированного керамического порошка.The present invention relates to the field of manufacturing ceramic products, such as, for example, ceramic tiles, ceramic panels, tableware, toilets, etc. In particular, the present invention relates to the field of processing an aqueous suspension of a ceramic material, also known as barbotin, to obtain a finely dispersed ceramic powder.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретенияPrior art of the present invention
В сфере производства керамических изделий известно получение, по меньшей мере, частично тонкодиспергированного керамического порошка с использованием распылительных сушилок, выполненных с возможностью получения гранулированного материала с подходящими характеристиками размера частиц и остаточной влажностью, делающими его пригодным для формования керамических изделий, в частности, главным образом плоских керамических изделий, таких как, например, керамические плитки и керамические панели. Распылительная сушилка известного типа обычно содержит корпус, задающий камеру диспергирования, внутри которой происходит обработка указанной водной суспензии керамического материала (так называемого барботина) для получения тонкодиспергированного керамического порошка, который затем просеивается и хранится в специальных бункерах, откуда он извлекается для последующего использования по окончании периода выдержки, например, с целью обеспечения равномерного распределения значений влажности и температуры среди гранул этого тонкодиспергированного керамического порошка.In the field of ceramic product manufacturing, it is known to produce at least partially finely dispersed ceramic powder using spray dryers capable of producing a granular material with suitable particle size characteristics and residual moisture content, making it suitable for the formation of ceramic products, in particular, mainly flat ceramic products such as, for example, ceramic tiles and ceramic panels. A spray dryer of the known type typically comprises a housing defining a dispersion chamber, within which the said aqueous suspension of ceramic material (the so-called barbotin) is processed to produce a finely dispersed ceramic powder, which is then sieved and stored in special bins, from where it is removed for subsequent use after a holding period, for example, in order to ensure a uniform distribution of humidity and temperature values among the granules of this finely dispersed ceramic powder.
В частности, распылительная сушилка включает в себя: систему подачи, выполненную с возможностью впрыска струй водной суспензии керамического материала под высоким давлением внутрь камеры диспергирования, обычно через несколько сопел; нагревательный узел, обычно состоящий из горелки, работающей на природном газе, сжиженном нефтяном газе или жидком топливе и предназначенной для подачи тепла и нагрева воздуха с целью создания потока горячего воздуха, температура которого варьируется в пределах около 500-600°С; и распределитель горячего воздуха, расположенный в верхней части камеры диспергирования и выполненный с возможностью приема потока горячего воздуха от нагревательного узла и распределения этого потока горячего воздуха внутри камеры диспергирования по определенным траекториям, например, путем приведения горячего воздуха в вихревое движение таким образом, что распыляемая соплами водная суспензия керамического материала и распределенный надлежащим образом поток горячего воздуха смешиваются друг с другом, образуя тонкодиспергированный керамический порошок, и выделяют пары, выбрасываемые в атмосферу через дымоход после соответствующей фильтрации и/или снижения их концентрации, например, с использованием сепараторных циклонов, рукавных фильтров и т.п. При этом тонкодиспергированный керамический порошок после высушивания падает вниз и выгружается с помощью разгрузочного конвейера для последующих стадий обработки.In particular, the spray dryer includes: a feed system configured to inject jets of an aqueous suspension of ceramic material under high pressure into a dispersion chamber, typically through a plurality of nozzles; a heating unit, typically consisting of a burner that operates on natural gas, liquefied petroleum gas or liquid fuel and is designed to supply heat and heat air in order to create a stream of hot air, the temperature of which varies in the range of about 500-600°C; and a hot air distributor located in the upper part of the dispersion chamber and configured to receive a flow of hot air from the heating unit and distribute this flow of hot air inside the dispersion chamber along certain trajectories, for example, by setting the hot air into a vortex motion in such a way that the aqueous suspension of the ceramic material sprayed by the nozzles and the properly distributed flow of hot air mix with each other, forming a finely dispersed ceramic powder, and release vapors that are discharged into the atmosphere through a chimney after appropriate filtration and/or reduction of their concentration, for example, using separator cyclones, bag filters, etc. In this case, the finely dispersed ceramic powder, after drying, falls downwards and is unloaded using an unloading conveyor for subsequent processing stages.
Хотя эти распылительные сушилки и обладают отличными эксплуатационными характеристиками, они имеют некоторые недостатки, связанные, главным образом, с экологией и энергопотреблением.Although these spray dryers have excellent performance characteristics, they have some disadvantages, mainly related to the environment and energy consumption.
В системе производства керамических изделий распылительная сушилка, наряду с печью, служит, по сути, одним из устройств, критически важных с точки зрения экологии и энергопотребления, поскольку она является одним из устройств, требующих наибольшего количества поступающей энергии, а также вырабатывающей значительную часть углекислого газа в рамках всей системы производства керамических изделий, в частности, около 30% от общего количества углекислого газа, вырабатываемого системой производства керамических изделий.In the ceramic production system, the spray dryer, along with the kiln, is essentially one of the critical devices in terms of ecology and energy consumption, since it is one of the devices that requires the largest amount of input energy and also produces a significant portion of carbon dioxide in the entire ceramic production system, in particular, about 30% of the total amount of carbon dioxide generated by the ceramic production system.
Проблемы, связанные с выбросами углекислого газа, сочетаются с актуальными проблемами, связанными со все нарастающими трудностями в добыче сырья, такого как ископаемое топливо и т.п.The problems associated with carbon dioxide emissions are combined with the pressing problems associated with the ever-increasing difficulties in extracting raw materials such as fossil fuels.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить распылительную сушилку, позволяющую устранить, по меньшей мере, частично недостатки предшествующего уровня техники и вместе с тем обеспечить эксплуатационные характеристики, аналогичные эксплуатационным характеристикам распылительных сушилок известного типа.The aim of the present invention is to provide a spray dryer that can at least partially overcome the disadvantages of the prior art and at the same time provide performance characteristics similar to those of spray dryers of the known type.
Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief summary of the present invention
Согласно настоящему изобретению предложена распылительная сушилка для получения тонкодиспергированного керамического порошка из водной суспензии керамического материала в соответствии с тем, что заявлено в прилагаемом независимом пункте формулы изобретения и, предпочтительно, в любом из пунктов формулы изобретения, непосредственно или косвенно зависящих от указанного независимого пункта формулы изобретения.According to the present invention, there is provided a spray dryer for producing a finely dispersed ceramic powder from an aqueous suspension of a ceramic material in accordance with what is stated in the attached independent claim and, preferably, in any of the claims directly or indirectly dependent on said independent claim.
В формуле изобретения описаны предпочтительные варианты осуществления заявленного изобретения, которые являются неотъемлемой частью данного описания.The claims describe preferred embodiments of the claimed invention, which are an integral part of this description.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Настоящее изобретение описано ниже в привязке к прилагаемым чертежам, на которых проиллюстрированы некоторые варианты его осуществления, не носящие ограничительного характера, где:The present invention is described below in connection with the accompanying drawings, which illustrate some embodiments thereof, which are not limiting in nature, where:
На фиг. 1 схематически показано перспективное изображение распылительной сушилки согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 1 is a schematic perspective view of a spray dryer according to a first embodiment of the present invention;
На фиг. 2 схематически показано перспективное изображение распылительной сушилки согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 2 is a schematic perspective view of a spray dryer according to a further embodiment of the present invention;
На фиг. 3 представлен схематический вид сбоку распылительной сушилки, показанной на фиг. 1;Fig. 3 is a schematic side view of the spray dryer shown in Fig. 1;
На фиг. 3А показан схематический вид сбоку распылительной сушилки согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения; иFig. 3A is a schematic side view of a spray dryer according to a further embodiment of the present invention; and
На фиг. 4, 4А, 5 и 6 представлены схематические виды трех разных электрических нагревательных устройств, которые могут быть использованы.Figs. 4, 4A, 5 and 6 are schematic views of three different electric heating devices that may be used.
Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed disclosure of the present invention
На прилагаемых фигурах ссылочная позиция 1 обозначает, в целом, распылительную сушилку для получения тонкодиспергированного керамического порошка (CPA) из водной суспензии керамического материала, также известной в данной области техники как барботин.In the accompanying figures, reference numeral 1 designates, in general, a spray dryer for producing a finely dispersed ceramic powder (CPA) from an aqueous suspension of a ceramic material, also known in the art as barbotine.
В частности, помимо прочего, обеспечивается преимущество, состоящее в том, что эта водная суспензия керамического материала содержит от около 30% до около 40% (в частности, около 33%; в частности, в более предпочтительном варианте - около 32%) воды (по весу) и оставшуюся часть (в частности, по меньшей мере, около 67% по весу) твердого керамического материала. Предпочтительно, но без каких-либо ограничений, твердый керамический материал содержит глину, каолин, полевой шпат, кварцевый песок и/или их сочетание (в частности, состоит из указанных материалов). В еще более предпочтительном варианте и без каких-либо ограничений эта водная суспензия керамического материала обладает плотностью, которая может варьировать от около 1600 г/л до около 1750 г/л, и кинематической вязкостью, которая может варьировать от около 5,0×10-6 м2/с до около 3,0×10-5 м2/с.In particular, among other things, an advantage is provided in that this aqueous suspension of ceramic material contains from about 30% to about 40% (in particular about 33%; in particular, in a more preferred embodiment, about 32%) of water (by weight) and the remainder (in particular at least about 67% by weight) of a hard ceramic material. Preferably, but without any limitations, the hard ceramic material comprises clay, kaolin, feldspar, quartz sand and/or a combination thereof (in particular, consists of the said materials). In an even more preferred embodiment and without any limitations, this aqueous suspension of ceramic material has a density that can vary from about 1600 g/l to about 1750 g/l, and a kinematic viscosity that can vary from about 5.0×10 -6 m 2 /s to about 3.0×10 -5 m 2 /s.
Как, в частности, показано на фиг. 1-3, в предпочтительном варианте распылительная сушилка 1 содержит корпус 2, который задает границы камеры 3 диспергирования, и который содержит, по меньшей мере, один выпускной патрубок 4, выполненный с возможностью обеспечения выхода тонкодиспергированного керамического порошка (CPA) из камеры 3 диспергирования, при этом керамический порошок CPA предпочтительно, но без каких-либо ограничений, характеризуется содержанием влаги, которое может варьироваться от около 4% до около 7% (в частности, около 5%). В предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, корпус 2 распылительной сушилки 1 имеет ось Z симметрии, проходящую по существу вертикально.As shown in particular in Fig. 1-3, in a preferred embodiment, the spray dryer 1 comprises a housing 2 that defines the boundaries of a dispersion chamber 3 and that comprises at least one outlet pipe 4 configured to allow the finely dispersed ceramic powder (CPA) to exit the dispersion chamber 3, wherein the ceramic powder CPA is preferably, but without any limitation, characterized by a moisture content that can vary from about 4% to about 7% (in particular, about 5%). In a preferred embodiment, but without any limitation, the housing 2 of the spray dryer 1 has an axis of symmetry Z that extends substantially vertically.
В предпочтительном варианте (что также, в частности, показано на фиг. 1-3), распылительная сушилка 1 также содержит систему 5 подачи (схематически показанную на фиг. 3), которая выполнена с возможностью подачи указанной водной суспензии керамического материала внутрь камеры 3 диспергирования после ее соответствующего распыления; и систему 6 нагрева, выполненную с возможностью создания потока F горячего газа с температурой, по меньшей мере, около 400°С (в частности, в диапазоне от около 500°С до около 600°С) и подачи этого потока F горячего газа внутрь камеры 3 диспергирования таким образом, что поток F горячего газа сталкивается с распыленной водной суспензией керамического материала, вызывая высыхание содержащегося в ней твердого керамического материала с получением тонкодиспергированного керамического порошка (CPA).In a preferred embodiment (which is also shown in particular in Figs. 1-3), the spray dryer 1 also comprises a feed system 5 (shown schematically in Fig. 3), which is configured to feed said aqueous suspension of ceramic material into the dispersion chamber 3 after its appropriate spraying; and a heating system 6 configured to create a hot gas flow F with a temperature of at least about 400°C (in particular in the range from about 500°C to about 600°C) and to feed this hot gas flow F into the dispersion chamber 3 in such a way that the hot gas flow F collides with the atomised aqueous suspension of ceramic material, causing the solid ceramic material contained therein to dry, producing a finely dispersed ceramic powder (CPA).
В частности (предпочтительно, но без каких-либо ограничений), система 5 подачи содержит, по меньшей мере, один распылительный блок 7, обеспечивающий преимущество, состоящее в том, что он располагается внутри камеры 3 диспергирования и выполнен с возможностью распыления водной суспензии керамического материала и подачи этой распыленной водной суспензии керамического материала внутрь камеры 3 диспергирования таким образом, что образуется подобие дождя из сверхмелких капель водной суспензии керамического материала.In particular (preferably, but without any limitations), the supply system 5 comprises at least one spray unit 7, which provides the advantage that it is located inside the dispersion chamber 3 and is designed to spray an aqueous suspension of a ceramic material and supply this sprayed aqueous suspension of a ceramic material inside the dispersion chamber 3 in such a way that a rain-like appearance of ultra-fine droplets of an aqueous suspension of a ceramic material is formed.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, таким как вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 1-3, распылительный блок 7 содержит множество сопел 8 (состоит из них), каждое из которых выполнено с возможностью впрыска струи водной суспензии керамического материала внутрь камеры 3 диспергирования (как это схематически показано на фиг. 3), предпочтительно, но без каких-либо ограничений, со скоростью, по меньшей мере, 15 метров в секунду (в частности, со скоростью, которая может варьироваться, по меньшей мере, от около 15 метров в секунду до, по меньшей мере, около 50 метров в секунду; в частности, по меньшей мере, от около 20 метров в секунду до, по меньшей мере, около 40 метров в секунду) и/или с давлением на входе, которое может варьироваться в диапазоне от около 15 бар до около 30 бар, для распыления водной суспензии керамического материала и подачи множества сверхмелких капель водной суспензии керамического материала в камеру 3 диспергирования.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, such as the embodiment illustrated in Fig. 1-3, the spray unit 7 comprises (consists of) a plurality of nozzles 8, each of which is configured to inject a jet of an aqueous suspension of a ceramic material into a dispersion chamber 3 (as schematically shown in Fig. 3), preferably, but without any limitations, at a speed of at least 15 meters per second (in particular, at a speed that can vary from at least about 15 meters per second to at least about 50 meters per second; in particular, from at least about 20 meters per second to at least about 40 meters per second) and/or with an input pressure that can vary in the range from about 15 bar to about 30 bar, for spraying an aqueous suspension of a ceramic material and supplying a plurality of ultra-fine droplets of an aqueous suspension of a ceramic material into the dispersion chamber 3.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера (таким как вариант осуществления, схематически показанный на фиг. 3), распылительный блок 7 содержит множество сопел 8, расположенных вдоль по существу кольцевого свода (в частности, по существу круглого), центр которого лежит на оси Z симметрии корпуса 2. Иначе говоря, в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, распылительный блок 7 содержит множество сопел 8, расположенных вдоль замкнутого контура, имеющего по существу круглую форму. В частности, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера (таким как вариант осуществления, показанный на фиг. 3), эти сопла 8 располагаются на неподвижной опоре 9, которая имеет круглую форму, отцентрирована относительно оси Z симметрии и, предпочтительно, но не обязательно, выполнена из нержавеющей стали.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention (such as the embodiment schematically shown in Fig. 3), the spray unit 7 comprises a plurality of nozzles 8 arranged along a substantially annular arch (in particular, substantially circular), the center of which lies on the Z axis of symmetry of the housing 2. In other words, in a preferred embodiment, but without any limitation, the spray unit 7 comprises a plurality of nozzles 8 arranged along a closed contour having a substantially circular shape. In particular, according to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention (such as the embodiment shown in Fig. 3), these nozzles 8 are located on a fixed support 9, which has a circular shape, is centered relative to the Z axis of symmetry and, preferably, but not necessarily, is made of stainless steel.
Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера (таким как, например, вариант осуществления, схематически показанный на фиг. 3А), сопла 8 располагаются на прямолинейных опорах 33, которые предпочтительно, но не обязательно, также выполнены из нержавеющей стали (включая указанные сопла) и соединены таким образом, что они отходят внутрь корпуса 2 от его внутренней стенки, располагаясь на одинаковом расстоянии друг от друга. В еще более предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, в данном случае эти прямолинейные опоры 33 также располагаются вдоль по существу кольцевого свода, который в более предпочтительном варианте имеет круглую форму, и центр которого лежит на оси Z симметрии. Согласно некоторым примерам этого варианта осуществления настоящего изобретения (т.е. варианта осуществления, в котором предусмотрены сопла 8, располагающиеся на прямолинейных опорах 33), обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, каждая из этих прямолинейных опор 33 соединена с внутренней стенкой корпуса 2 с возможностью вращения таким образом, чтобы она могла вращаться вокруг своей оси, в частности, вокруг оси, которая проходит вдоль основного направления, в котором вытянута каждая прямолинейная опора 33 (в частности, вокруг оси, которая по существу перпендикулярна оси Z симметрии; в частности, вокруг оси, которая проходит в радиальном направлении относительно корпуса 2). Это позволяет регулировать направление выброса струй водной суспензии керамического материала, выбрасываемых каждым соплом 8, например, в зависимости от типа водной суспензии керамического материала.According to other advantageous but non-limiting embodiments of the present invention (such as, for example, the embodiment schematically shown in Fig. 3A), the nozzles 8 are arranged on rectilinear supports 33, which are preferably, but not necessarily, also made of stainless steel (including said nozzles) and are connected in such a way that they extend into the inside of the housing 2 from its inner wall, located at an equal distance from each other. In an even more preferred embodiment, but without any limitations, in this case these rectilinear supports 33 are also arranged along a substantially annular arch, which in a more preferred embodiment has a circular shape and the center of which lies on the Z axis of symmetry. According to some examples of this embodiment of the present invention (i.e., the embodiment in which nozzles 8 are provided that are located on rectilinear supports 33), which is advantageous but not limiting, each of these rectilinear supports 33 is connected to the inner wall of the housing 2 in a rotatably manner so that it can rotate about its axis, in particular about an axis that runs along the main direction in which each rectilinear support 33 is extended (in particular about an axis that is substantially perpendicular to the axis Z of symmetry; in particular about an axis that runs in the radial direction relative to the housing 2). This makes it possible to adjust the direction of ejection of jets of aqueous suspension of ceramic material ejected by each nozzle 8, for example, depending on the type of aqueous suspension of ceramic material.
Следует понимать, что по существу кольцевой свод, вдоль которого располагаются сопла 8, может иметь по существу овальную форму, или квадратную форму, или неправильную форму при условии, что он отцентрирован относительно оси Z симметрии.It should be understood that the essentially annular arch along which the nozzles 8 are located may have an essentially oval shape, or a square shape, or an irregular shape, provided that it is centered relative to the Z axis of symmetry.
В более предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, сопла 8 распылительного блока 7 ориентированы таким образом, что соответствующие струи водной суспензии керамического материала проходят по существу вертикально и направлены вверх (в частности, в сторону верхней части камеры 3 диспергирования).In a more preferred embodiment, but without any limitations, the nozzles 8 of the spray unit 7 are oriented in such a way that the corresponding jets of aqueous suspension of ceramic material pass substantially vertically and are directed upwards (in particular, towards the upper part of the dispersion chamber 3).
Предпочтительно, но без каких-либо ограничений, система 5 подачи содержит, по меньшей мере, одну сборную емкость 10, например, поддон или бак; и насосный агрегат 11, предпочтительно образованный, по меньшей мере, одним поршневым насосом, который выполнен с возможностью извлечения водной суспензии керамического материала из сборной емкости 10 и ее перекачки под давлением, которое может варьироваться от около 15 бар до около 30 бар, в распылительный блок 7 (см. фиг. 3).Preferably, but without any limitations, the supply system 5 comprises at least one collection vessel 10, such as a tray or a tank; and a pump unit 11, preferably formed by at least one piston pump, which is configured to extract an aqueous suspension of ceramic material from the collection vessel 10 and pump it under a pressure that can vary from about 15 bar to about 30 bar, into a spray unit 7 (see Fig. 3).
Согласно другим, не проиллюстрированным вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, система 5 подачи также содержит фильтр, располагающийся между насосным агрегатом 11 и распылительным блоком 7 и предназначенный для фильтрации водной суспензии керамического материала перед его подачей в камеру 3 диспергирования.According to other, not illustrated, embodiments of the present invention, which provide an advantage but are not limiting, the feed system 5 also comprises a filter located between the pump unit 11 and the spray unit 7 and designed to filter the aqueous suspension of the ceramic material before it is fed into the dispersion chamber 3.
В предпочтительном варианте распылительная сушилка 1 (в частности, указанная система 6 нагрева) также содержит распределительное устройство 12, выполненное с возможностью распределения потока F горячего газа внутри камеры 3 диспергирования таким образом, чтобы он воздействовал на распыляемую водную суспензию керамического материала, тем самым высушивая содержащийся в ней твердый керамический материал с получением тонкодиспергированного керамического порошка (CPA).In a preferred embodiment, the spray dryer 1 (in particular, the said heating system 6) also comprises a distributor 12 configured to distribute the hot gas flow F inside the dispersion chamber 3 in such a way that it acts on the sprayed aqueous suspension of the ceramic material, thereby drying the solid ceramic material contained therein to obtain a finely dispersed ceramic powder (CPA).
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, распределительное устройство 12 содержит, по меньшей мере, один кольцевой направляющий канал 13 (в частности, состоит из него), выполненный с возможностью придания вихревого движения потоку F горячего газа, закручивая его по спирали вокруг оси Z симметрии, чтобы обеспечить надлежащее обезвоживание водной суспензии керамического материала, которая сталкивается с потоком F горячего газа, т.е. на которую в процессе эксплуатации воздействует поток F горячего газа, и чтобы получить тонкодиспергированный керамический порошок (CPA), характеризующийся определенными признаками в плане размера частиц и/или влажности.According to some embodiments of the present invention, which are advantageous but not limiting, the distributor 12 comprises (in particular consists of) at least one annular guide channel 13, configured to impart a vortex motion to the hot gas flow F, twisting it in a spiral around the axis of symmetry Z, in order to ensure proper dehydration of the aqueous suspension of the ceramic material, which collides with the hot gas flow F, i.e., which is exposed to the hot gas flow F during operation, and to obtain a finely dispersed ceramic powder (CPA) characterized by certain properties in terms of particle size and/or moisture content.
В более предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, распределительное устройство 12 содержит множество отверстий (не видимых на прилагаемых фигурах) для подачи потока F горячего газа в направлении камеры 3 диспергирования; множество спиралеобразных каналов (отцентрированных относительно оси Z симметрии); и множество дефлекторов (также не видимых на прилагаемых фигурах) для направления потока F горячего газа в сторону множества отверстий.In a more preferred embodiment, but without any limitations, the distributor 12 comprises a plurality of openings (not visible in the attached figures) for supplying the hot gas flow F towards the dispersion chamber 3; a plurality of spiral-shaped channels (centered relative to the axis of symmetry Z); and a plurality of deflectors (also not visible in the attached figures) for directing the hot gas flow F towards the plurality of openings.
