CN102584065B - 一种生产膨胀珍珠岩的装置 - Google Patents

Abstract

一种生产膨胀珍珠岩的装置是涉及一种生产膨胀珍珠岩的装置结构的改进。本发明具有利用余热充分、节能效果显著、生产成本低、结构合理的特点。本发明的立式炉体上端与水平炉体的首端下方相连，沉降仓上端与水平炉体的末端下方相连成一体，水平炉体的末端连有旋风分离器，沉降仓下端和旋风分离器下端连接在首端设有鼓风机的送料管上，该送料管末端同成品料仓相连；其结构要点是：沉降仓是由上沉降仓和倒锥状的下沉降仓构成，与水平炉体平行的预热炉设置在上沉降仓内，预热炉两端在上沉降仓外侧，一侧为入料口、另一侧为出料口，出料口与立式炉体上设置的储料箱相应，储料箱与立式炉体上设置的投料管相应；旋风分离器的上端通过排烟道连有引风机。

Description

一种生产膨胀珍珠岩的装置

技术领域

本发明属于膨胀黏土、珍珠岩、膨胀蛭石或其他类似的粒状材料处理技术领域，具体地说，是涉及一种生产膨胀珍珠岩的装置结构的改进。

背景技术

珍珠岩是一种天然酸性玻璃质火山熔岩，经过破碎、筛选制成珍珠岩砂。珍珠岩砂一般通过卧式回转窑干燥（卧式回转窑也称预热炉），使其结晶水降到3%，然后将珍珠岩砂投入到膨胀炉（也称膨化炉），珍珠岩砂在1000～1200℃高温烧熔的同时，结晶水汽化，使其体积迅速膨胀10～20倍，故统称为膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩可用作过滤剂、催化剂、分子筛以及橡胶、化肥、农药的载体；广泛用于建筑、冶金、石油、机械、轻工、水电、铸造、医药、食品、农林园艺等部门，其中应用量最大的是制作防火保温材料。

以目前现有的立式膨化炉工艺技术为例：珍珠岩矿砂先进入回转干燥炉，行业内称之为预热炉，通过对炉体加热或向炉内加热使热烟与珍珠岩砂在预热炉内相对运动的方式对珍珠岩砂进行干燥，干燥后的珍珠岩砂温度为350～400℃，预热好的珍珠岩砂经提升机输送到膨化炉立式炉体顶端储料箱，由储料箱分配给投料管，再由投料管进入膨化炉进行1000～1200℃高温膨化。

珍珠岩膨胀后，分别经过水平炉体与沉降仓、旋风分离器进入送料管，输送到成品料仓；通过旋风分离器的烟气由风机排向空中。膨化炉在运行时的膨胀带温度为1200℃，水平炉体上端测温点测量的温度为1000℃，水平炉体与旋风分离器接口处测温量的排烟温度为700℃，膨胀珍珠岩膨胀后,进入水平炉体下端沉降仓向下流动时平均温度为800℃。

膨胀珍珠岩需要消耗燃料为（折合成重油）为5.2吨，其中：珍珠岩砂进行预热干燥时，需消耗燃料（折合成重油）每日为1.3吨，约占总能耗的25%；珍珠岩砂干燥后进入膨化炉膨化时，需消耗燃料（折合成重油）每日为3.9吨。上述现有技术的主要缺点是没有考虑余热利用。另外上述现有技术中，膨胀的珍珠岩从水平炉体向下沉降是从约800℃降至约500℃后，进入送料管，并由风机输送到成品料仓。为了避免接料口的膨胀珍珠岩温度过高，烫坏包装物，通常在水平炉体上采取散热措施，并在适当的位置设置水冷系统，同时还采用加大成品料仓等方法来降低膨胀珍珠岩在成品料仓出口的温度。

