專利名稱：制造玻璃細(xì)珠的球化爐和工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造玻璃細(xì)珠的球化爐，該爐包括供給粒狀原料的供料裝置、一個(gè)原料顆粒在其中被加熱并轉(zhuǎn)化為玻璃細(xì)珠的球化區(qū)、和收集所生成的玻璃細(xì)珠的裝置。本發(fā)明包括一種制造玻璃細(xì)珠的工藝，即將原料供給到球化區(qū)且使其從中通過，于是原料被加熱并轉(zhuǎn)化為玻璃細(xì)珠，而后將玻璃細(xì)珠收集起來。本發(fā)明包括用這種工藝制造的玻璃細(xì)珠。
在傳統(tǒng)的球化爐中，是將粒狀原料供給到立式圓筒狀燃燒室的底部，在球化區(qū)內(nèi)原料為燒嘴火焰所環(huán)繞和被攜帶著上升。原料顆粒與火焰接觸而球化，所生成的玻璃細(xì)珠被熱氣流從燃燒室頂部帶出，并在該處進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行分級(jí)和收集。原料顆粒夾在載氣流內(nèi)供給到燃燒室內(nèi)，載氣通常為空氣，或者是空氣和可燃?xì)怏w的混合物。
正如眾所周知的那樣，原料的加熱方式對(duì)工藝的經(jīng)濟(jì)性，以及對(duì)所生產(chǎn)玻璃細(xì)珠的質(zhì)量和生產(chǎn)率是極為重要的，尤其是當(dāng)玻璃細(xì)珠為泡沫狀，例如單泡沫狀(monocellular)時(shí)更是如此?？焖偌訜嵊幸嬗谠系那蚧筒ＡЩ@要求火焰與原料之間有良好的熱接觸。為了獲得均勻的產(chǎn)品質(zhì)量，重要的是以此工藝所生成的玻璃細(xì)珠在燃燒室內(nèi)應(yīng)得到均勻的處理，而且減少固體材料結(jié)塊的傾向也很重要。這樣，顆粒的供給方式就應(yīng)該能使其很好地適當(dāng)分離，以減少其結(jié)塊的傾向和從而使其加熱相互間不受到遮擋，而且原料的供給方式也應(yīng)是均勻的。為了使原料顆粒進(jìn)入載氣而供給到球化室，已有多種方案，但都不十分令人滿意。
本發(fā)明的目的就是提供一種原料供給裝置得到改進(jìn)的球化爐。
根據(jù)本發(fā)明，所提供的制造玻璃細(xì)珠的球化爐包括供給粒狀原料的供料裝置、一個(gè)原料顆粒在其中被加熱并轉(zhuǎn)化為玻璃細(xì)珠的球化區(qū)、和收集所生成的玻璃細(xì)珠的裝置，其特征是上述供料裝置包括一個(gè)適于保持原料顆粒流態(tài)化的貯槽，該貯槽至少有一個(gè)溢流供料出口，流態(tài)化顆粒越過該出口可在重力作用下流動(dòng)供入球化區(qū)。
這種球化爐具有經(jīng)過改進(jìn)的原料供給裝置。貯槽中的流態(tài)化顆粒必須很好地相互分離，而由于顆粒在重力作用下供給到爐子球化區(qū)(顆粒在此被加熱和球化)的過程中仍處于流態(tài)化狀態(tài)，所以這種分離狀態(tài)仍可以保持。這不需要任何可能會(huì)對(duì)分離產(chǎn)生干擾的具有的載氣流。原料的供給能夠以更均勻的速度進(jìn)行。
通過使流態(tài)化床保持在一個(gè)恒定的高度上，可以進(jìn)一步改善原料供給速度的均勻性。這樣做的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是以過高的速度給貯槽供給原料和使過量的原料溢流出來并進(jìn)行回收利用。因此最好是在高于上述的或上述各溢流供料出口處，上述貯槽至少有一個(gè)溢流控制出口。