Согласно альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, таким как вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 3А, распылительная сушилка 1 (в частности, распределительное устройство 12) содержит систему 30 отсасывания, которая обеспечивает преимущество, состоящее в том, что она сообщается по текучей среде с камерой 3 диспергирования; в свою очередь, содержит, по меньшей мере, одно отсасывающее устройство 31; и выполнено с возможностью распределения потока F горячего газа внутри камеры 3 диспергирования. В частности, помимо прочего, обеспечивается преимущество, состоящее в том, что эта система 30 отсасывания выполнена с возможностью повышения давления потока F горячего газа, подаваемого нагревательной системой 6, и придания вихревого движения этому потоку F горячего газа, который закручивается по спирали вокруг оси Z симметрии, чтобы обеспечить надлежащее обезвоживание водной суспензии керамического материала, которая сталкивается с этим потоком F горячего газа, т.е. на которую в процессе эксплуатации воздействует поток F горячего газа, и чтобы получить тонкодиспергированный керамический порошок (CPA), характеризующийся определенными признаками в плане размера частиц и/или влажности. В предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, выпускной патрубок 4, через который этот тонкодиспергированный керамический порошок (CPA) покидает камеру 3 диспергирования, содержит выпускной клапан (в частности, состоит из него), тип которого известен и далее по тексту не описывается и не иллюстрируется, и который выполнен с возможностью обеспечения регулируемой выгрузки тонкодиспергированного керамического порошка (CPA). Кроме того, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера (таким как вариант осуществления, схематически показанный на фиг. 3), распылительная сушилка 1 также содержит, по меньшей мере, один конвейер 14, который проходит ниже выпускного патрубка 4 и выполнен с возможностью приема тонкодиспергированного керамического порошка (CPA), выходящего из выпускного патрубка 4, и его транспортировки в сторону от распылительной сушилки 1.According to alternative, but non-limiting, embodiments of the present invention, such as the embodiment illustrated in Fig. 3A, the spray dryer 1 (in particular the distributor 12) comprises an aspiration system 30 which has the advantage of being in fluid communication with the dispersion chamber 3; in turn, comprises at least one aspiration device 31; and is configured to distribute the hot gas stream F within the dispersion chamber 3. In particular, inter alia, it is advantageous that this aspiration system 30 is configured to increase the pressure of the hot gas stream F supplied by the heating system 6 and to impart a vortex motion to this hot gas stream F, which spirals around the axis of symmetry Z, in order to ensure proper dehydration of the aqueous suspension of the ceramic material which encounters this hot gas stream F, i.e. which is exposed to a hot gas flow F during operation, and to obtain a finely dispersed ceramic powder (CPA) characterized by certain properties in terms of particle size and/or moisture content. In a preferred embodiment, but without any limitation, the outlet pipe 4, through which this finely dispersed ceramic powder (CPA) leaves the dispersion chamber 3, comprises (in particular consists of) an outlet valve, the type of which is known and is not further described or illustrated in the text, and which is designed to ensure controlled discharge of the finely dispersed ceramic powder (CPA). Furthermore, according to some embodiments of the present invention that are advantageous but not limiting (such as the embodiment shown schematically in Fig. 3), the spray dryer 1 also comprises at least one conveyor 14 that extends below the outlet 4 and is configured to receive the fine ceramic powder (CPA) exiting the outlet 4 and transport it away from the spray dryer 1.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, таким как варианты осуществления, проиллюстрированные на фиг. 1, 2 и 3, корпус 2 содержит верхнюю часть 15, имеющую по существу цилиндрическую форму; нижнюю часть 16, имеющую по существу форму усеченного конуса; и центральную часть 17, которая имеет по существу цилиндрическую форму, которая располагается без каких-либо зазоров между верхней частью 15 и нижней частью 16, и которая задает границы камеры 3 диспергирования (см., в частности, фиг. 3). В этом случае в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, указанное распределительное устройство 12 располагается в верхней части 15, распылительный блок 7 располагается вдоль границы раздела (т.е. переходной секции) между нижней частью 16 и центральной частью 17, а выпускной патрубок 4 располагается на одном из концов второй, нижней части 16, который находится на другой стороне (т.е. на противоположной стороне) относительно центральной части 17.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, such as the embodiments illustrated in Figs. 1, 2 and 3, the housing 2 comprises an upper portion 15 having a substantially cylindrical shape; a lower portion 16 having a substantially truncated cone shape; and a central portion 17 which has a substantially cylindrical shape, which is located without any gaps between the upper portion 15 and the lower portion 16, and which defines the boundaries of the dispersion chamber 3 (see, in particular, Fig. 3). In this case, in a preferred embodiment, but without any limitations, said distribution device 12 is located in the upper part 15, the spray unit 7 is located along the interface (i.e., the transition section) between the lower part 16 and the central part 17, and the outlet pipe 4 is located at one end of the second, lower part 16, which is on the other side (i.e., on the opposite side) relative to the central part 17.
Как уже было указано выше, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, распылительный блок 7 выполнен с возможностью подачи распыляемой водной суспензии керамического материала в виде вертикальных струй, направляемых в сторону распределительного устройства 12, в частности, в сторону верхней части 15, в частности, вверх. В качестве альтернативы или дополнительно в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, распределительное устройство 12 выполнено с возможностью направления указанного потока F горячего газа в противоположную сторону, т.е. в сторону нижней части 16 (в частности, вниз). Таким образом, можно увеличить время, в течение которого водная суспензия керамического материала (и, в частности, твердый керамический материал) остается в камере 3 диспергирования. При этом водная суспензия керамического материала сначала выбрасывается вверх в противоположном направлении (то есть, в противотоке) относительно потока F горячего газа, а затем, достигнув наивысшей точки центральной части 17, она повторно пересекает камеру 3 диспергирования, направляясь вниз, т.е. в том же направлении, что и поток F горячего газа, что существенно повышает эффективность распылительной сушилки с точки зрения теплообмена.As already indicated above, according to some embodiments of the present invention, which provide an advantage but are not limiting, the spraying unit 7 is configured to supply the sprayed aqueous suspension of the ceramic material in the form of vertical jets directed towards the distributor 12, in particular towards the upper part 15, in particular upwards. Alternatively or additionally in a preferred embodiment, but without any limitations, the distributor 12 is configured to direct said hot gas flow F in the opposite direction, i.e. towards the lower part 16 (in particular downwards). In this way, it is possible to increase the time during which the aqueous suspension of the ceramic material (and, in particular, the solid ceramic material) remains in the dispersion chamber 3. In this case, the aqueous suspension of the ceramic material is first ejected upward in the opposite direction (i.e., countercurrently) relative to the flow F of the hot gas, and then, having reached the highest point of the central part 17, it again crosses the dispersion chamber 3, heading downward, i.e., in the same direction as the flow F of the hot gas, which significantly increases the efficiency of the spray dryer in terms of heat exchange.
В представленном описании термины «высокий», «низкий», «верхний» и «нижний» используются в привязке к распылительной сушилке 1, которая имеет продольную ось Z симметрии, и которая опирается на поверхность основания таким образом, что продольная ось Z симметрии проходит по существу перпендикулярно этой поверхности основания (как показано на фиг. 1, 2 и 3).In the description provided, the terms "high", "low", "upper" and "lower" are used in reference to a spray dryer 1 that has a longitudinal axis of symmetry Z and that rests on a base surface in such a way that the longitudinal axis of symmetry Z runs substantially perpendicular to this base surface (as shown in Figs. 1, 2 and 3).
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, корпус 2 содержит нержавеющую сталь (в частности, состоит из нее), а в более предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, он изолирован минеральной ватой высокой плотности.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, the housing 2 comprises (in particular consists of) stainless steel, and in a more preferred but non-limiting embodiment, it is insulated with high-density mineral wool.
