專利名稱:珍珠巖加熱膨脹工藝及裝置的制作方法
本發(fā)明為珍珠巖礦砂的加熱膨脹工藝及裝置，也適用于其他受熱即能膨脹的礦砂的膨脹加工。
膨脹珍珠巖是輕質(zhì)，高效的耐火保溫材料，它具有容量輕，導熱系數(shù)小，吸濕性小，隔熱、吸聲、化學性質(zhì)穩(wěn)定，施工方便等優(yōu)點，在建筑保溫，熱力管線及工業(yè)窯爐的保溫等方面有著日益廣泛的用途。珍珠巖是火山硅酸鹽熔體，我國礦貯量相當豐富。可以予料，膨脹珍珠巖的生產(chǎn)和應(yīng)用在我國必將有著極為誘人的廣闊前景。
眾所周知，膨脹珍珠巖的生產(chǎn)一般分為烘干、煅燒和分離三個工序。目前工業(yè)上多采用迴轉(zhuǎn)干燥筒烘干、豎直窯或迴轉(zhuǎn)窯煅燒。這兩種窯爐都是兩端開口的園筒狀容器，燃燒氣體和大量的過剩空氣一起通過窯爐，大部熱量被過剩空氣帶走，因而熱效率較低。烘干和煅燒兩道工序分開，也是這些生產(chǎn)工藝熱效率不高的原因之一。美國專利(專利號4347155)提供了一個熱效率高的珍珠巖膨脹工藝。主要設(shè)備是豎式噴騰煅燒爐。將珍珠巖礦砂加到煅燒爐的火焰帶上，珍珠巖礦砂因急驟受熱而膨脹，并被熾熱廢氣帶出煅燒室，經(jīng)旋風分離器分離出膨脹珍珠巖產(chǎn)品。這個工藝之所以熱效率高，是因為煅燒爐的燃燒器和燃燒室全封閉在一個圍繞煅燒爐的空氣夾層中，從煅燒爐的底部將用于助燃的二次風鼓入空氣夾層，回收爐壁散出的熱量。同時，在這種噴騰煅燒方法中，珍珠巖顆粒懸浮在火焰氣體中，傳熱性能好，過剩空氣系數(shù)小。然而在這個工藝中，熾熱的廢氣帶出的大量熱量并未加以利用，對爐壁散出的熱的回收也不盡完善，所以熱效率仍不理想。
鑒于上述情況，本發(fā)明擬對這種噴騰煅燒工藝和裝置加以改進，將烘干、煅燒、分離三部工序合在一起，使物料在系統(tǒng)內(nèi)有適宜的停留時間，進一步提高系統(tǒng)的熱效率，并獲得質(zhì)量均勻的產(chǎn)品。
本發(fā)明是一個將珍珠巖礦砂加到豎式煅燒室的火焰區(qū)，從而急速受熱膨脹，而被熾熱廢氣帶出煅燒室的噴騰式珍珠巖膨脹裝置，其特征在于旋風分離器上方配裝了由換熱管和旋風換熱器組成的換熱系統(tǒng)，以便利用熾熱廢氣的熱量予熱，烘干珍珠巖原料;旋風分離器和煅燒室的空氣夾層中設(shè)置螺旋形導流板以及煅燒爐底部裝的旋風式予燃室。
本發(fā)明是一個噴騰式珍珠巖膨脹方法，其特征在于利用廢氣的余熱予熱干燥珍珠巖礦砂;用螺旋形氣流回收旋風分離器及煅燒室散出的熱量，被予熱的助燃空氣進入旋風予燃室與燃料充分混合。
下面結(jié)合附圖的實施例進一步加以說明。
圖1 為珍珠巖噴騰煅燒工藝的流程圖。粒度范圍為0-1毫米的珍珠巖礦砂由提升設(shè)備(1)送到料斗(2)，經(jīng)螺旋給料器(3)送入一級換熱管與來自二級旋風換熱器(8)的高溫氣體充分進行熱交換后，進入一級旋風換熱器(5)，在一級旋風換熱器(5)中，懸浮的珍珠巖顆粒從氣體中分離出來，氣體經(jīng)布袋收塵器(20)排出系統(tǒng)。廢氣出一級旋風換熱器(5)溫度小于300℃。被予熱的珍珠巖礦砂經(jīng)翻板閥(6)下落到二級換熱管(7)，被來自旋風分離器(12)的高溫氣體進一步予熱，然后進入二級旋風換熱器(8)。在二級旋風換熱器中(8)，氣體向上進入一級換熱管(4)，懸浮的珍珠巖顆粒分離下落，經(jīng)翻板閥(9)和傾斜管道下落到噴騰煅燒室(10)中。在煅燒室(10)中，珍珠巖礦砂在1100～1300℃高溫作用下，急驟膨脹，然后在熾熱廢氣流的帶動下，通過連結(jié)管(11)進入旋風分離器(12)進行分離。熾熱的氣體向上進入二級換熱管，對珍珠巖礦砂進行予熱。膨脹珍珠巖產(chǎn)品向下進入料斗(13)，最后通過送料槽(14)送到料倉。助燃空氣則用風機(18)鼓入旋風分離器(12)的空氣夾層(22)中，通過連接管(11)的空氣夾層進入煅燒室空氣夾層(23)中，這些空氣被旋風分離器及煅燒室散出的熱予熱后進入旋風予燃室(15)和燃料充分混合，以達燃料的完全燃燒。燃料通過燒嘴(21)噴入旋風予燃室(15)。燃料可以是氣體，液體或粉狀固體燃料。