有益的是，上述供料裝置的布置使流態(tài)化顆粒的供給在上述球化區(qū)的橫截面上是基本對(duì)稱的。這樣有助于提高顆粒加熱的均勻性，當(dāng)然這要假設(shè)球化區(qū)的溫度分布是對(duì)稱的。
上述貯槽最好配備有加熱裝置對(duì)上述流態(tài)化床中的顆粒進(jìn)行預(yù)熱。我們發(fā)現(xiàn)這樣使得在球化過程中原料的加熱效率更高，從而提高燃料的經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)率。貯槽可以安置在帶有球化區(qū)的加熱室內(nèi)，主爐的加熱裝置從而也可用來預(yù)熱原料。貯槽安裝在該加熱室外也是可以的。在后一種情況下，原料可以只由流態(tài)化氣體來預(yù)熱，例如該氣體可事先已通過熱交換器(例如由爐子的燃燒氣體加熱的)?；蛘哳~外還可以配備原料預(yù)熱裝置。
本發(fā)明包括制造玻璃細(xì)珠的工藝，而且本發(fā)明相應(yīng)地提供了一種制造玻璃細(xì)珠的工藝流程，即將原料供給到球化區(qū)且使其從中通過，從而原料被加熱并轉(zhuǎn)化為玻璃細(xì)珠，玻璃細(xì)珠隨后被收集起來，其特征是原料從流態(tài)化床貯槽通過流態(tài)化溢流在重力作用下供給到球化區(qū)，并在該處被加熱并轉(zhuǎn)化為玻璃細(xì)珠。
這是一種非常簡(jiǎn)單的方法，能以均勻的速度供給呈良好分離狀態(tài)的原料顆粒流。它提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)率和均勻性及燃料的經(jīng)濟(jì)性。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，上述流態(tài)化床的叨仁潛３趾愣ǖ模飧徊降靨岣吡斯┝纖俁鵲木刃浴 流態(tài)化顆粒的供給在上述球化區(qū)的橫截面上最好是基本對(duì)稱的。這樣可以提高顆粒加熱的均勻性，當(dāng)然這要假設(shè)球化區(qū)的溫度分布是對(duì)稱的。
有益的是，原料顆粒在供給前就于流態(tài)化床中進(jìn)行加熱。這使得在球化過程中原料的加熱效率較高，這樣就提高了燃料的經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品的生產(chǎn)率。
依照本發(fā)明的工藝適合于用各種不同成分的原料制造玻璃細(xì)珠。制造實(shí)心細(xì)珠，適于采用具有預(yù)定成分的經(jīng)粉碎的碎玻璃;制造泡沫細(xì)珠，可以采用已知成分的自身含有玻璃生成體和泡沫劑的球化原料。制造實(shí)心細(xì)珠和泡沫細(xì)珠的混合物，適于采用未完全玻璃化和(或)未澄清玻璃的粒狀原料，例如英國(guó)專利GB2176774A中所述的那樣。或者是，可以采用含有化學(xué)結(jié)合水的玻璃生成體成分的顆粒，如英國(guó)專利GB2177082A和GB2177083A中所述。
依照本發(fā)明的工藝還適合于制造各種規(guī)格的玻璃細(xì)珠。例如本工藝可用來制造尺寸在5μm～800μm范圍內(nèi)或更大些的實(shí)心細(xì)珠。
本發(fā)明包括用本文所規(guī)定的工藝所制造的玻璃細(xì)珠。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參照所附示意圖加以說明，其中

圖1是依照本發(fā)明的球化爐一個(gè)實(shí)施例的剖面圖;
圖2是原料供給裝置第二個(gè)實(shí)施例的剖面圖;
圖3是圖2所示供料裝置的部分平面圖;
圖4是安裝了這種供料裝置實(shí)施例的球化爐的剖面圖。
