CN103043936B - 膨胀珍珠岩矿砂预热炉及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉，包括投料装置、预热装置、支撑结构、燃烧装置及引风装置；其中投料装置包括投料口及料勺；预热装置包括螺旋板、内筒、中筒及外筒；支撑结构包括机架、驱动轮、支撑轮及驱动电机；燃烧装置包括前盖及燃烧器；引风装置包括后盖、外置引风机及管道。工作方法：预热装置旋转后点燃燃烧器，加热腔内的温度均匀；加热预热装置的内加热腔和外加热腔，矿砂导入内加热腔，通过壁面的热辐射和热传导将矿砂预热；矿砂进入外加热腔内并向尾部运动。优越性：矿砂先后进入两个加热腔，高效的利用了加热的热量，相比单腔体预热减少了预热时间，提高了能量利用率，珍珠岩矿砂在两个预热腔内的滚动预热，保证了矿砂预热的温度均匀性。

Description

膨胀珍珠岩矿砂预热炉及其工作方法

(一)技术领域：

本发明涉及一种珍珠岩矿砂的预热设备及其工作方法，适用于膨胀珍珠岩生产过程中作为膨胀装置的配套设备使用。

(二)背景技术：

生产膨胀珍珠岩时，需要将珍珠岩矿砂预热到300-450℃左右，将矿砂内含有的结晶水蒸发掉一部分，使其达到适合膨胀的要求后，再投入膨胀炉进行膨胀，预热的效果直接影响珍珠岩的膨胀质量。预热炉出料口矿砂的含水量低，会造成矿砂的过热，导致矿砂不能膨胀无法使用；预热炉出料口矿砂含水量高，会造成膨胀不好无法满足使用要求。由于不同产地矿砂的粒径分布及含水量有很大差别，预热炉能够控制预热时间及预热温度显得尤为重要。膨胀珍珠岩目前采用的预热炉分内燃式和外燃式两种，内燃式预热炉比较节能，但由于火焰和矿砂有部分接触，造成部分矿砂预热过度，影响膨胀；外燃式预热炉热效率低，温度调节困难，很难控制预热温度。因此有必要开发一种新型的膨胀珍珠岩预热设备，既能降低能耗，又能保证预热的质量。

经对现有技术文献检索发现，中国专利公开号为：CN2898743，名称为：一种新型膨胀珍珠岩的预热生产装置，包括由炉底内座、辐射管、燃烧嘴、炉底外座、耐火材料圈、隔热层、炉外壳、布料器以及上置的内热预热器、下置的集料器组成，其特征是：炉底内座上辐射管内下端燃烧嘴与热源连接；内热预热器水平横装于炉上部与炉上辐射锥管出风弯头连接；集料器内、外半环分别与炉底内座、炉底外座连接；环状布料器安装于炉上辐射锥管上端外面。该装置的结构和特点无法实现内加热腔和外加热腔的综合加热，导致部分热量会通过外保温材料散失在大气中，导致热量的浪费，同时无法根据矿砂含水量控制预热温度和预热时间。

经对现有技术文献检索发现，中国专利公开号为：CN202164239U，名称为：一种新型膨胀珍珠岩的预热生产装置，包括预热炉、膨胀炉、连接预热炉和膨胀炉进料仓的输料管、热交换器和引风管，所述预热炉包括可旋转炉体和外密封保温体，可旋转炉体设置在外密封保温体内部，外密封保温体的两端设置有与旋转炉体内腔相通的投料口、出料口，出料口通过输料管和膨胀炉的进料仓连接，热交换器设置在膨胀炉的出口位置，引风管一端与热交换器连接，另一端位于外密封保温体内腔的底部。该发明将膨胀炉工作中排出的废气余热引入到预热炉内，对矿砂进行预热，省去了矿砂预热阶段所需的燃料，大大节约了能源，同时提高了膨胀系统的燃料利用率。该装置的结构和特点利用了热交换器将预热炉入口空气预热，但由于换热器表面容易积存微小的膨胀珍珠岩颗粒，易造成换热效率下降，经过一段时间后导致换热器无法正常工作；该装置的结构和特点无法控制预热温度和预热的时间。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉及其工作方法，能够控制预热温度及预热时间，提高珍珠岩在膨胀前的预热质量，节约能源，提高产品质量。原料矿砂入炉后通过精确的控制燃气的流量及空气的配比比例，控制预热炉转动的频率，以控制不同原料矿砂预热温度及预热时间，保证矿砂预热后结晶水的含量满足膨胀的要求；避免了内燃式火焰和矿砂部分接触，造成矿砂预热过度，膨胀效果差；避免了外燃式热效率低，温度调节困难，难以控制预热温度，防止温度不稳定造成大量的膨胀珍珠岩矿砂无法使用。

本发明的技术方案：一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉，其特征在于它包括投料装置、预热装置、支撑结构、燃烧装置及引风装置；其中投料装置包括投料口及料勺；预热装置包括螺旋板、内筒、中筒及外筒；支撑结构包括机架、驱动轮、支撑轮及驱动电机；燃烧装置包括前盖及燃烧器；引风装置包括后盖、外置引风机及管道；所述内筒和中筒构成内加热腔，中筒和外筒构成外加热腔，内加热腔出口与外加热腔入口相连，外加热腔的出口为出料口；所述投料口位于内加热腔的入口处；所述料勺安装于投料口和内加热腔的进料口之间；所述螺旋板包括内筒导料螺旋板和外筒导料螺旋板，内筒导料螺旋板焊接在内筒外壁上，外筒导料螺旋板焊接在外筒内壁上，二者螺旋方向相反；所述预热装置安放在支撑轮上；所述支撑轮与驱动轮连接；所述驱动轮与驱动电机连接；所述支撑轮和驱动轮安装在机架上；所述前盖安装在预热装置的前端；所述燃烧器固定在前盖位置；所述后盖安装在预热装置的后端；所述外置引风机通过管道与后盖连接。

所述支撑轮和驱动轮安装在机架上。

所述外筒的外侧缠绕有隔热层。

所述预热装置通过固定在预热装置表面的托圈安放在支撑轮上。

所述投料装置的投料口与料仓提升机连接。

所述螺旋板高度8±0.2mm。

一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)预热装置旋转后点燃燃烧器，燃烧热量通过引风机负压的引导，使加热腔内的温度均匀，并把烟气排出炉外；

(2)内筒受热后，热量向外扩散，加热预热装置的内加热腔和外加热腔，预热装置旋转时通过料勺将投料装置投料口的矿砂导入内加热腔，通过壁面的热辐射和热传导将矿砂预热；

(3)矿砂运动到预热装置前部时，进入外加热腔内并向尾部运动，最后沿尾部出料口排出。

所述投料装置投料口与料仓提升机连接，提升机提升上来的矿砂均匀导入到投料口，并通过旋转的料勺的转动进入到预热装置，投料口采用钢板制作与料勺连接。

所述内筒导料螺旋板和外筒导料螺旋板分别焊接在内筒外壁面和外筒内壁面上，预热装置分为内加热腔和外加热腔，筒壁面由于受到辐射和热传导的方式均匀受热，矿砂随着炉体的转动首先在内加热腔内预热，随着内筒导料螺旋板的转动最后进入外加热腔继续预热，蒸发掉附着在矿砂表面的游离水。

所述预热装置外表面安装托圈，通过螺栓固定，托圈采用锻钢制作；托圈的下部支撑采用支撑轮支撑整个装置的重量，支撑轮固定在机架上并与驱动轮相连，驱动电机带动驱动轮转动，从而带动整个装置的转动；所述驱动电机采用变频装置，根据矿砂含水量的多少改变电机的频率，调节驱动轮的转速调整矿砂预热的时间。

所述燃烧器固定在预热装置前盖处，通过脉冲点火器点火燃烧；所述预热装置内筒内进口位置设置火焰传感器，当火焰熄灭时产生报警信号反馈给监测平台；所述燃烧器连接管道上设置调节阀，根据筒体的温度调整燃气流量的大小，对内加热腔和外加热腔的温度进行控制。

所述引风机放置在地面上，负压段通过管道使用法兰连接固定在后盖板上；所述引风机出口处设置燃气泄露传感器，当火焰熄灭或燃烧不充分时给出报警信号，关闭燃气阀门或者调整风机的风量。