在旋風分離器上方配置的換熱系統(tǒng)，最好由兩個換熱管和兩個旋風換熱器組成兩級換熱系統(tǒng)。旋風換熱器即通常使用的旋風分離器，旋風換熱器，換熱管最好由耐火混凝土或耐熱鋼制成，外面敷上保溫材料。從旋風分離器(12)出來的氣體溫度為750-850℃，速度15～20米/秒。攜帶從一級換熱系統(tǒng)分離下來的珍珠巖礦砂進入二級換熱系統(tǒng)，最后將珍珠巖礦砂予熱到550～650℃。在二級旋風換熱器的作用下，被予熱的珍珠巖礦砂經(jīng)過傾斜管被加到煅燒室，氣體則向上進入一級換熱系統(tǒng)，繼續(xù)對珍珠巖礦砂進行予熱。氣體從一級旋風換熱器出來時，溫度降到300℃以下，經(jīng)布袋除塵器除塵后即可排向大氣。
煅燒室為直立圓筒形，爐壁(25)由耐熱不銹鋼板焊接而成，予燃室(15)的內(nèi)襯(24)用耐火混凝土澆鑄。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
本發(fā)明不僅為煅燒室配裝空氣夾層，也為旋風分離器裝了空氣夾層。為了充分利用此空氣夾層予熱助燃空氣，在夾層中加裝了螺旋形導流板(16、17)，這樣風機鼓入的空氣就旋轉(zhuǎn)著通過空氣夾層，其方向和煅燒室及旋風分離器中氣流相反，因而能取得最佳的導熱效果。空氣夾層中的氣流流速約為10米/秒?？諝庾罱K可被予熱到500～600℃，然后進入旋風予燃室和燃料充分混合，經(jīng)過煅燒室底部的噴騰燃燒器，噴入煅燒室充分燃燒，此時煅燒室氣流溫度在1100～1300℃，氣流速度3-5米/秒。還可因珍珠巖礦砂的特性要求、調(diào)節(jié)爐溫，以保證產(chǎn)品質(zhì)量均勻。
本發(fā)明的方法中，珍珠巖礦砂在系統(tǒng)內(nèi)的平均停留時間為80～150秒。
為了控制旋風分離器的進口溫度為1000℃左右，煅燒室出口處裝有水冷卻器(19)。調(diào)節(jié)水冷卻器(19)中的水的流速，即能有效地控制出口廢氣的溫度，避免膨脹珍珠巖在爐壁上的粘結(jié)。
本發(fā)明是具有兩級換熱系統(tǒng)予熱珍珠巖礦砂，噴騰煅燒一級旋風分離的珍珠巖膨脹方法。將原來生產(chǎn)膨脹珍珠巖的烘干、煅燒、分離三道工序有機地銜接成一個完整的系統(tǒng)。配裝的兩級換熱系統(tǒng)，有效地利用了熾熱廢氣的能量;在煅燒室及旋風分離器的空氣夾層中設(shè)置螺旋形導流板，且按煅燒室及旋風分離器中氣流相反的方向鼓入助燃空氣。更為有效地回收了煅燒室及旋風分離器散出的熱量。這些措施的綜合效果，將大大提高熱效率，使本發(fā)明生產(chǎn)的膨脹珍珠巖的能耗在60000千卡/M3以下。系統(tǒng)穩(wěn)定性好，設(shè)備安裝緊湊，占地面積小，產(chǎn)品質(zhì)量均勻。
本發(fā)明的最好實施方案是利用附圖中的裝置，控制天然氣流量17.33BM3/小時，助燃空氣流量為190.7BM3/小時，待煅燒室溫度升到1100℃時，開始加料，并逐漸增加到185kg/小時。同時控制連接管中氣體溫度為1000℃，旋風分離器出口溫度為800℃，二級旋風換熱器出口溫度為600℃。這樣即能得到質(zhì)量均勻的膨脹珍珠巖產(chǎn)品。
圖1為珍珠巖噴騰煅燒工藝流程圖，圖2為煅燒室結(jié)構(gòu)圖，其中1.氣力輸送管 2.原料料斗
3.螺旋給料器 4.一級換熱管5.一級旋風換熱器 6.翻板閥7.二級換熱管 8.二級旋風換熱器9.翻板閥 10.煅燒室11.連接管 12.旋風分離器13.產(chǎn)品料斗 14.送料槽15.旋風予燃室 16.螺旋導流板17.螺旋導流板 18.離心風機19.水冷卻器 20.布袋除塵器21.燒嘴 22.旋風分離器空氣夾層23.煅燒室空氣夾層 24.予燃室內(nèi)襯25.煅燒室爐壁