在圖1中，制造玻璃細(xì)珠的球化爐1包括一個(gè)加熱室2，加熱該室的裝置3和將粒狀原料供給到加熱室一端5的裝置4，以及從加熱室另一端7收集玻璃細(xì)珠的裝置6。加熱室2包括數(shù)組對(duì)置的內(nèi)壁8、9，內(nèi)壁的間距小于其寬度，形成一個(gè)球化區(qū)，內(nèi)壁與水平方向成一定角度，所以加熱室2具有上端5和下端7。供料裝置4的布置能將原料供給到加熱室2的上端5，從而原料能在重力作用下通過加熱室，并且加熱裝置3的布置至少能加熱一組內(nèi)壁8、9，所以當(dāng)原料通過內(nèi)壁間的球化區(qū)時(shí)受到輻射加熱。
加熱室為立式，且包括外殼35，其中帶有一個(gè)分為四部分的結(jié)構(gòu)件，每一部分包括一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)件36。電加熱元件26和加熱室內(nèi)壁8、9。加熱室2的四組對(duì)置的內(nèi)壁8、9組成了球化區(qū)，每組由一對(duì)平行的豎直石墨板構(gòu)成，并且其間距沿加熱室向下是增大的。
沿加熱室向下其內(nèi)壁8、9的間距增大，使顆粒在通過球化區(qū)下落時(shí)擴(kuò)展開，同時(shí)使顆粒與球化區(qū)內(nèi)壁之間相接觸的危險(xiǎn)保持在較低水平。在一個(gè)特例中，內(nèi)壁8、9之間在上部相距20cm，在下部相距30cm，寬度為1m。加熱室2的最佳高度由預(yù)期的顆粒在爐內(nèi)保持時(shí)間來決定，而這又決定于所生產(chǎn)玻璃細(xì)珠的尺寸。用經(jīng)粉碎的碎玻璃生產(chǎn)實(shí)心細(xì)珠，合適的高度為細(xì)珠的平均直徑為200μm，高度為1.5～2m;細(xì)珠的平均直徑為800μm，高度為5m。
在各內(nèi)壁接續(xù)的壁板間有縫隙，氣體向下通過這些縫隙而進(jìn)入，從而形成邊界層。這也減少了顆粒與球化區(qū)內(nèi)壁相接觸的傾向。
再者，由于球化區(qū)內(nèi)壁是石墨的，而石墨不受熔融玻璃材料的浸潤(rùn)，所以任何可能與內(nèi)壁相接觸的顆粒粘著在內(nèi)壁上的傾向都是很低的。
加熱元件26可以是電阻加熱元件，或者也可以是感應(yīng)線圈對(duì)石墨板進(jìn)行感應(yīng)加熱。
在另一種型式中，加熱室2的內(nèi)壁8、9與豎直方向傾斜對(duì)置，從而使其間的距離向下逐漸加寬。
這種布置使沿球化區(qū)不同的區(qū)域能進(jìn)行不同的加熱。區(qū)別加熱尤其益于制造泡沫細(xì)珠和(或)玻璃陶瓷細(xì)珠，即部分失透的玻璃細(xì)珠。例如，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于某些原料成分，最理想的是使顆粒在400°～500℃的溫度范圍內(nèi)膨脹，將其加熱到例如800°～900℃進(jìn)行球化，且將其加熱到大約1200℃進(jìn)行部分失透，這都是為了制造泡沫玻璃陶瓷細(xì)珠。