本发明的工作原理：该装置炉体旋转后点燃燃烧器，燃烧热量通过尾部的集烟箱负压的引导，使加热室内的温度均匀，并把烟气排出炉外。内筒受热后，热量向外扩散，加热两个预热腔，炉体旋转时通过尾部料勺将矿砂导入内加热腔内，矿砂运动到炉体前部时，进入外加热腔内并向尾部流动，最后沿尾部出料口排出。该装置可调节炉体的旋转速度控制矿砂在炉内的预热时间，转速快时矿砂预热的时间就短，通过与用气量的调节控制炉内的温度，配合炉体转速可适用不同含水量珍珠岩矿砂的预热需求。该装置通过内加热腔和外加热腔的优化设计，最大限度的降低了能耗，与单腔体比较减少了热量损失，提高能源利用率。

本发明各部件的作用：所述的投料口采用钢板制作，用于将前段工序的矿砂流入到投料口侧。

所述的料勺采用4组3面钢板焊接的勺子状装置，随着预热炉体的转动，将矿砂导入内筒。

所述的导料螺旋板采用钢板制作螺旋状，焊接在内筒和外筒上，用于将矿砂限制在螺旋板中间，随着炉体的转动将矿砂按一定方向输送。

所述的内筒采用高温耐火钢制作，导料螺旋板焊接在内筒外侧。

所述的中筒采用普通耐火钢制作，与上述内筒构成内加热腔；与下述外筒构成外加热腔。

所述的外筒采用普通耐火钢制作，外筒导料螺旋板焊接在外筒内侧，但是其螺旋方向与内筒导料螺旋板螺旋方向相反，以实现矿砂在炉体内部实现折返输送。

所述的隔热层采用岩棉作为保温材料，缠缚在预热炉的外筒外侧，减少热量的散失，节约燃料。

所述的托圈采用锻钢制作，用于固定预热装置，保证预热装置的稳定性。

所述的支撑轮安装在炉体支架上，预热装置通过托圈放到支撑轮上，支撑轮通过托圈起到支撑预热装置的作用，4个支撑轮中有一个支撑轮与驱动轮相连。

所述的驱动轮通过驱动电机驱动，带动放置在上面的托圈及预热炉体的旋转，通过变频调速调整转动速度，实现对预热炉转速的控制，使进入预热炉内的的矿砂在内腔室和外腔室内的停留时间得到控制，与预热温度相配合，达到矿砂的均匀受热，保证预热的要求。

所述的电机用于带动驱动轮的转动，提供驱动的动力，同时可根据矿砂的粒径分布和含水量调整电机的转速。

所述的燃烧器固定在预热炉的前盖位置，燃烧器在一定的燃气和燃烧风混合后，通过电子点火后燃烧，提供预热所需的热量。

所述的风机用于炉内引风，保证炉内有一定的风速，使炉内的温度均匀分布，同时将燃烧废气和矿砂中的多余水汽和粉尘引至炉外，避免燃气的积存到达爆炸极限引发事故。

本发明的优越性：(1)该装置通过内外加热腔预热矿砂，有效的利用内加热腔散发到外加热腔的热量，最大限度的利用了能量，同时根据支撑预热炉炉身驱动机构的转速调整，可以控制矿砂预热的时间，有效的控制矿砂的含水量；通过热辐射及热传导的散热方式，保证预热炉内矿砂温度均匀，避免了温度不均匀造成的预热效果较差带来的膨胀失效的不利影响；(2)通过设备自动化化的控制手段，调节预热炉转动的频率，控制珍珠岩矿砂在预热炉内的预热时间；(3)矿砂先后进入两个加热腔，高效的利用了加热的热量，相比单腔体预热减少了预热时间，提高了能量利用率，珍珠岩矿砂在两个预热腔内的滚动预热，保证了矿砂预热的温度均匀性；(4)通过燃气流量与空气流量的控制，保证燃气燃烧的充分，最大限度的降低了能耗；(5)采用燃气报警装置，并通过预热炉内温度控制器与天然气电磁阀联锁，防止火焰熄灭燃气外漏造成爆炸；当燃气报警装置发出报警信号时，可人工干预关闭燃气管道，同时温度控制器检测到温度降低，发出信号关闭燃气电磁阀，双重保护避免燃气泄露。