人们经过探索，为有了效利用余热，提出了节能技术方案，专利号为：200620031272.9、名称为“内燃热辐射一体珍珠岩膨化炉”的实用新型专利和专利号为：200920090388.3、名称为“节能燃气式开孔玻化微珠膨化炉”的实用新型专利；两者是将水平炉体由预热炉炉体内穿过，利用水平烟道炉体产生的辐射热对预热炉内珍珠岩砂干燥,从方法上是一种节能降耗措施，但水平炉体需要一定的体积，从结构上难以实现，限制了上部空间及沉降仓的设置，违被了珍珠岩膨胀机理，影响膨化炉正常运行，因为膨胀珍珠岩膨胀过程由两个阶段完成，第一阶段是在立式炉体的膨化带（1200℃）高温膨胀，第二阶段是进入（800℃）余膨胀温度段余膨胀，而且膨胀过程中的珍珠岩其流速度应逐渐缓慢，只有满足珍珠岩膨胀温度和余膨胀时间，才能使膨胀珍珠岩膨胀得更充分，同时也才具备珍珠岩膨胀后冷凝过程中的颗粒不受到高速气流破坏的条件。总之，上述方案会导致产量和质量下降，同时既使是利用了余热，余热利用率也会很低，不但没有节能，反而会使能耗加大。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种利用余热充分、节能效果显著、生产成本低、结构合理的生产膨胀珍珠岩的装置。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明包括膨化炉，膨化炉是由立式炉体、水平炉体，以及沉降仓构成，所述立式炉体上端与水平炉体的首端下方相连，所述沉降仓上端与水平炉体的末端下方相连成一体，水平炉体的末端连有旋风分离器，沉降仓下端和旋风分离器下端连接在首端设有鼓风机的送料管上，该送料管末端同成品料仓相连；其结构要点是：所述的沉降仓是由上沉降仓和倒锥状的下沉降仓构成，与水平炉体平行的预热炉设置在上沉降仓内，预热炉两端在上沉降仓外侧，一侧为入料口、另一侧为出料口，出料口与立式炉体上设置的储料箱相应，储料箱与立式炉体上设置的投料管相应；旋风分离器的上端通过排烟道连有引风机。

进一步地，所述引风机与制品车间干燥窑相连接，制品车间干燥窑末端设有排烟烟囱；引风机的作用是保障膨化炉内在一定的负压下运行，并将热烟风输送到制品车间干燥窑，以备制品车间使用余热。

更进一步地，所述预热炉是由炉体、滚带、托轮、托轮架、炉尾、炉头及驱动装置构成；预热炉的炉体两端设有滚带，滚带下方设有托轮及托轮架，炉体设有驱动装置使其旋转；炉头和炉尾分别设置在上沉降仓外露的预热炉炉体两端，炉头上设有出料口，炉尾上设有入料口和排气烟囱。炉尾设置的烟囱能够将预热炉内的水蒸气排出炉外；预热炉设置在上沉降仓内的加热段，当膨胀珍珠岩通过预热炉炉体与上沉降两壁仓之间向下沉降仓流动时，既可以对预热炉内的珍珠岩砂进行预热，又可将膨胀后炽热的成品冷却，其热能得到合理利用，结构设计非常合理。

作为本发明的一种改进，所述上沉降仓与预热炉之间和炉头、炉尾与预热炉炉体之间均设置有迷宫密封；迷宫密封的作用是：保证膨化炉炉内负压运行条件，避免沉降仓内膨胀珍珠岩外溢，保证预热炉炉内温度和水蒸汽从炉尾的排气烟囱排出。

作为本发明的另一种改进，所述预热炉的炉体内置导流板；导流板的作用是使珍珠岩砂加热时，由炉尾通过加热段向炉头流动。

本发明的预热炉直径可根据膨化炉产量设计为500mm～2000mm之间，长度为4000mm～10000mm。

为了更充分地利用高温烟气的余热，所述水平炉体（上部弧形、下部呈长方体；上部弧形是砌筑耐火砖结构形成，其几何尺寸是要达到为预热炉的设置与上沉降仓相连接的要求）水平长度与预热炉长度相对应，宽度大于预热炉炉体的直径；使预热炉能够旋转时，更多地吸收余热。同时也满足了膨胀珍珠岩余膨胀所需的缓慢流动的空间与温度。

所述下沉降仓内设有空气换热器；既能够给燃料供给系统提供热能，又能起到对膨胀珍珠岩进一步冷却的作用。如果以煤粉为燃料时，可以按预热炉结构设置一个回转干燥炉，利用余热干燥原煤。

作为本发明的一种优选方案，相应于所述入料口设置有第一提升机；其作用是将地面的珍珠岩砂提升输送到炉尾的入料口。所述储料箱包括上储料箱和下储料箱，下储料箱设在预热炉出料口的下方，上储料箱设在立式炉体投料管的上方，第二提升机设置在上储料箱与下储料箱之间；其作用是：将预热后的珍珠岩砂提升输送到膨化炉的立式炉体上端的上储料箱，再由上储料箱分配给投料管，使预热后的珍珠岩砂进入立式炉体内。所述投料管设置有4～8个，且均布在膨化炉的立式炉体外壁上，并贯穿炉体，与立式炉体的膨化带成40～50度角。

作为本发明的另一种优选方案，所述水平炉体和上沉降仓内衬耐火材料，并在水平炉体和上沉降仓外均设置保温层，以使上沉降仓保持温度给预热炉提供足够的热能；为了避免热烟的温度损失，对与引风机相连接的排烟道保温，使（约500度）热烟由引风机出口输送到制品车间，为制品车间干燥窑（一般用隧道窑）提供充分的热能。

此外，所述成品料仓还设有除尘器，并有设有若干成品出料口。

本发明的有益效果：本发明生产膨胀珍珠岩的装置节省了预热炉的燃料消耗，合理的利用了珍珠岩膨胀后的余热，并在不损失余热的条件下实现了降低产成品温度；对炉体的高温部位及烟道不需加水冷降温，而是保温将其充分利用，实现了珍珠岩膨化炉及膨胀生产过程中的余热充分利用回收，有效地利用了成品珍珠岩的余热和生产过程中的热烟气，提高了能源利用率，降低了珍珠岩膨化生产和珍珠岩制品的生产成本。

本发明可将膨胀珍珠岩能耗利用率比传统工艺提高25%～50%以上。详见下列参数。

项目	例1	例2（估算）	例3	本发明
					总能耗（折合重油）㎏	5200	3900		3900
日产量m3	750平均	500最高	500最高	750平均
					膨胀炉能耗㎏	3900	3900	3900	3900
预热炉加热方式	直接预热式	热烟内辐射热	热烟内辐射热	产品余热外辐射
					预热炉能耗㎏	1300	0	0	0
珍珠岩进入送料管温度℃	600	500~600	500~600	90
					燃料利用率%	23~25	20~25	20~25	50~80
膨胀带温度	1200	1100~1200	1100~1200	1200
					测温点温度	1000	1100	1100	950
引风机排烟温度	500	500	500	500
					水平炉体及排烟道	无保温层	无保温层	无保温层	有保温层
引风机排放的热烟	未利用	未利用	未利用	全利用
					余热利方案		1处，不合理	1处，不合理	3处，合理
耗电KW	43.5			44．6
					炉体占地面积㎡	180			130
经济效益	一般	差	差	高

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明沉降仓与水平炉体的立面剖视图。

其中，1为燃料喷嘴、2为立式炉体、3为投料管、4为膨化带、5为第二提升机、6为水平炉体、7为下储料箱、8为滚带、9为迷宫密封、10为托轮、11为排烟口、12为炉头、13为上沉降仓、14为鼓风机、15为预热炉、16为下沉降仓、17为入料口、18为送料管、19为第一提升机、20为旋风分离器、21为炉尾、22为排烟道、23为成品料仓、24为成品出料口、25为引风机、26为制品车间干燥窑、27为排烟烟囱、28为出料口、29为上储料箱。

具体实施方式

本发明膨化炉可采用双曲线型立式膨化炉，预热炉15为外热式间接预热炉15。所述的膨化炉其立式炉体2竖直安装在地基上；水平炉体6是架设在与地面垂直的支架上，一端成90度角地安装在膨化炉的立式炉体2的上端并相通，另一端与旋风分离器20及排烟道22相连，水平炉体6在立式炉体2以外部分的下端与上沉降仓13相连接并相通，上沉降仓13内设有可旋转的预热炉15，下沉降仓16连接在上沉降仓13的下端并相通，成品料的送料管18连接在下沉降仓16下端，投料管3（4～8个）均布在膨化炉的立式炉体2侧壁上，与立式炉体2的膨化带4呈40～50度角，燃料喷嘴1安装在立式炉体2底部并向上喷射，或以切线方向旋流式喷射。

所述的水平炉体6是由上部弧形与长方体构成，上沉降仓13由上部倒梯形与长方体构成，并与水平炉体6相连，其形状至少要求将预热炉15横向地包裹在其内。下沉降仓16也是集料仓，在预热炉15炉体下端与上沉降仓13相连接成一体，下端与送料管18相连。

所述的预热炉15是由圆筒状钢制炉体、滚带8、托轮10、托轮架、炉尾21、炉头12、驱动装置及与上沉降仓13两端相匹配的迷宫密封9构成。预热炉15右端设有炉尾21和左端设有炉头12，炉尾21设有迷宫密封9与预热炉15相交，并设有入料口17和排气烟囱，炉头12设有出料口28，以及迷宫密封9与预热炉15相交；所述的预热炉15穿过沉降仓，预热炉15在沉降仓内的部分为干燥段，炉头12和炉尾21均设置在沉降仓外。预热炉15的炉体外缘上设有滚带8，两滚带8分别位于炉头12和炉尾21与沉降仓之间的炉体上，并与托轮10及托轮架相应。在炉尾21和/或炉头12与滚带8之间设有驱动装置，构成了转动炉体，炉头12和炉尾21为静止;炉头12、炉尾21与炉体之间也设有迷宫密封9。预热炉15转动速度为4～12转/分钟范围内可调。