供料裝置4包括具有多孔底板17的原料貯槽16和導(dǎo)管18，以輸送壓縮氣體通過該底板使貯槽內(nèi)的原料流態(tài)化。導(dǎo)管18從熱交換器19中穿過，流態(tài)化氣體得到預(yù)熱且進(jìn)而可預(yù)熱貯槽16中的原料顆粒。貯槽16安裝在分隔室20內(nèi)，除流態(tài)化氣體入口、原料入口21和對(duì)稱地位于球化區(qū)中心之上的狹縫22之外。分隔室20是封閉的。此分隔室通過流態(tài)化氣體進(jìn)行加壓。所以從狹縫22供入的顆粒不會(huì)受到通過球化區(qū)的自然上升氣流的任何阻礙。在正對(duì)狹縫22上方處，貯槽16有一凸緣23，所以流態(tài)化的原料能夠漫過該凸緣通過狹縫22下落進(jìn)入加熱室2進(jìn)行球化。分隔室20內(nèi)配備有輔助電加熱裝置24對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱，而且熱交換器19也安裝在分隔室20內(nèi)。
對(duì)于容量為500kg的流態(tài)化床，適于采用面積為2m2、孔徑35μm的不銹鋼板作為貯槽底板17。
加工后的細(xì)珠通過收集管25進(jìn)行收集。管25終止于具有多孔底板28和導(dǎo)管29的收集貯槽27的上方，通過此底板可通入壓縮氣體使收集在貯槽內(nèi)的細(xì)珠流態(tài)化。采用室溫的流態(tài)化氣體使球化后的細(xì)珠得到冷卻，所以它們不會(huì)結(jié)塊。貯槽27安裝在分隔室30內(nèi)，除流態(tài)化氣體入口、細(xì)珠入口25、細(xì)珠溢流出口31和抽氣機(jī)入口32外，分隔室30是封閉的。貯槽27具有一凸緣33，所以流態(tài)化的細(xì)珠能夠漫過該凸緣且通過細(xì)珠溢流出口31下落。抽氣機(jī)34與抽氣機(jī)入口32相連，以保持收集管25底部有輕微的負(fù)壓，從而克服加熱球化區(qū)中所產(chǎn)生的上升熱氣流引起的任何熱阻塞。
漫過溢流出口31的細(xì)珠收集在溢流收集裝置37內(nèi)。較輕的和(或)密度較小的細(xì)珠可能被吸入抽氣機(jī)入口32，而后沿導(dǎo)管38輸送到其底部帶有另一個(gè)收集裝置40的旋風(fēng)分離器39。經(jīng)過旋風(fēng)分離器的細(xì)珠通過另一個(gè)導(dǎo)管41輸送到在其底部有細(xì)珠最終收集裝置43的套管過濾器42。溢流收集裝置37、旋風(fēng)收集裝置40和套管過濾器收集裝置43可各自配備回轉(zhuǎn)閥，以按預(yù)定比例排出部分細(xì)珠。套管過濾器通過導(dǎo)管44與抽氣機(jī)34相連，所抽氣體通過與細(xì)珠進(jìn)行熱交換已被加熱，該氣體可通過導(dǎo)管45送入供料分隔室20和(或)可在熱交換器46中冷卻且通過導(dǎo)管47返回到加熱室2的底部。
其整體基本上是封閉系統(tǒng)，而且最好是注入氮?dú)庖苑乐够蜓泳彉?gòu)成加熱球化區(qū)內(nèi)壁8、9的石墨板和電加熱元件26的氧化。
上述和圖1所示的球化爐利用了在我們的英國(guó)專利申請(qǐng)No.8716188中所述的發(fā)明。
圖1所示的爐子具有球化區(qū)為圓筒狀的改型爐子。
圖2和圖3給出了供料裝置4的替代實(shí)施例，適于同圖4所示的球化爐結(jié)合使用。
在圖2和圖3中，原料供給裝置4由四個(gè)四分之一圓形的流態(tài)化床貯槽16組成，貯槽16有多孔底板17將其與通過導(dǎo)管18供入壓縮流態(tài)化氣體的充氣室49隔開。四個(gè)貯槽16布置為圓形，安裝在流態(tài)化床上，通過管子50相互聯(lián)通。所提供的供料出口管51可通過溢流向加熱球化區(qū)供給流態(tài)化原料，同樣也還配備有溢流控制出口管52。這些溢流控制出口管比供料出口管高，所以只要簡(jiǎn)單地通過導(dǎo)管21以比床的供料速度高的速度向床內(nèi)裝料，就能很容易地使床的高度保持恒定。
