CN107857462A - 一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉 - Google Patents
一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供了一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，炉体内的空腔包括熔化区、澄清均化区以及作业区；熔化区、澄清均化区以及作业区的两面长高向侧墙上均设置有至少一根电极，且炉体的两面长高向侧墙上的全部电极沿炉体的长度方向交错布置；熔化区、澄清均化区以及作业区的两面长高向侧墙上设置有燃烧器；通电电极浸没在玄武岩熔液中，属内部加热，燃烧器在玄武岩熔液的上方加热，属于外部辐射加热，二者结合形成内外共同加热，从而使得窑炉内热场更加均匀，提高了玄武岩石料的熔化速率，使得玄武岩熔液温度及成分更均匀，提高了单台窑炉所产玄武岩连续纤维的产能与质量，更有利于实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及玄武岩连续纤维生产设备技术领域，尤其是涉及一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉。
背景技术
玄武岩连续纤维(简称CBF)是一种新兴的环保型无机纤维材料，具有轻质高强、耐高温、耐酸碱侵蚀、绝热隔音等优异性能，在航空航天、汽车、船舶、土建交通等领域具有广泛应用，市场前景广阔。
现今，玄武岩连续纤维的生产流程大致是：天然的玄武岩石料作为生产玄武岩连续纤维的原料由加料机投入窑炉中，被窑炉内的高温环境熔化成熔液，经进一步澄清、均化后，对流至数个作业区，每个作业区底部安装有一块或多块铂铑合金多孔漏板，玄武岩熔液在自身重力下由漏板上的漏孔中流出，由拉丝机拉高速牵引成玄武岩连续纤维。
现有的用于生产玄武岩连续纤维的窑炉的加热方式有电加热和燃烧加热两种模式。电加热模式是将电极浸没在玄武岩熔液里面，电极之间产生电流，电流流经熔液，在熔液内部直接发热，以此来熔化玄武岩石料加热熔制出合格的熔液。燃烧加热是在基本密闭的熔化炉上部空间送入燃料燃烧产生辐射热加热，将玄武岩石料熔制成合格的玄武岩熔液。
由于燃烧加热是在熔池表面加热，而玄武岩石料内含有大量的铁氧化物，透热性极差，导致窑炉内有效熔化深度极浅，制约了燃烧加热热效率和熔炉熔化效率。电加热虽然是原料内加热，但纯电加热属于冷顶炉或半冷顶炉，存在熔池表面温度低，粘度大，甚至严重结皮现象，不利于熔液内气泡的排出，不得不延长熔液在炉内的滞留时长，制约了电加热的热功效率，无法实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产，无法满足社会各领域的广泛应用对玄武岩连续纤维的需求。
因此，如何使得窑炉内热场更加均匀，提高玄武岩石料的熔化速率，使得玄武岩熔液温度及成分更均匀，提高单台窑炉所产玄武岩连续纤维的产能与质量，更有利于实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，该窑炉能够使得窑炉内热场更加均匀，提高玄武岩石料的熔化速率，使得玄武岩熔液温度及成分更均匀，提高单台窑炉所产玄武岩连续纤维的产能与质量,较大速度幅度地降低生产能耗，更有利于实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产。
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，包括炉体，所述炉体内的空腔包括熔化区、澄清均化区以及作业区；
所述熔化区、澄清均化区以及作业区在所述炉体内沿所述炉体的长度方向依次布置，所述作业区的内炉底面高于所述熔化区以及澄清均化区的内炉底面；
所述熔化区、澄清均化区以及作业区的两面长高向侧墙的位于炉内熔液上液面的设计高度之下的墙壁上均设置有至少一根电极，所述熔化区的两面长高向侧墙上的电极在炉内的长度大于所述熔化区的宽度的一半，所述澄清均化区的两面长高向侧墙上的电极在炉内的长度大于所述澄清均化区的宽度的一半，所述作业区的两面长高向侧墙上的电极在炉内的长度大于所述作业区的宽度的一半，且所述炉体的两面长高向侧墙上的全部电极沿所述炉体的长度方向交错布置；
每个所述电极的露在炉外的部分上设置有用于冷却保护电极的冷却水套；
所述熔化区、澄清均化区以及作业区的两面长高向侧墙的位于炉内熔液上液面的设计高度之上的墙壁上设置有燃烧器；
所述熔化区上方的炉顶上设置有加料口，所述澄清均化区上方的炉顶上设置有液位探测口以及液温探测口，所述澄清均化区与所述作业区的连接处上方的炉顶上设置有排烟道；
所述作业区的炉底上设置有出液槽，所述出液槽的下端出口处设置有铂铑合金漏板，所述铂铑合金漏板呈长条状，所述出液槽以及铂铑合金漏板的长度方向均与所述炉体的长度方向垂直。
