CN101397182A - 生产玄武岩连续纤维的池窑 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产玄武岩连续纤维的池窑，属于新型无机非金属材料加工设备技术领域，主要特点是炉体由熔化池和料道构成，熔化池和料道之间由非浸入式流液洞连接，熔化池内分为熔化区和均化区，燃烧器在炉顶垂直布置，在熔化区烧嘴和进料管间隔布置，形成均匀进料、均匀加热的强熔化区域。在熔化池均化区分三个方向布置料道，在料道内分段布置燃烧烧嘴，保证料道内熔融体温度，在每个料道内均匀布置12个以上拉丝成型区为拉丝漏板供应玄武岩熔融体，在熔化池尾部及各料道尾部设置放料装置，在运行过程中可在熔融液长期积存杂质或更换原料品种时进行熔融液排放操作，使用本发明有利于提高玄武岩连续纤维的质量和产业化生产。

Description

生产玄武岩连续纤维的池窑
技术领域
本发明涉及一种生产玄武岩连续纤维的池窑，属于新型无机非金属材料生产设备技术领域。
背景技术
玄武岩连续纤维是国家重点发展的四大特种纤维之一，具有强度高、耐酸碱、高低温性能好等特点，可广泛应用于军工民品各领域，市场前景广阔。
国内玄武岩连续纤维研发自上世纪70年代起，先后有国家建筑材料科学研究院等单位断断续续地开展过相应的研究。目前国内小规模生产玄武岩连续纤维的厂家有：横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司、四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司、黑龙江省宁安市镜泊湖耐碱玄武岩纤维有限公司、牡丹江云鹏玄武岩有限公司等，均采用单元炉生产，单元炉呈矩形状，采用耐火砖砌制成，在单元炉一端的近底部设置拉丝漏板，由于这种一炉一板的单元炉，年总产量仅为30—50吨。玄武岩矿石原料来源于企业所属地，纤维品质受到区域性制约，远远不能满足市场需求。
目前俄罗斯、乌克兰、美国等几个国家掌握制造玄武岩连续纤维的工业生产技术，其中俄罗斯、乌克兰两国的玄武岩连续纤维生产及产品开发应用取得了较大的成就，但全世界生产玄武岩连续纤维的总体生产技术还不能实现玄武岩连续纤维的规模化生产。现阶段全球的玄武岩连续纤维稳定生产技术一般均停留在200孔铂铑合金拉丝漏板的单元炉水平上，尚未出现真正用于玄武岩连续纤维生产的池窑技术，全世界年产量不足3000吨，现有的生产能力只能满足世界市场不到1-5％的需求。
玄武岩熔融液具有传热慢、温度梯度大、易析晶等特点，现有的生产技术存在玄武岩原料熔化速度慢，温度不均匀容易形成结晶，流液洞工作环境恶劣容易损坏，生产过程中形成的杂质、结晶物等不容易排除影响正常生产。如在玄武岩连续纤维生产池窑中采用类似玻璃纤维池窑的浸入式流液洞结构，由于玄武岩的熔融温度高，流液洞的工作环境更加恶劣，对铂金的需求量更大且更容易损坏，同时浸入式流液洞不能取用熔化池内上层品质最好的熔融体。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产玄武岩连续纤维的池窑，针对现有采用单元炉生产玄武岩连续纤维存在的上述诸多不足，通过本发明可有效解决玄武岩连续纤维生产中存在的主要问题，突破制约玄武岩连续纤维产业化生产的瓶颈约束。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种生产玄武岩连续纤维的池窑，池窑采用耐火砖砌制，其特征是所述的池窑炉体由具有若干加料口的熔化池和三个方向的料道构成，熔化池与各向的料道间经设置的流液洞过渡，熔化池及料道的顶部分别垂直固定若干燃烧器，各料道的两侧设置若干与料道为一体的具有拉丝漏板的拉丝成型区。
熔化池与各向料道间联接的流液洞为非浸入式流液洞结构。
熔化池池内分为熔化区和均化区，熔化区和均化区的炉顶部均固定若干燃烧器。
熔化池的均化区一端部设置三个方向的料道。
在熔化池的熔化区上方炉顶的加料口与其顶部的若干燃烧器间隔均距设置。
拉丝成型区的底部设置供料口，供料口的下方固定拉丝漏板。
熔化池尾部及各料道尾部设置放料口，放料口的下方连接放料门。
熔化池尾部、各料道上设置排烟区，排烟区上方布置热回收装置及排烟道。
本发明以天然气等气体燃料为熔化热源，考虑到玄武岩熔融液具有熔化温度高、传热慢、温度梯度大、析晶温度高等特点，将炉体设计为由熔化池和料道构成，熔化池和料道之间由非浸入式流液洞连接，熔化池内分为熔化区和均化区，燃烧器在炉顶垂直布置，在熔化区烧嘴和进料管间隔布置，形成均匀进料、均匀加热的强熔化区域。在熔化池均化区分三个方向布置料道，在料道内分段布置燃烧烧嘴，保证料道内熔融体温度，在每个料道内均匀布置12个以上拉丝成型区为拉丝漏板供应玄武岩熔融体，在熔化池尾部及各料道尾部设置放料装置，在运行过程中可在熔融液长期积存杂质或更换原料品种时进行熔融液排放操作，使用本发明有利于提高玄武岩连续纤维的质量和产业化生产。
附图说明
图1为本发明平面结构示意图；
图2为图1的A—A向剖视结构示意图；
图3为图1的B—B向剖视结构示意图；
图中，1放料口，2烟道，3炉体，4流液洞，5加料口，6燃烧器，7供料口，8熔化区，9均化区，10溢流分配区，11料道，12成型区，13排烟区，14炉体，15放料门，16拉丝漏板，17熔融体。
具体实施方式
结合附图和实施例进一步说明本发明，本发明以天然气等气体燃料为能源，如图1所示，采用耐火砖砌制的池窑炉体1由具有若干加料口5的熔化池和三个方向的料道11构成。
通过布置在熔化池顶部的燃烧器6将熔化池加热到1460℃以上，加工成颗粒的玄武岩原料通过均匀布置在熔化区8顶部的加料口5加入熔化池，熔化后的玄武岩熔融体1经均化区9进一步熔融均化，在溢流分配区10经各流液洞4分三个方向进入相应料道11，料道11由布置在料道顶部的燃烧器6供热保持料道11温度在1400℃以上，如图3所示，进入料道11的玄武岩熔融体17沿料道11被输送到均布料道的成型区12，成型区12的底部设置供料口7，供料口7的下方固定拉丝漏板16，由拉丝漏板16的漏嘴喷出经由下方的拉丝机拉制成玄武岩连续纤维。
如图1所示，每条料道11可以布置十二块以上漏板，一台池窑可布置36块以上拉丝漏板16，可实现年产玄武岩连续纤维2000吨以上。
本实施例设计要点如下：
1、整体布置方式，池窑设主熔化池和料道成型池，玄武岩熔融液在主池内熔化后经均化区9和料道11进一步加热均化，进入成型通道进行拉丝作业，熔化液在炉内流动加热的时间较单元窑更长，更有利于生产更高性能的纤维。料道11分三个方向布置，拉丝机布置于料道两边，这样可以尽量缩短料液输送长度，减少输送热量损失，也更有利于对液面进行控制。
2、流液洞，本发明池窑熔化后的熔融体17自然就是均匀的熔融体17，熔化完全的熔融体17就是优质的原料，由于玄武岩熔融体传热慢，温度梯度大，上层的温度最高，因而在熔化池内上层原料就是品质最好的原料。熔化池和料道11的联接过渡采用非浸入式流液洞4，所谓非浸入式流液洞4也就是熔融体17的液面高度低于流液洞4的上口，有利于减少玄武岩熔融液对流液洞4耐火砖的冲刷，不需要用铂金对耐火砖进行保护，也节约了铂金用量，熔化液的上半部分品质较好料液也可以很好地通过流液洞4进入料道11。
3、燃烧器6布置方式，由于玄武岩的传热性能较差(绝热保温性能良好)，燃烧器6布置采用烟气搅拌较好的顶部布置方式，以加强烟气的拢动，增加对流换热效果。保证炉内温度场分布均匀达到最低要求恒定温度(玄武岩析晶温度+50℃)以上。
4、废料排放，由于玄武岩熔化液可能存在杂质，运行时间长了后，会集存过多，达到影响拉丝的程度时应将其排放，以便设备能正常运转，如图2所示，在熔化池尾部及料道11尾部各设放料口1，在需要排放杂质或更换玄武岩品种时，可以通过放料口1的放料门15将炉内熔融液全部排放。如图1所示，在熔化池的尾部、各料道11上设置与料道11为一体的排烟区13，排烟区13上具有烟道2。
5、加料方式，由于玄武岩传热性能较差，因而加料口5设置在熔化池顶部，外设的加料装置与熔化池连接并与空气隔绝，减小烟气对加料口5的冲刷腐蚀，也减少了热量损失。同时考虑到加料的均匀性，有利于原料熔化，在主池顶部加料口5的布置与燃烧器6的布置采用间隔均匀布置。

Claims (8)

1、一种生产玄武岩连续纤维的池窑，池窑采用耐火砖砌制，其特征是所述的池窑炉体由具有若干加料口的熔化池和三个方向的料道构成，熔化池与各向的料道间经设置的流液洞过渡，熔化池及料道的顶部分别垂直固定若干燃烧器，各料道的两侧设置若干与料道为一体的具有拉丝漏板的拉丝成型区。
2、根据权利要求1所述的生产玄武岩连续纤维的池窑，其特征是，熔化池与各向料道间的流液洞为非浸入式流液洞结构。
3、根据权利要求1所述的生产玄武岩连续纤维的池窑，其特征是，熔化池池内分为熔化区和均化区，熔化区和均化区的炉顶部均固定若干燃烧器。
4、根据权利要求1或3所述的生产玄武岩连续纤维的池窑，其特征是，熔化池的均化区一端部设置三个方向的料道。
5、根据权利要求1或3所述的生产玄武岩连续纤维的池窑，其特征是，在熔化池的熔化区上方炉顶的加料口与其顶部的若干燃烧器间隔均距设置。
6、根据权利要求1所述的生产玄武岩连续纤维的池窑，其特征是，拉丝成型区的底部设置供料口，供料口的下方固定拉丝漏板。
7、根据权利要求1所述的生产玄武岩连续纤维的池窑，其特征是，熔化池尾部及各料道尾部设置放料口，放料口的下方连接放料门。
8、根据权利要求1所述的生产玄武岩连续纤维的池窑，其特征是，熔化池尾部、各料道上设置排烟区，排烟区上方布置热回收装置及排烟道。
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