Указанная система 6 нагрева обеспечивает преимущество, состоящее в том, что она содержит, по меньшей мере, один электрический нагреватель 18 (в частности, состоит из него).Said heating system 6 provides the advantage that it contains (in particular consists of) at least one electric heater 18.
Это позволяет снизить выбросы углекислого газа и получить значительную экономию энергии при сохранении той же производительности. Фактически обеспечивается преимущество, состоящее в том, что этот электрический нагреватель 18 имеет КПД (коэффициент полезного действия), достигающий 95% (в частности, КПД, который может варьироваться от около 80% до около 90%).This reduces carbon emissions and achieves significant energy savings while maintaining the same performance. In fact, this electric heater boasts an efficiency rating of up to 95% (specifically, efficiency can range from around 80% to around 90%).
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, таким как варианты осуществления, проиллюстрированные на фиг. 4, 5 и 6, этот электрический нагреватель 18, в свою очередь, содержит: наружный кожух 19, который задает нагревательную камеру 20; впускной патрубок 21 для подачи газа внутрь нагревательной камеры 20; множество электрических нагревательных элементов 22, которые проходят внутри нагревательной камеры 20 и выполнены с возможностью передачи тепла этому газу, который находится (т.е. проходит) внутри нагревательной камеры 20, за счет эффекта Джоуля с целью создания указанного потока F горячего газа; и выпускной патрубок 23, который выполнен с возможностью обеспечения отвода потока F горячего газа из нагревательной камеры 20, и который сообщается по текучей среде с распределительным устройством 12.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, such as the embodiments illustrated in Figs. 4, 5 and 6, this electric heater 18 in turn comprises: an outer casing 19 that defines a heating chamber 20; an inlet pipe 21 for feeding gas into the heating chamber 20; a plurality of electric heating elements 22 that extend inside the heating chamber 20 and are capable of transferring heat to this gas, which is located (i.e. passes) inside the heating chamber 20, due to the Joule effect in order to create the said hot gas flow F; and an outlet pipe 23 that is capable of providing a discharge of the hot gas flow F from the heating chamber 20 and that is in fluid communication with the distributor 12.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера (таким как проиллюстрированные варианты осуществления), впускной патрубок 21 и выпускной патрубок 23 обращены друг к другу, а электрические нагревательные элементы 22 располагаются между впускным патрубком 21 и выпускным патрубком 23 таким образом, что они пересекаются (или обдуваются) нагреваемым газом. Таким образом, этот нагреваемый газ будет нагреваться при прохождении через эти электрические нагреватели 22 в нагревательной камере 20.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention (such as the illustrated embodiments), the inlet 21 and outlet 23 face each other, and the electric heating elements 22 are positioned between the inlet 21 and outlet 23 in such a way that they are intersected (or blown) by the heated gas. Thus, the heated gas will be heated as it passes through these electric heaters 22 in the heating chamber 20.
В предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, электрический нагреватель 18 выполнен с возможностью нагрева потока газа, расход которого может варьироваться от около 4000 м3/ч до около 200000 м3/ч (в частности, от 30000 м3/ч до около 200000 м3/ч; в частности, в более предпочтительном варианте - от около 30000 м3/ч до около 80000 м3/ч; а в еще более предпочтительном варианте - около 50000 м3/ч) для создания указанного потока F горячего газа.In a preferred embodiment, but without any limitations, the electric heater 18 is configured to heat a gas stream, the flow rate of which can vary from about 4000 m 3 /h to about 200,000 m 3 /h (in particular, from 30,000 m 3 /h to about 200,000 m 3 /h; in particular, in a more preferred embodiment - from about 30,000 m 3 /h to about 80,000 m 3 /h; and in an even more preferred embodiment - about 50,000 m 3 /h) to create the said hot gas stream F.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, этот газ включает в себя атмосферный воздух (в частности, состоит из атмосферного воздуха), содержащий 14% кислорода. В альтернативном варианте или в качестве комбинации нагреваемый газ включает в себя извлеченный газ (в частности, состоит из извлеченного газа).According to some advantageous, but not limiting, embodiments of the present invention, the gas comprises (in particular, consists of) atmospheric air containing 14% oxygen. Alternatively, or as a combination, the heated gas comprises (in particular, consists of) extracted gas.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, наружный кожух 19 электрического нагревателя 18 характеризуется поперечным сечением по существу в виде параллелепипеда, например, поперечным сечением в виде параллелепипеда прямоугольной формы со следующими размерами: 3000×2000×3000.According to some embodiments of the present invention, which are advantageous but not limiting, the outer casing 19 of the electric heater 18 is characterized by a cross-section in the form of a substantially parallelepiped, for example, a cross-section in the form of a rectangular parallelepiped with the following dimensions: 3000 x 2000 x 3000.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, по меньшей мере, часть этих электрических нагревательных элементов 22 включает в себя электрические сопротивления 24 (в частности, состоят из этих электрических сопротивлений), которые проходят внутри нагревательной камеры 20.According to some embodiments of the present invention, which are advantageous but not limiting, at least a portion of these electrical heating elements 22 include electrical resistances 24 (in particular, consist of these electrical resistances) that extend within the heating chamber 20.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, эти электрические сопротивления 24 имеют форму змеевика (см., например, фиг. 5 или 6). В альтернативном варианте эти электрические сопротивления имеют форму спирали (см., например, фиг. 4).According to some advantageous but not limiting embodiments of the present invention, these electrical resistances 24 are in the form of a serpentine (see, for example, Fig. 5 or 6). Alternatively, these electrical resistances are in the form of a spiral (see, for example, Fig. 4).
Кроме того, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, эти электрические сопротивления выполнены гладкими, а в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, они армированы (см., например, фиг. 5).Furthermore, in some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, these electrical resistors are smooth, and in a preferred but non-limiting embodiment, they are reinforced (see, for example, Fig. 5).
Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, электрические сопротивления снабжены ребрами (см., например, фиг. 6). Это позволяет увеличить размеры теплообменной поверхности, что повышает тепловой КПД распылительной сушилки 1.According to other embodiments of the present invention, which are advantageous but not limiting, the electrical resistors are provided with fins (see, for example, Fig. 6). This allows for an increase in the size of the heat exchange surface, which increases the thermal efficiency of the spray dryer 1.
В качестве альтернативы или дополнительно в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, по меньшей мере, часть этих электрических нагревательных элементов 22 содержит продолговатый резистивный элемент 25 (в частности, состоит из него), который в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, выполнен из алюминия и/или керамики; и металлическую крышку 26, которая обладает трехмерной сетчатой структурой, например, в виде корзины, и которая располагается таким образом, что она охватывает, по меньшей мере, частично этот продолговатый резистивный элемент 25 с наружной стороны и нагревает газ, который находится (т.е. проходит) внутри нагревательной камеры 20, за счет эффекта Джоуля. В более предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, металлическая крышка 26 содержит провод (в частности, состоит из него), который содержит железо-хром-алюминиевый сплав, или никель-хром-алюминий (в более предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений - железо-никель-хромовый сплав), или их сочетание (в частности, состоит из него).Alternatively or additionally, in a preferred embodiment, but without any limitations, at least a portion of these electric heating elements 22 comprise (in particular consist of) an elongated resistive element 25, which in a preferred embodiment, but without any limitations, is made of aluminum and/or ceramics; and a metal cover 26, which has a three-dimensional mesh structure, for example in the form of a basket, and which is positioned in such a way that it covers, at least partially, this elongated resistive element 25 from the outside and heats the gas, which is located (i.e. passes) inside the heating chamber 20, due to the Joule effect. In a more preferred embodiment, but without any limitation, the metal cover 26 comprises (in particular consists of) a wire that comprises an iron-chromium-aluminum alloy, or a nickel-chromium-aluminum alloy (in a more preferred embodiment, but without any limitation, an iron-nickel-chromium alloy), or a combination thereof.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, электрический нагреватель 18 в данном случае содержит (в частности, представляет собой) электрический воздухонагревательный модуль известного типа.According to some embodiments of the present invention, which are advantageous but not limiting, the electric heater 18 in this case comprises (in particular, is) an electric air heating module of a known type.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, таким как вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 1, 2 и 3, система 6 нагрева содержит, по меньшей мере, один подпорный вентилятор 27, выполненный с возможностью всаса указанного газа (в частности, снаружи) и его подачи во впускной патрубок электрического нагревателя 18, обеспечивая циркуляцию нагреваемого газа внутри нагревательной камеры 20; и воздуховод 28, расположенный между электрическим нагревателем 18 и распределительным устройством 12, который выполнен с возможностью подачи потока F горячего газа в распределительное устройство 12. В предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, этот воздуховод 28 содержит впускную секцию, которая располагается по касательной к корпусу, имеющему по существу цилиндрическую форму (см. фиг. 1, 2 и 3).According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, such as the embodiment illustrated in Figs. 1, 2 and 3, the heating system 6 comprises at least one booster fan 27 configured to suck in said gas (in particular from the outside) and supply it to the inlet pipe of the electric heater 18, providing circulation of the heated gas inside the heating chamber 20; and an air duct 28 located between the electric heater 18 and the distributor 12, which is configured to supply a stream F of hot gas to the distributor 12. In a preferred embodiment, but without any limitation, this air duct 28 comprises an inlet section that is located tangentially to the housing, which has a substantially cylindrical shape (see Figs. 1, 2 and 3).
Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, таким как вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 3А, распылительная сушилка 1 содержит воздуховод 28, расположенный между электрическим нагревателем 18 и корпусом 2 и предназначенный для подачи потока F горячего газа в камеру 3 диспергирования, где создается повышенное давление этого потока F горячего газа с помощью указанной системы 30 отсасывания, в частности, с использованием отсасывающего устройства 31 без необходимости применения вентилятора 27. В этом случае в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, воздуховод 28 подсоединен к верхней части цилиндрического корпуса 2 (в частности, к верхнему участку по существу цилиндрической верхней части 15) с целью подачи потока F горячего газа в камеру 3 диспергирования (см. фиг. 3А). В предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, воздуховод 28 выполнен из стали, а в более предпочтительном варианте он изолирован.According to other advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, such as the embodiment illustrated in Fig. 3A, the spray dryer 1 comprises an air duct 28 located between the electric heater 18 and the housing 2 and intended to supply a hot gas stream F to the dispersion chamber 3, where an increased pressure of this hot gas stream F is created by means of said suction system 30, in particular using a suction device 31 without the need to use a fan 27. In this case, in a preferred embodiment, but without any limitation, the air duct 28 is connected to the upper part of the cylindrical housing 2 (in particular to the upper section of the substantially cylindrical upper part 15) for the purpose of supplying the hot gas stream F to the dispersion chamber 3 (see Fig. 3A). In a preferred embodiment, but without any limitation, the air duct 28 is made of steel, and in a more preferred embodiment it is insulated.
Использование системы 6 нагрева с электрическими нагревателями 18, тип которых описан выше, значительно снижает передачу тепла посредством излучения. Это позволяет, помимо прочего, снизить количество необходимой изоляции в воздуховоде 28 примерно до 25%.Using heating system 6 with electric heaters 18, the type described above, significantly reduces heat transfer by radiation. This also allows for a reduction in the amount of insulation required in duct 28 to approximately 25%.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, система 6 нагрева содержит множество последовательно расположенных электрических нагревателей 18 (в частности, состоит из них), каждый из которых - в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений - выполнен по любому из вариантов осуществления настоящего изобретения, описанных выше.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, the heating system 6 comprises (in particular consists of) a plurality of sequentially arranged electric heaters 18, each of which - in a preferred embodiment, but without any limitation - is made according to any of the embodiments of the present invention described above.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, таким как вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 2, система 6 нагрева также содержит обычную горелку 29, например, работающую на ископаемом топливе известного типа (на газе или жидком топливе). В этом случае в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, нагреваемый газ сначала проходит через электрический нагреватель 18, а затем - через обычную горелку 29. Это позволяет лучше регулировать температуру и объем потока F горячего газа, который подается в камеру 3 диспергирования.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, such as the embodiment illustrated in Fig. 2, the heating system 6 also comprises a conventional burner 29, for example, one operating on a known type of fossil fuel (gas or liquid fuel). In this case, in a preferred but non-limiting embodiment, the gas to be heated first passes through an electric heater 18 and then through the conventional burner 29. This allows for better control of the temperature and volume of the hot gas flow F supplied to the dispersion chamber 3.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, таким как варианты осуществления, проиллюстрированные на фиг. 3 и 3А, распылительная сушилка 1 дополнительно содержит систему 30 удаления отходящих газов, предназначенную для удаления отходящих газов, которые образуются после высыхания водной суспензии керамического материала, из камеры 3 диспергирования. Эта система 30 удаления отходящих газов выполнена с возможностью транспортировки этих отходящих газов, покидающих распылительную сушилку 1, а также для их фильтрации и/или снижения их концентрации.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, such as the embodiments illustrated in Figs. 3 and 3A, the spray dryer 1 further comprises an exhaust gas removal system 30 for removing exhaust gases that are formed after the drying of the aqueous suspension of the ceramic material from the dispersion chamber 3. This exhaust gas removal system 30 is configured to transport these exhaust gases leaving the spray dryer 1, as well as to filter them and/or reduce their concentration.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, эта система 30 удаления содержит, по меньшей мере, одно отсасывающее устройство 31, которое всасывает эти отходящие газы; по меньшей мере, одно устройство фильтрации и/или снижения концентрации, например, в виде рукавного фильтра, предназначенное для фильтрации этих отходящих газов; и дымоход 32, предназначенный для выброса этих газов в окружающую среду.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, the removal system 30 comprises at least one suction device 31 that sucks in these exhaust gases; at least one filtering and/or concentration reduction device, for example in the form of a bag filter, designed to filter these exhaust gases; and a chimney 32 designed to discharge these gases into the environment.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, таким как вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 3А, эта система 30 удаления отходящих газов, по меньшей мере, частично идентична системе 30 отсасывания, описанной выше.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, such as the embodiment illustrated in Fig. 3A, this exhaust gas removal system 30 is at least partially identical to the suction system 30 described above.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложен способ получения тонкодиспергированного керамического порошка (CPA) из водной суспензии керамического материала (предпочтительно, но без каких-либо ограничений, выполненной так, как это описано выше в рамках раскрытия распылительной сушилки 1) путем распыления водной суспензии керамического материала с использованием распылительной сушилки 1, которая в предпочтительном варианте выполнена так, как это описано выше.According to a further aspect of the present invention, a method is provided for producing a finely dispersed ceramic powder (CPA) from an aqueous suspension of a ceramic material (preferably, but without any limitation, made as described above in the context of the disclosure of the spray dryer 1) by spraying the aqueous suspension of the ceramic material using the spray dryer 1, which in a preferred embodiment is made as described above.
В частности, в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, получение тонкодиспергированного керамического порошка (CPA) осуществляется путем распыления водной суспензии керамического материала, который содержит, по меньшей мере, 30% (в частности, по меньшей мере, около 32%) воды (по весу) (в частности, состоит из нее) и оставшуюся часть твердого керамического материала. В частности, как уже было указано выше в рамках описания распылительной сушилки 1, в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, твердый керамический материал содержит глину, каолин, полевой шпат, кварцевый песок и/или их сочетание (в частности, состоит из указанных материалов). В еще более предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, эта водная суспензия керамического материала обладает плотностью, которая может варьироваться от около 1600 г/л до около 1750 г/л, и кинематической вязкостью, которая может варьироваться от около 5,0×10-6 м2/с до около 3,0×10-5 м2/с.In particular, in a preferred embodiment, but without any limitations, the production of a finely dispersed ceramic powder (CPA) is carried out by spraying an aqueous suspension of a ceramic material that contains at least 30% (in particular, at least about 32%) water (by weight) (in particular, consists of it) and the remainder of a solid ceramic material. In particular, as already indicated above in the context of the description of the spray dryer 1, in a preferred embodiment, but without any limitations, the solid ceramic material contains clay, kaolin, feldspar, quartz sand and/or a combination thereof (in particular, consists of the said materials). In a still more preferred embodiment, but without any limitation, this aqueous suspension of ceramic material has a density that can vary from about 1600 g/L to about 1750 g/L, and a kinematic viscosity that can vary from about 5.0×10 -6 m 2 /s to about 3.0×10 -5 m 2 /s.
Способ получения тонкодиспергированного керамического порошка (CPA) обеспечивает преимущество, состоящее в том, что он предусматривает следующие стадии: стадию подачи, во время которой указанная система 5 подачи (в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, выполненная по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, описанных выше) подает, в частности, заданное количество, т.е. регулируемое или дозированное количество, водной суспензии керамического материала в распылительную сушилку 1, а распылительный блок 7 этой системы 5 подачи распыляет водную суспензию керамического материала и подает ее в распыленном виде внутрь указанной камеры 3 диспергирования; стадию нагрева, во время которой система 6 нагрева (в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, выполненная по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, описанных выше) создает поток F горячего газа с температурой, по меньшей мере, около 400°С (в частности, варьирующейся в пределах от около 500°С до около 600°С); и стадию распределения, во время которой распределительное устройство 12 распределяет этот поток F горячего газа внутри камеры 3 диспергирования таким образом, что он сталкивается с распыленной водной суспензией керамического материала, вызывая тем самым высыхание содержащегося в ней твердого керамического материала с получением тонкодиспергированного керамического порошка (CPA).The method for producing a finely dispersed ceramic powder (CPA) provides the advantage of comprising the following steps: a feeding step, during which said feeding system 5 (preferably, but not limited to, one of the embodiments of the present invention described above) feeds, in particular, a predetermined amount, i.e. an adjustable or metered amount, of an aqueous suspension of a ceramic material into a spray dryer 1, and a spray unit 7 of this feeding system 5 sprays the aqueous suspension of the ceramic material and feeds it in sprayed form into said dispersion chamber 3; a heating step, during which a heating system 6 (preferably, but not limited to, one of the embodiments of the present invention described above) generates a hot gas stream F with a temperature of at least about 400°C (in particular varying within the range from about 500°C to about 600°C); and a distributing step during which the distributing device 12 distributes this hot gas stream F inside the dispersion chamber 3 in such a way that it collides with the atomized aqueous suspension of the ceramic material, thereby causing the solid ceramic material contained therein to dry to obtain a finely dispersed ceramic powder (CPA).
Как уже было указано выше в рамках описания распылительной сушилки 1, система 6 нагрева обеспечивает преимущество, состоящее в том, что она содержит, по меньшей мере, один электрический нагреватель 18 (в частности, состоит из него), который в предпочтительном варианте выполнен согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных выше. В более предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, в этих случаях во время выполнения стадии нагрева электрический нагреватель 18 нагревает определенное количество газа для создания указанного потока F горячего газа; в частности, электрический нагреватель 18 нагревает поток газа, расход которого может варьироваться от около 4000 м3/ч до около 200000 м3/ч (в частности, от 30000 м3/ч до около 200000 м3/ч; более конкретно - от около 30000 м3/ч до около 80000 м3/ч; а еще более конкретно - примерно 50000 м3/ч), для создания указанного потока F горячего газа.As already indicated above in the context of the description of the spray dryer 1, the heating system 6 provides the advantage of comprising (in particular consisting of) at least one electric heater 18, which in a preferred embodiment is made according to one of the embodiments of the present invention illustrated above. In a more preferred embodiment, but without any limitations, in these cases, during the execution of the heating step, the electric heater 18 heats a certain amount of gas to create the said hot gas flow F; in particular, the electric heater 18 heats a gas flow, the flow rate of which can vary from about 4000 m 3 /h to about 200,000 m 3 /h (in particular, from 30,000 m 3 /h to about 200,000 m 3 /h; more specifically - from about 30,000 m 3 /h to about 80,000 m 3 /h; and even more specifically - about 50,000 m 3 /h), to create the said hot gas flow F.
В предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, предусмотрено, что если распределительное устройство 12 распылительной сушилки 1, используемой для реализации предложенного способа получения, содержит указанный кольцевой направляющий канал 13, то во время выполнения стадии распределения этот кольцевой направляющий канал 13 придает вихревое движение указанному потоку F горячего газа, закручивая его по спирали вокруг оси Z симметрии.In a preferred embodiment, but without any limitations, it is envisaged that if the distributor 12 of the spray dryer 1 used to implement the proposed production method contains the said annular guide channel 13, then during the execution of the distribution stage, this annular guide channel 13 imparts a vortex motion to the said hot gas flow F, twisting it in a spiral around the axis of symmetry Z.
В качестве альтернативы или комбинации в предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, предусмотрено, что если распределительное устройство 12 распылительной сушилки 1, используемой для реализации предложенного способа получения, содержит систему 30 отсасывания, то во время выполнения стадии распределения эта система 30 отсасывания придает вихревое движение потоку F горячего газа, закручивая его по спирали вокруг указанной оси Z симметрии.As an alternative or combination in a preferred embodiment, but without any limitations, it is envisaged that if the distributor 12 of the spray dryer 1 used to implement the proposed production method contains a suction system 30, then during the execution of the distribution stage, this suction system 30 imparts a vortex motion to the flow F of hot gas, twisting it in a spiral around the said axis Z of symmetry.
В предпочтительном варианте, но без каких-либо ограничений, способ получения также предусматривает: подстадию подачи газа, во время выполнения которой газ подается внутрь нагревательной камеры 20 электрического нагревателя 18 через впускной патрубок 21 этой нагревательной камеры 20; подстадию нагрева, которая, по меньшей мере, частично выполняется одновременно с подстадией подачи газа, и во время выполнения которой множество электрических нагревательных элементов 22 (которые, что лучше всего раскрыто в рамках описания распылительной сушилки 1, входят в состав электрического нагревателя 18), которые проходят внутри нагревательной камеры 20, передают тепло газу, находящемуся внутри нагревательной камеры 20, за счет эффекта Джоуля, создавая тем самым указанный поток F горячего газа; и подстадию выпуска газа, во время выполнения которой этот поток F горячего газа проходит через выпускной патрубок 23 и передается в распределительное устройство 12.In a preferred embodiment, but without any limitations, the production method also comprises: a gas supply sub-step, during which gas is supplied into the heating chamber 20 of the electric heater 18 through the inlet pipe 21 of this heating chamber 20; a heating sub-step, which is at least partially performed simultaneously with the gas supply sub-step, and during which a plurality of electric heating elements 22 (which, as best disclosed within the framework of the description of the spray dryer 1, are part of the electric heater 18), which pass inside the heating chamber 20, transfer heat to the gas located inside the heating chamber 20, due to the Joule effect, thereby creating the said hot gas flow F; and a gas discharge sub-step, during which this hot gas flow F passes through the discharge pipe 23 and is transferred to the distribution device 12.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивающим преимущество, но не носящим ограничительного характера, способ получения дополнительно предусматривает: стадию отсасывания, которая, по меньшей мере, частично предшествует подстадии подачи газа, и во время выполнения которой подпорный вентилятор 27, являющийся частью системы 6 нагрева, отсасывает газ (в частности, его определенное количество/поток) и подает его на впускной патрубок 21 нагревательного элемента 18; и стадию передачи, которая выполняется (по меньшей мере, частично) одновременно с выполнением подстадии выпуска газа, и во время выполнения которой поток F горячего газа, выходящий из выпускного патрубка 23, пересекает (в частности, проходит через) воздуховод 28, расположенный между электрическим нагревателем 18 и распределительным устройством 12.According to some advantageous but non-limiting embodiments of the present invention, the production method further comprises: a suction step which at least partially precedes the gas supply sub-step and during which the booster fan 27, which is part of the heating system 6, sucks out gas (in particular a certain amount/flow thereof) and supplies it to the inlet pipe 21 of the heating element 18; and a transfer step which is performed (at least partially) simultaneously with the gas discharge sub-step and during which the hot gas stream F leaving the outlet pipe 23 crosses (in particular passes through) the air duct 28 located between the electric heater 18 and the distribution device 12.
Распылительная сушилка 1 и способ получения тонкодиспергированного керамического порошка (CPA), описанные выше, обладают многочисленными преимуществами, некоторые из которых перечислены ниже.The spray dryer 1 and the method for producing fine ceramic powder (CPA) described above have numerous advantages, some of which are listed below.
Использование системы 6 нагрева, содержащей электрический нагреватель (в частности, состоящей из этого нагревателя), снижает выбросы углекислого газа и уменьшает энергопотребление с сохранением эксплуатационных характеристик в части объема горячего газа, подаваемого в камеру 3 диспергирования, и температуры потока F этого горячего газа.The use of a heating system 6 containing an electric heater (in particular consisting of this heater) reduces carbon dioxide emissions and reduces energy consumption while maintaining operational characteristics in terms of the volume of hot gas supplied to the dispersion chamber 3 and the temperature of the flow F of this hot gas.
Кроме того, система 6 нагрева, описанная выше, легко адаптируется к конструкции распылительных сушилок предшествующего уровня техники, оснащенных горелками, работающими на газе или жидком топливе.In addition, the heating system 6 described above is easily adapted to the design of prior art spray dryers equipped with gas or liquid fuel fired burners.
И, наконец, следует отметить, что использование электрического нагревателя 18, тип которого описан выше, в сравнении с использованием горелок предшествующего уровня техники, работающих на газе или жидком топливе, снижает содержание воды (вода фактически полностью удаляется в качестве побочного продукта сгорания), что способствует высушиванию распыленной водной суспензии керамического материала и, таким образом, получению тонкодиспергированного керамического порошка (CPA) и снижению энергопотребления.Finally, it should be noted that the use of an electric heater 18 of the type described above, in comparison with the use of prior art burners operating on gas or liquid fuel, reduces the water content (water is virtually completely removed as a by-product of combustion), which facilitates the drying of the atomized aqueous suspension of the ceramic material and, thus, the production of a finely dispersed ceramic powder (CPA) and a reduction in energy consumption.
Claims (36)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102022000016980 | 2022-08-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2025102290A RU2025102290A (en) | 2025-02-25 |
| RU2846864C2 true RU2846864C2 (en) | 2025-09-17 |
Family
ID=
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2835597A (en) * | 1954-12-10 | 1958-05-20 | Barzelay Martin E | Spray drying process |
| SU737734A1 (en) * | 1978-07-10 | 1980-05-30 | Минский научно-исследовательский институт строительных материалов | Spray dryer |
| SU827913A1 (en) * | 1979-06-05 | 1981-05-07 | Минский Научно-Исследовательский Ин-Ститут Строительных Материалов | Spraying dryer |
| RU2200285C2 (en) * | 2001-05-03 | 2003-03-10 | Марийский государственный технический университет | Spray drying plant |
| RU2328948C1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-20 | Олег Савельевич Кочетов | Spray drier |
| WO2013011167A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-24 | Universidad De Sevilla | System for the forced evaporation of liquid waste by means of low-pressure dynamic vibration nebulisation using a solar stirling motor as a power source |
| RU2494792C2 (en) * | 2008-02-20 | 2013-10-10 | Альстом Текнолоджи Лтд | Disperser of sprayer-drier absorber |
| RU175755U1 (en) * | 2017-03-01 | 2017-12-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | SPRAY DRYER |
| CN107754360A (en) * | 2017-11-29 | 2018-03-06 | 慈溪市舒润卫浴实业有限公司 | A kind of drying process with atomizing |
| CN107930514A (en) * | 2017-11-17 | 2018-04-20 | 浙江科技学院 | The anti-circulating microencapsulation high pressure homogenizer of flushing |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2835597A (en) * | 1954-12-10 | 1958-05-20 | Barzelay Martin E | Spray drying process |
| SU737734A1 (en) * | 1978-07-10 | 1980-05-30 | Минский научно-исследовательский институт строительных материалов | Spray dryer |
| SU827913A1 (en) * | 1979-06-05 | 1981-05-07 | Минский Научно-Исследовательский Ин-Ститут Строительных Материалов | Spraying dryer |
| RU2200285C2 (en) * | 2001-05-03 | 2003-03-10 | Марийский государственный технический университет | Spray drying plant |
| RU2328948C1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-20 | Олег Савельевич Кочетов | Spray drier |
| RU2494792C2 (en) * | 2008-02-20 | 2013-10-10 | Альстом Текнолоджи Лтд | Disperser of sprayer-drier absorber |
| WO2013011167A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-24 | Universidad De Sevilla | System for the forced evaporation of liquid waste by means of low-pressure dynamic vibration nebulisation using a solar stirling motor as a power source |
| RU175755U1 (en) * | 2017-03-01 | 2017-12-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | SPRAY DRYER |
| CN107930514A (en) * | 2017-11-17 | 2018-04-20 | 浙江科技学院 | The anti-circulating microencapsulation high pressure homogenizer of flushing |
| CN107754360A (en) * | 2017-11-29 | 2018-03-06 | 慈溪市舒润卫浴实业有限公司 | A kind of drying process with atomizing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU1577710A3 (en) | Method of spray drying of food product as solution and method of device for effecting same | |
| US10240865B2 (en) | Non-thermal drying systems and methods using vacuum throttle flash generators and processing vessels | |
| US9174157B2 (en) | Energy recuperating filtration apparatus | |
| CN101432063A (en) | Flocculation apparatus and method for producing flocculated particle | |
| CN202336223U (en) | Atomizing-type drying device for traditional Chinese medicine production | |
| WO2001069150A1 (en) | A process for producing particulate products | |
| RU2846864C2 (en) | Spray drier for producing finely dispersed ceramic powder from an aqueous suspension of ceramic material | |
| CN101313776A (en) | Moisture regaining method and apparatus for tobacco, Chinese herbal medicine and its products | |
| CN203196350U (en) | Spray drying device | |
| CN211885420U (en) | Powder spray drying tower | |
| FI78383B (en) | FOERFARANDE FOER BEHANDLING AV PARTIKELFORMIGT MATERIAL. | |
| CN207384871U (en) | A kind of pharmaceutical purpose spray dryer | |
| CN119907709A (en) | Spray dryer for producing atomized ceramic powders from aqueous suspensions of ceramic materials | |
| RU2326309C1 (en) | Dryer for solutions and suspensions | |
| WO2001036887A1 (en) | A fluidized bed apparatus | |
| WO2001036082A1 (en) | A fluidized bed apparatus | |
| RU176298U1 (en) | WALL CERAMICS GLAZING PLANT | |
| US5139612A (en) | Spray drying apparatus | |
| KR102267279B1 (en) | Core shell particle generator using spraying and drying method | |
| CN104306158A (en) | Spray drier for CIT capsule production | |
| CA1154235A (en) | Cyclone processor and separator | |
| RU2038556C1 (en) | Device for drying loose materials | |
| CN204208041U (en) | CIT capsule manufacture spray dryer | |
| RU2025102290A (en) | SPRAY DRYER FOR PRODUCING FINELY DISPERSED CERAMIC POWDER FROM AN AQUEOUS SUSPENSION OF CERAMIC MATERIAL | |
| RU223751U1 (en) | SPRAY DRYER |