(四)附图说明：

图1为本发明所涉膨胀珍珠岩矿砂预热炉的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

其中：1为机架、2为外筒、3为中筒、4为内筒、5为螺旋板、6为前盖、7为后盖、8为投料口、9为出料口、10为托圈、11为料勺、12为隔热层、13为驱动轮、14为支撑轮、15为驱动电机、16为管道、17为燃烧器。

(五)具体实施方式：

实施例：一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉(见图1、图2、图3)，其特征在于它包括投料装置、预热装置、支撑结构、燃烧装置及引风装置；其中投料装置包括投料口8及料勺11；预热装置包括螺旋板5、内筒4、中筒3及外筒2；支撑结构包括驱动轮13、支撑轮14及驱动电机15；燃烧装置包括前盖6及燃烧器17；引风装置包括后盖7、外置引风机及管道16；所述内筒4和中筒3构成内加热腔，中筒3和外筒2构成外加热腔，内加热腔出口与外加热腔入口相连，外加热腔的出口为出料口9；所述投料口8位于内加热腔的入口处；所述料勺11安装于投料口8和内加热腔的进料口之间；所述螺旋板5包括内筒导料螺旋板和外筒导料螺旋板，内筒导料螺旋板焊接在内筒4外壁上，外筒导料螺旋板焊接在外筒2内壁上，二者螺旋方向相反；所述预热装置安放在支撑轮14上；所述支撑轮14与驱动轮13连接；所述驱动轮13与驱动电机15连接；所述前盖6安装在预热装置的前端；所述燃烧器17固定在前盖6位置；所述后盖7安装在预热装置的后端；所述外置引风机通过管道16与后盖7连接。

所述支撑轮14和驱动轮13安装在机架1上。

所述外筒2的外侧缠绕有隔热层12。

所述预热装置通过固定在预热装置表面的托圈10安放在支撑轮14上。

所述投料装置的投料口8与料仓提升机连接。

所述螺旋板5高度8mm。

一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)预热装置旋转后点燃燃烧器17，燃烧热量通过引风机负压的引导，使加热腔内的温度均匀，并把烟气排出炉外；

(2)内筒4受热后，热量向外扩散，加热预热装置的内加热腔和外加热腔，预热装置旋转时通过料勺11将投料装置投料口8的矿砂导入内加热腔，通过壁面的热辐射和热传导将矿砂预热；

(3)矿砂运动到预热装置前部时，进入外加热腔内并向尾部运动，最后沿尾部出料口9排出。

所述投料装置投料口8与料仓提升机连接，提升机提升上来的矿砂均匀导入到投料口8，并通过旋转的料勺11的转动进入到预热装置，投料口8采用钢板制作与料勺连接。

所述内筒导料螺旋板和外筒导料螺旋板分别焊接在内筒4外壁面和外筒2内壁面上，预热装置分为内加热腔和外加热腔，筒壁面由于受到辐射和热传导的方式均匀受热，矿砂随着炉体的转动首先在内加热腔内预热，随着内筒导料螺旋板的转动最后进入外加热腔继续预热，蒸发掉附着在矿砂表面的游离水。

所述预热装置外表面安装托圈10，通过螺栓固定，托圈10采用锻钢制作；托圈10的底部支撑采用支撑轮14支撑整个装置的重量，支撑轮14固定在机架1上，并与驱动轮13相连，驱动电机15带动驱动轮13转动，从而带动整个装置的转动；所述驱动电机15采用变频装置，根据矿砂含水量的多少改变电机的频率，调节驱动轮13的转速调整矿砂预热的时间。

所述燃烧器17固定在预热装置前盖6处，通过脉冲点火器点火燃烧；所述预热装置在内筒4内进口位置设置火焰传感器，当火焰熄灭时产生报警信号反馈给监测平台；所述燃烧器17在连接管道上设置调节阀，根据筒体的温度调整燃气流量的大小，对内加热腔和外加热腔的温度进行控制。

所述外置引风机放置在地面上，负压段通过管道16使用法兰连接固定在后盖7板上；所述外置引风机出口处设置燃气泄露传感器，当火焰熄灭或燃烧不充分时给出报警信号，关闭燃气阀门或者调整风机的风量。

Claims (10)

1.一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉，其特征在于它包括投料装置、预热装置、支撑结构、燃烧装置及引风装置；其中投料装置包括投料口及料勺；预热装置包括螺旋板、内筒、中筒及外筒；支撑结构包括机架、驱动轮、支撑轮及驱动电机；燃烧装置包括前盖及燃烧器；引风装置包括后盖、外置引风机及管道；所述内筒和中筒构成内加热腔，中筒和外筒构成外加热腔，内加热腔出口与外加热腔入口相连，外加热腔的出口为出料口；所述投料口位于内加热腔的入口处；所述料勺安装于投料口和内加热腔的进料口之间；所述螺旋板包括内筒导料螺旋板和外筒导料螺旋板，内筒导料螺旋板焊接在内筒外壁上，外筒导料螺旋板焊接在外筒内壁上，二者螺旋方向相反；所述预热装置安放在支撑轮上；所述支撑轮与驱动轮连接；所述驱动轮与驱动电机连接；所述支撑轮和驱动轮安装在机架上；所述前盖安装在预热装置的前端；所述燃烧器固定在前盖位置；所述后盖安装在预热装置的后端；所述外置引风机通过管道与后盖连接。

2.根据权利要求1所述一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉，其特征在于所述支撑轮和驱动轮安装在机架上。

3.根据权利要求1所述一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉，其特征在于所述外筒的外侧缠绕有隔热层。

4.根据权利要求1所述一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉，其特征在于所述预热装置通过固定在预热装置表面的托圈安放在支撑轮上。

5.根据权利要求1所述一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉，其特征在于所述投料装置的投料口与料仓提升机连接。

6.根据权利要求1所述一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉，其特征在于所述螺旋板高度8±0.2mm。

7.一种根据权利要求1所述膨胀珍珠岩矿砂预热炉的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)预热装置旋转后点燃燃烧器，燃烧热量通过引风机负压的引导，使加热腔内的温度均匀，并把烟气排出炉外；

(2)内筒受热后，热量向外扩散，加热预热装置的内加热腔和外加热腔，预热装置旋转时通过料勺将投料装置投料口的矿砂导入内加热腔，通过壁面的热辐射和热传导将矿砂预热；

(3)矿砂运动到预热装置前部时，进入外加热腔内并向尾部运动，最后沿尾部出料口排出。

8.根据权利要求7所述一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉的工作方法，其特征在于所述投料装置投料口与料仓提升机连接，提升机提升上来的矿砂均匀导入到投料口，并通过旋转的料勺的转动进入到预热装置，投料口采用钢板制作与料勺连接。

9.根据权利要求7所述一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉的工作方法，其特征在于所述内筒导料螺旋板和外筒导料螺旋板分别焊接在内筒外壁面和外筒内壁面上，预热装置分为内加热腔和外加热腔，筒壁面由于受到辐射和热传导的方式均匀受热，矿砂随着炉体的转动首先在内加热腔内预热，随着内筒导料螺旋板的转动最后进入外加热腔继续预热，蒸发掉附着在矿砂表面的游离水。

10.根据权利要求7所述一种膨胀珍珠岩矿砂预热炉的工作方法，其特征在于所述预热装置外表面安装托圈，通过螺栓固定，托圈采用锻钢制作；托圈的底部支撑采用支撑轮支撑整个装置的重量，支撑轮固定在机架上并与驱动轮相连，驱动电机带动驱动轮转动，从而带动整个装置的转动；所述驱动电机采用变频装置，根据矿砂含水量的多少改变电机的频率，调节驱动轮的转速调整矿砂预热的时间；

所述燃烧器固定在预热装置前盖处，通过脉冲点火器点火燃烧；所述预热装置在内筒内进口位置设置火焰传感器，当火焰熄灭时产生报警信号反馈给监测平台；所述燃烧器在连接管道上设置调节阀，根据筒体的温度调整燃气流量的大小，对内加热腔和外加热腔的温度进行控制；

所述引风机放置在地面上，负压段通过管道使用法兰连接固定在后盖板上；所述引风机出口处设置燃气泄露传感器，当火焰熄灭或燃烧不充分时给出报警信号，关闭燃气阀门或者调整风机的风量。