在圖2和圖3所示實(shí)施例的改型設(shè)備中，原料出口供料管51被一個(gè)圓錐型流槽所代替，在其下面原料顆粒能夠從由四個(gè)流態(tài)化貯槽16的內(nèi)壁所形成的狹縫流出。
圖4所示的塔式圓筒爐1包括一個(gè)含有球化區(qū)的燃燒室2，通過燒嘴3供給可燃?xì)怏w混合氣。原料供給裝置4的兩個(gè)備選位置4A和4B如圖2和圖3所示。原料供給裝置較低位置4A的原料供給出口管51伸入燒嘴管3，且呈環(huán)狀對(duì)稱布置，所以原料被均勻地供給到燒嘴管，原料由可燃?xì)怏w混合物攜帶上升時(shí)，在燃燒室2內(nèi)進(jìn)行球化。
原料供給裝置較高位置4B處于燃燒室2之內(nèi)，因此其中的原料將由燒嘴火焰進(jìn)行預(yù)熱。為了向與較低供料位置處于相同高度的燒嘴管3供給原料，必須加長(zhǎng)該原料供給裝置的出口管，這是得到贊賞的。
權(quán)利要求
1.一種用來制造玻璃細(xì)珠的球化爐，包括供給粒狀原料的供料裝置，一個(gè)原料顆粒在其中被加熱并轉(zhuǎn)化為玻璃細(xì)珠的球化區(qū)，和收集所生成的細(xì)珠的裝置，其特征在于上述供料裝置包括一個(gè)適于保持原料顆粒流態(tài)化的貯槽，貯槽至少有一個(gè)溢流供料出口，流態(tài)化的顆粒漫過該出口能在重力作用下流動(dòng)供給到球化區(qū)。
2.依照權(quán)利要求1所述的球化爐，上述貯槽在高于上述或上述各溢流供料出口處至少有一個(gè)溢流控制出口。
3.依照權(quán)利要求1或2所述的球化爐，上述供料裝置的布置能使流態(tài)化顆粒的供給在上述球化區(qū)的橫截面上基本對(duì)稱。
4.依照權(quán)利要求中任一要求所述的球化爐，配備有給上述貯槽加熱的裝置，對(duì)上述流態(tài)化床中的顆粒進(jìn)行預(yù)熱。
5.一種制造玻璃細(xì)珠的方法，將原料供入球化區(qū)且使其從中通過，從而原料被加熱并轉(zhuǎn)化為玻璃細(xì)珠，而后收集起來，其特征在于原料顆粒在重力作用下通過流態(tài)化溢流從流態(tài)化床貯槽供給到球化區(qū)，在該處被加熱并轉(zhuǎn)化為玻璃細(xì)珠。
6.依照權(quán)利要求5所述的方法，上述流態(tài)化床的高度保持恒定。
7.依照權(quán)利要求5或6所述的方法，流態(tài)化顆粒的供給在上述球化區(qū)的槽截面上基本對(duì)稱。
8.依照權(quán)利要求5至7中任一要求所述的方法，供料前在貯槽中要對(duì)原料顆粒進(jìn)行加熱。
9.利用依照權(quán)利要求5至8中任一要求所述方法所制造的玻璃細(xì)珠。
全文摘要
一種用于制造玻璃細(xì)珠的球化爐1，包括供給粒狀原料的供料裝置，一個(gè)例如在燃燒室2內(nèi)的、原料顆粒在其中可由燒嘴3進(jìn)行加熱并轉(zhuǎn)化為玻璃細(xì)球的球化區(qū)，和收集所生成的細(xì)珠的裝置。供料裝置包括一個(gè)適于保持原料顆粒流態(tài)化的貯槽4，貯槽至少有一個(gè)溢流供料出口51，流態(tài)化顆粒漫過該出口能夠在重力作用下流動(dòng)供給到球化區(qū)。為了對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱，貯槽4可以安裝在燃燒室內(nèi)位置4B處。
文檔編號(hào)C03B19/10GK1031988SQ8810423
公開日1989年3月29日 申請(qǐng)日期1988年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月9日
發(fā)明者休伯特·諾伊塞 申請(qǐng)人:格拉沃貝爾公司