下面结合附图对使用本发明装置生产膨胀珍珠岩的一次具体动作过程做进一步描述。

用第一提升机19将地面的珍珠岩砂提升运输到预热炉15的入料口17，使原料进入预热炉15内加热干燥；用第二提升机5将预热后、进入下储料箱7的原料提升上储料箱29运输至投料管3，使预热后的原料进入膨化炉的立式炉体2内。珍珠岩在立式炉体2内膨化带4膨化后，随同热烟一起进入水平炉体6，大部分膨化后炽热的珍珠岩沉降在上沉降仓13内，当炽热的珍珠岩从上沉降仓13下落经过预热炉15时，炽热珍珠岩降温冷凝成成品的同时，将热量传递给预热炉15，使预热炉15内的珍珠岩砂受热；当膨胀珍珠岩进入到下沉降仓16时，由于下沉降仓16既是集料仓又是散热仓，再经过底部的送料管18由鼓风机14吹送至成品料仓23，并由成品出料口24出料。而另一部分细颗粒膨胀珍珠岩和热烟经过水平炉体6进入旋风分离器20，细颗粒膨胀珍珠岩经过旋风分离也沉降到送料管18，由鼓风机14风吹至成品料仓23；热烟通过排烟道22由引风机25送入制品车间干燥窑26，干燥窑26的废烟气由排烟烟囱27排出。

Claims (9)

1.一种生产膨胀珍珠岩的装置，包括膨化炉，膨化炉是由立式炉体（2）、水平炉体（6），以及沉降仓构成，所述立式炉体（2）上端与水平炉体（6）的首端下方相连，所述沉降仓上端与水平炉体（6）的末端下方相连成一体，水平炉体（6）的末端连有旋风分离器（20），沉降仓下端和旋风分离器（20）下端连接在首端设有鼓风机（14）的送料管（18）上，该送料管（18）末端同成品料仓（23）相连；

所述的沉降仓是由上沉降仓（13）和倒锥状的下沉降仓（16）构成，与水平炉体（6）平行的预热炉（15）设置在上沉降仓（13）内，预热炉（15）两端在上沉降仓（13）外侧，一侧为入料口（17）、另一侧为出料口（28），出料口（28）与立式炉体（2）上设置的储料箱相应，储料箱与立式炉体（2）上设置的投料管（3）相应；旋风分离器（20）的上端通过排烟道（22）连有引风机（25）。

2.根据权利要求1所述的一种生产膨胀珍珠岩的装置，其特征在于：所述预热炉（15）是由炉体、滚带（8）、托轮（10）、托轮架、炉尾（21）、炉头（12）及驱动装置构成；预热炉（15）的炉体两端设有滚带（8），滚带（8）下方设有托轮（10）及托轮架，炉体设有驱动装置使其旋转；炉头（12）和炉尾（21）分别设置在上沉降仓（13）外露的预热炉（15）炉体两端，炉头上设有出料口（28），炉尾（21）上设有入料口（17）和排气烟囱。

3.根据权利要求1所述的一种生产膨胀珍珠岩的装置，其特征在于：所述上沉降仓（13）与预热炉（15）之间和炉头（12）、炉尾（21）与预热炉（15）炉体之间均设置有迷宫密封（9）；迷宫密封（9）的作用是：保证膨化炉炉内负压运行条件，避免沉降仓内膨胀珍珠岩外溢，保证预热炉（15）炉内温度和水蒸汽从炉尾（21）的排气烟囱排出。

4.根据权利要求3所述的一种生产膨胀珍珠岩的装置，其特征在于：预热炉（15）直径为500mm～2000mm，长度为4000mm～10000mm。

5.根据权利要求4所述的一种生产膨胀珍珠岩的装置，其特征在于：所述水平炉体（6）水平长度与预热炉（15）长度相对应，宽度大于预热炉（15）炉体的直径。

6.根据权利要求1所述的一种生产膨胀珍珠岩的装置，其特征在于：所述下沉降仓（16）内可设有空气换热器。

7.根据权利要求1所述的一种生产膨胀珍珠岩的装置，其特征在于：相应于所述入料口（17）设置有第一提升机（19）；所述储料箱包括上储料箱（29）和下储料箱（7），下储料箱（7）设在在预热炉（15）出料口（28）的下方，上储料箱（29）设在立式炉体（2）投料管（3）的上方，第二提升机（5）设置在上储料箱（29）与下储料箱（7）之间；所述投料管（3）设置有4～8个，且均布在膨化炉的立式炉体（2）外壁上，并贯穿炉体，与立式炉体（2）的膨化带（4）成40～50度角。

8.根据权利要求1所述的一种生产膨胀珍珠岩的装置，其特征在于：所述水平炉体（6）和上沉降仓（13）内衬耐火材料，并在水平炉体（6）和上沉降仓（13）外均设置保温层。

9.根据权利要求8所述的一种生产膨胀珍珠岩的装置，其特征在于：所述引风机（25）与制品车间干燥窑（26）相连接，制品车间干燥窑（26）顶部设有排烟烟囱（27）。