權(quán)利要求
1.一個將珍珠巖礦砂加到豎式煅燒室的火焰區(qū)、從而急速受熱膨脹而被熾熱廢氣帶出煅燒室的噴騰式珍珠巖膨脹方法，其特征為--用廢氣的余熱干燥，予熱珍珠巖礦砂，--用通過空氣夾層的螺旋形氣流回收煅燒室及旋風分離器散出的熱量--用旋風式予燃室充分混合燃料和予熱的助燃空氣。
2.如權(quán)利要求
1的方法，用已分離了膨脹珍珠巖產(chǎn)品的廢氣，攜帶珍珠巖礦砂一起通過由換熱管和旋風分離器組成的換熱系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求
2的方法，采用兩個換熱管和兩個旋風換熱器組成的兩級換熱系統(tǒng)進行熱交換。
4.如權(quán)利要求
2的方法，廢氣以15～20米/秒速度通過換熱系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求
2的方法，珍珠巖礦砂最終被予熱到550～650℃。
6.如權(quán)利要求
1的方法，螺旋形氣流通過空氣夾層的方向與煅燒室及旋風分離器中的氣流方向相反。
7.如權(quán)利要求
6的方法，空氣通過空氣夾層的流速約10米/秒。
8.如權(quán)利要求
1的方法，進入旋風予燃室的空氣溫度是500～600℃。
9.如權(quán)利要求
1的方法，旋風分離器出口氣體的溫度為750～850℃。
10.如權(quán)利要求
1的方法，煅燒室的溫度為1100～1300℃。
11.如權(quán)利要求
1的方法，煅燒室的氣流速度為3～5米/秒。
12.如權(quán)利要求
1的方法，珍珠巖礦砂在系統(tǒng)內(nèi)平均停留時間為80～150秒。
13.如權(quán)利要求
1的方法，生產(chǎn)1M3膨脹珍珠巖產(chǎn)品的能耗在60000千卡以下。
14.如權(quán)利要求
1的方法，空氣約10米/秒的流速通過旋風分離器及煅燒室空氣夾層中的螺旋形通道而被予熱到500～600℃，然后進入旋風予燃室與燃料充分混合，廢氣以15～20米/秒的速度攜帶珍珠巖礦砂通過由換熱管和旋風換熱器組成的兩級換熱系統(tǒng)，并將珍珠巖礦砂予熱到550～650℃，煅燒室的溫度為1100～1300℃，氣流速度為3～5米/秒，珍珠巖礦砂在系統(tǒng)內(nèi)的平均停留時間為80～150秒，生產(chǎn)1M3膨脹珍珠巖產(chǎn)品的能耗在60000千卡以下。
15.一個將珍珠巖礦砂加到豎式煅燒室火焰區(qū)、從而急速受熱膨脹、而被廢氣帶出煅燒室的噴騰式珍珠巖膨脹裝置，其特征為-在旋風分離器上方配裝由換熱管和旋風換熱器組成的換熱系統(tǒng);-在旋風分離器及煅燒室的空氣夾層中設(shè)置螺旋形導流板;-煅燒室底部裝有旋風式予燃室。
16.如權(quán)利要求
15的裝置，用兩個換熱管和兩個旋風換熱器組成兩級換熱系統(tǒng)。
17.如權(quán)利要求
15的裝置，煅燒室的出口處裝水冷卻器。
專利摘要
本發(fā)明是具有兩級換熱系統(tǒng)預熱珍珠巖，噴騰煅燒、一級旋風分離的珍珠巖膨脹工藝及裝置。將原來生產(chǎn)膨脹珍珠巖的烘干、煅燒、分離三道工序有機的銜接成一個完整的系統(tǒng)，配裝的兩級換熱系統(tǒng)有效地利用了廢氣的能量，煅燒室空氣夾層中設(shè)置的導流板，改善了換熱效果。因而本系統(tǒng)熱效率較高，生產(chǎn)1m
文檔編號C04B20/00GK86106016SQ86106016
公開日1987年3月25日 申請日期1986年9月8日
發(fā)明者邱建泉, 尹玉光, 羅淳 申請人:四川省德陽耐火材料廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan