CN108658431A - 一种用于生产玄武岩连续纤维且炉底强制保温的窑炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于生产玄武岩连续纤维且炉底强制保温的窑炉，窑炉的炉底包括耐火材料层、耐火保温材料层与钢质炉壳，耐火材料层、耐火保温材料层与钢质炉壳由炉内到炉外依次布置，二氧化锡电极预埋在耐火材料层与耐火保温材料层之间；本申请通过对二氧化锡电极通电加热来提高窑炉的内底处的温度，使窑炉的内底处的玄武岩熔液温度高于析晶温度，避免熔液析晶的产生，如此既能消除窑炉内底处析晶的可能性，又能增加窑炉内的熔液液深，增大窑炉的生产能力。

Description

一种用于生产玄武岩连续纤维且炉底强制保温的窑炉
技术领域
本发明涉及工业窑炉技术领域，尤其是涉及一种用于生产玄武岩连续纤维且炉底强制保温的窑炉。
背景技术
玄武岩熔液(硅酸盐)析晶是影响窑炉工作稳定性的重要因素，而窑炉内底处是熔液温度较低的地方，属于熔液析晶的危险区域，玄武岩熔液在1240℃～1270℃的温度范围内容易析晶，当窑炉内底处的玄武岩熔液温度处于析晶温度范围内时容易导致析晶。
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且炉底强制保温的窑炉。
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且炉底强制保温的窑炉，所述窑炉包括炉底、炉侧墙以及炉顶；
所述炉底包括用于与玄武岩熔液直接接触的耐火材料层、用于主保温兼顾耐火的耐火保温材料层以及钢质炉壳，所述耐火材料层、所述耐火保温材料层与钢质炉壳由炉内到炉外依次布置；
所述炉底中预埋有二氧化锡电极，所述二氧化锡电极设置在所述耐火材料层与所述耐火保温材料层之间，所述二氧化锡电极的预埋在所述炉底中的部分由所述耐火材料层覆盖着以防所述二氧化锡电极露出在所述窑炉的内炉腔中与玄武岩熔液发生直接接触，所述二氧化锡电极的预埋在所述炉底中的部分由所述耐火保温材料层从下方承托包裹着以对所述二氧化锡电极所产的热量进行保温集热防外泄；
所述二氧化锡电极的露出在所述炉底之外的部分上设置有用于冷却保护二氧化锡电极的冷却水套；
所述二氧化锡电极的用于与外界电源电连接供电的接电端露在所述炉底之外。
优选的，所述耐火材料层具体为致密氧化锆砖砌层。
优选的，所述耐火保温材料层具体为轻质莫来石保温砖砌层。
优选的，所述二氧化锡电极的形状为板状。
优选的，所述窑炉内的炉腔包括熔化区、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窑炉内沿所述窑炉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炉底中均预埋有二氧化锡电极。
本发明提供了一种用于生产玄武岩连续纤维且炉底强制保温的窑炉，所述窑炉的炉底包括耐火材料层、耐火保温材料层与钢质炉壳，所述耐火材料层、所述耐火保温材料层与钢质炉壳由炉内到炉外依次布置，所述二氧化锡电极预埋在所述耐火材料层与所述耐火保温材料层之间；本申请通过对二氧化锡电极通电加热来提高窑炉的内底处的温度，使窑炉的内底处的玄武岩熔液温度高于析晶温度，避免熔液析晶的产生，如此既能消除窑炉内底处析晶的可能性，又能增加窑炉内的熔液液深，增大窑炉的生产能力。
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且炉底强制保温的窑炉的炉底的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维且炉底强制保温的窑炉的长宽向剖面结构示意图；
图3为图2中的窑炉的长高向剖面结构示意图。
图中：1窑炉，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；
16耐火材料层，17耐火保温材料层，18钢质炉壳，19二氧化锡电极，20炉底。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”，可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征的正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参考图1—3，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且炉底强制保温的窑炉的炉底的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维且炉底强制保温的窑炉的长宽向剖面结构示意图；图3为图2中的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且炉底强制保温的窑炉，所述窑炉包括炉底20、炉侧墙以及炉顶；
所述炉底20包括用于与玄武岩熔液直接接触的耐火材料层16、用于主保温兼顾耐火的耐火保温材料层17以及钢质炉壳18，所述耐火材料层16、所述耐火保温材料层17与钢质炉壳18由炉内到炉外依次布置；
所述炉底20中预埋有二氧化锡电极19，所述二氧化锡电极19设置在所述耐火材料层16与所述耐火保温材料层17之间，所述二氧化锡电极19的预埋在所述炉底20中的部分由所述耐火材料层16覆盖着以防所述二氧化锡电极19露出在所述窑炉的内炉腔中与玄武岩熔液发生直接接触，所述二氧化锡电极19的预埋在所述炉底20中的部分由所述耐火保温材料层17从下方承托包裹着以对所述二氧化锡电极19所产的热量进行保温集热防外泄；
所述二氧化锡电极19的露出在所述炉底20之外的部分上设置有用于冷却保护二氧化锡电极19的冷却水套；
所述二氧化锡电极19的用于与外界电源电连接供电的接电端露在所述炉底20之外。
在本申请中的一个实施例中，所述耐火材料层16具体为致密氧化锆砖砌层。
在本申请中的一个实施例中，所述耐火保温材料层17具体为轻质莫来石保温砖砌层。
在本申请中的一个实施例中，所述二氧化锡电极19的形状为板状。
在本申请中的一个实施例中，所述窑炉1内的炉腔包括熔化区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在所述窑炉1内沿所述窑炉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的炉底20中均预埋有二氧化锡电极19。
二氧化锡电极19是一种陶瓷材料，它具有化学稳定性好、耐火温度高、热膨胀系数小等优点，在1500℃以下可以稳定工作，且二氧化锡电极19具有负的电导体特性，即它的电阻随温度升高而降低，在400℃时，其电阻率为0.8～1.2(Ω·cm)，而在1000℃时,其电阻率为0.0025～0.0045(Ω·cm)。
二氧化锡电极19设置在所述耐火材料层16与所述耐火保温材料层17之间，所述二氧化锡电极19的预埋在所述炉底20中的部分由所述耐火材料层16覆盖着以防所述二氧化锡电极19露出在所述窑炉的内炉腔中与玄武岩熔液发生直接接触，所述二氧化锡电极19的预埋在所述炉底20中的部分由所述耐火保温材料层17从下方承托包裹着以对所述二氧化锡电极19所产的热量进行保温集热防外泄，如此可以保证二氧化锡电极19所处的环境温度在1000℃左右，并进而导致其电阻率较低，可以通过低电压高电流的安全方式对二氧化锡电极19通电，并通过调节功率大小进而实现调节二氧化锡电极19所产的热量多少，进而对窑炉的炉底20加热，使窑炉内底处的玄武岩熔液温度高于析晶温度，避免熔液析晶的产生。
本发明提供了一种用于生产玄武岩连续纤维且炉底强制保温的窑炉，所述窑炉的炉底20包括耐火材料层16、耐火保温材料层17以及钢质炉壳18，所述耐火材料层16、所述耐火保温材料层17与钢质外壳由炉内到炉外依次布置，所述二氧化锡电极19预埋在所述耐火材料层16与所述耐火保温材料层17之间；本申请通过对二氧化锡电极19通电加热来提高窑炉的内底处的温度，使窑炉的内底处的玄武岩熔液温度高于析晶温度，避免熔液析晶的产生，如此既能消除窑炉内底处析晶的可能性，又能增加窑炉内的熔液液深，增大窑炉的生产能力。
本申请提供了一种用于生产玄武岩连续纤维且炉底强制保温的窑炉，所述窑炉1内的炉腔包括熔化区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在所述窑炉1内沿所述窑炉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，且所述窑炉1的两面长高向侧墙上的全部电极5沿所述窑炉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窑炉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加入窑炉熔液内，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，熔化后的玄武岩熔液进入澄清均化区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液进入作业区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窑炉，所述窑炉1内的炉腔包括熔化区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，且所述窑炉1的两面长高向侧墙上的全部电极5沿所述窑炉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 (5)

1.一种用于生产玄武岩连续纤维且炉底强制保温的窑炉，其特征在于，所述窑炉包括炉底、炉侧墙以及炉顶；
所述炉底包括用于与玄武岩熔液直接接触的耐火材料层、用于主保温兼顾耐火的耐火保温材料层以及钢质炉壳，所述耐火材料层、所述耐火保温材料层与钢质炉壳由炉内到炉外依次布置；
所述炉底中预埋有二氧化锡电极，所述二氧化锡电极设置在所述耐火材料层与所述耐火保温材料层之间，所述二氧化锡电极的预埋在所述炉底中的部分由所述耐火材料层覆盖着以防所述二氧化锡电极露出在所述窑炉的内炉腔中与玄武岩熔液发生直接接触，所述二氧化锡电极的预埋在所述炉底中的部分由所述耐火保温材料层从下方承托包裹着以对所述二氧化锡电极所产的热量进行保温集热防外泄；
所述二氧化锡电极的露出在所述炉底之外的部分上设置有用于冷却保护二氧化锡电极的冷却水套；
所述二氧化锡电极的用于与外界电源电连接供电的接电端露在所述炉底之外。
2.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，所述耐火材料层具体为致密氧化锆砖砌层。
3.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，所述耐火保温材料层具体为轻质莫来石保温砖砌层。
4.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，所述二氧化锡电极的形状为板状。
5.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，所述窑炉内的炉腔包括熔化区、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窑炉内沿所述窑炉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炉底中均预埋有二氧化锡电极。
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