优选的，所述燃烧器为天然气燃烧器。
优选的，所述液位探测口中设置有用于探测所述澄清均化区内的玄武岩熔液的液位高低的液位探针。
优选的，所述液温探测口中设置有用于探测燃烧空间温度和澄清均化区内玄武岩熔液的温度的双测点热电偶。
优选的，所述出液槽位于所述作业区的两根交错布置的电极之间的炉底上。
优选的，所述电极均为当所述电极的炉内段烧损变短后可将原炉外段继续推入炉内的可持续推进型电极。
本发明提供了一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，包括炉体，所述炉体内的空腔包括熔化区、澄清均化区以及作业区；
所述熔化区、澄清均化区以及作业区的两面长高向侧墙的位于炉内熔液上液面的设计高度之下的墙壁上均设置有至少一根电极，所述熔化区的两面长高向侧墙上的电极在炉内的长度大于所述熔化区的宽度的一半，所述澄清均化区的两面长高向侧墙上的电极在炉内的长度大于所述澄清均化区的宽度的一半，所述作业区的两面长高向侧墙上的电极在炉内的长度大于所述作业区的宽度的一半，且所述炉体的两面长高向侧墙上的全部电极沿所述炉体的长度方向交错布置；
所述熔化区、澄清均化区以及作业区的两面长高向侧墙的位于炉内熔液上液面的设计高度之上的墙壁上设置有燃烧器；
本申请中，通电电极浸没在玄武岩熔液中，属内部加热，燃烧器在玄武岩熔液的上方加热，属于外部辐射加热，二者结合形成内外共同加热，从而使得窑炉内热场更加均匀，提高了玄武岩石料的熔化速率，使得玄武岩熔液温度及成分更均匀，提高了单台窑炉所产玄武岩连续纤维的产能与质量，更有利于实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉的长宽向剖面结构示意图；
图2为图1中的用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉的长高向剖面结构示意图。
图中：1炉体，2熔化区，3澄清均化区，4作业区，5电极，6出液槽，7铂铑合金漏板，8燃烧器，10玄武岩熔液，12加料口，13排烟道，14双测点热电偶，15液位探针。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1—2，图1为本发明实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉的长宽向剖面结构示意图；图2为图1中的用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉的长高向剖面结构示意图。
本申请提供了一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，包括炉体1，所述炉体1内的空腔包括熔化区2、澄清均化区3以及作业区4；
所述熔化区2、澄清均化区3以及作业区4在所述炉体1内沿所述炉体1的长度方向依次布置，所述作业区4的内炉底面高于所述熔化区2以及澄清均化区3的内炉底面；
所述熔化区2、澄清均化区3以及作业区4的两面长高向侧墙的位于炉内熔液上液面的设计高度之下的墙壁上均设置有至少一根电极5，所述熔化区2的两面长高向侧墙上的电极5在炉内的长度大于所述熔化区2的宽度的一半，所述澄清均化区3的两面长高向侧墙上的电极5在炉内的长度大于所述澄清均化区3的宽度的一半，所述作业区4的两面长高向侧墙上的电极5在炉内的长度大于所述作业区4的宽度的一半，且所述炉体1的两面长高向侧墙上的全部电极5沿所述炉体1的长度方向交错布置；
每个所述电极5的露在炉外的部分上设置有用于冷却保护电极5的冷却水套；
所述熔化区2、澄清均化区3以及作业区4的两面长高向侧墙的位于炉内熔液上液面的设计高度之上的墙壁上设置有燃烧器8；
所述熔化区2上方的炉顶上设置有加料口12，所述澄清均化区3上方的炉顶上设置有液位探测口以及液温探测口，所述澄清均化区3与所述作业区4的连接处上方的炉顶上设置有排烟道13；
所述作业区4的炉底上设置有出液槽6，所述出液槽6的下端出口处设置有铂铑合金漏板7，所述铂铑合金漏板7呈长条状，所述出液槽6以及铂铑合金漏板7的长度方向均与所述炉体1的长度方向垂直。
在本申请中的一个实施例中，所述燃烧器8为天然气燃烧器。
在本申请中的一个实施例中，所述液位探测口中设置有用于探测所述澄清均化区3内的玄武岩熔液10的液位高低的液位探针15。
在本申请中的一个实施例中，所述液温探测口中设置有用于探测燃烧空间温度和所述澄清均化区3内玄武岩熔液10的温度的双测点热电偶14。
在本申请中的一个实施例中，所述出液槽6位于所述作业区4的两根交错布置的电极5之间的炉底上。
在本申请中的一个实施例中，所述电极5均为当所述电极的炉内段烧损变短后可将原炉外段继续推入炉内的可持续推进型电极。
所述作业区4采用特殊设计，以避免玄武岩熔液在本区域内析晶现象的产生，以保障稳定作业。
采用气电窑，在保证玄武岩熔液质量的前提下，既能降低玄武岩纤维生产所需热量的总成本，又可以降低窑炉的电极5功率，继而降低电极5表面的电流密度，起到延长电极5寿命，降低生产成本的作用。
玄武岩破碎石料经水洗和干燥后根据液位探针15的探测信号经加料口12加入熔炉熔液内，首先落入熔化区2，玄武岩石料在熔化区1400-1450℃的高温下进行熔化，熔化后的玄武岩熔体进入澄清均化区3在1450-1500℃的高温下进行澄清并均化，澄清并均化后的玄武岩熔体进入作业区4，作业区4温度调制到1300-1350℃之间，最后，玄武岩熔液在重力作用下从出液槽6流到铂铑合金漏板7上拉丝成玄武岩连续纤维，铂铑合金漏板7温度控制在1250-1350℃之间。
本发明提供了一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，包括炉体1，所述炉体1内的空腔包括熔化区2、澄清均化区3以及作业区4；
所述熔化区2、澄清均化区3以及作业区4的两面长高向侧墙的位于炉内熔液上液面的设计高度之下的墙壁上均设置有至少一根电极5，所述熔化区2的两面长高向侧墙上的电极5在炉内的长度大于所述熔化区2的宽度的一半，所述澄清均化区3的两面长高向侧墙上的电极5在炉内的长度大于所述澄清均化区3的宽度的一半，所述作业区4的两面长高向侧墙上的电极5在炉内的长度大于所述作业区4的宽度的一半，且所述炉体1的两面长高向侧墙上的全部电极5沿所述炉体1的长度方向交错布置；
所述熔化区2、澄清均化区3以及作业区4的两面长高向侧墙的位于炉内熔液上液面的设计高度之上的墙壁上设置有燃烧器8；
本申请中，通电电极5浸没在玄武岩熔液中，属内部加热，燃烧器8在玄武岩熔液的上方加热，属于外部辐射加热，二者结合形成内外共同加热，从而使得窑炉内热场更加均匀，提高了玄武岩石料的熔化速率，使得玄武岩熔液温度及成分更均匀，提高了单台窑炉所产玄武岩连续纤维的产能与质量，更有利于实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产。
本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，其特征在于，包括炉体，所述炉体内的空腔包括熔化区、澄清均化区以及作业区；
所述熔化区、澄清均化区以及作业区在所述炉体内沿所述炉体的长度方向依次布置，所述作业区的内炉底面高于所述熔化区以及澄清均化区的内炉底面；
所述熔化区、澄清均化区以及作业区的两面长高向侧墙的位于炉内熔液上液面的设计高度之下的墙壁上均设置有至少一根电极，所述熔化区的两面长高向侧墙上的电极在炉内的长度大于所述熔化区的宽度的一半，所述澄清均化区的两面长高向侧墙上的电极在炉内的长度大于所述澄清均化区的宽度的一半，所述作业区的两面长高向侧墙上的电极在炉内的长度大于所述作业区的宽度的一半，且所述炉体的两面长高向侧墙上的全部电极沿所述炉体的长度方向交错布置；
每个所述电极的露在炉外的部分上设置有用于冷却保护电极的冷却水套；
所述熔化区、澄清均化区以及作业区的两面长高向侧墙的位于炉内熔液上液面的设计高度之上的墙壁上设置有燃烧器；
所述熔化区上方的炉顶上设置有加料口，所述澄清均化区上方的炉顶上设置有液位探测口以及液温探测口，所述澄清均化区与所述作业区的连接处上方的炉顶上设置有排烟道；
所述作业区的炉底上设置有出液槽，所述出液槽的下端出口处设置有铂铑合金漏板，所述铂铑合金漏板呈长条状，所述出液槽以及铂铑合金漏板的长度方向均与所述炉体的长度方向垂直。
2.根据权利要求1所述的用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，其特征在于，所述燃烧器为天然气燃烧器。
3.根据权利要求2所述的用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，其特征在于，所述液位探测口中设置有用于探测所述澄清均化区内的玄武岩熔液的液位高低的液位探针。
4.根据权利要求3所述的用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，其特征在于，所述液温探测口中设置有用于探测燃烧空间温度和澄清均化区内玄武岩熔液的温度的双测点热电偶。
5.根据权利要求4所述的用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，其特征在于，所述出液槽位于所述作业区的两根交错布置的电极之间的炉底上。
6.根据权利要求5所述的用于生产玄武岩连续纤维的气电窑炉，其特征在于，所述电极均为当所述电极的炉内段烧损变短后可将原炉外段继续推入炉内的可持续推进型电极。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |