CN109081599A - 一种用于生产玄武岩纤维的窑炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生产玄武岩纤维的窑炉，其具有长度方向沿第一方向延伸的成型区，该成型区具有供玄武岩熔液流通的主料道，在成型区的宽度方向的一侧设置有耳池，该耳池具有连通主料道的次料道；在成型区的底部设置有第一漏板，在耳池的底部设置有第二漏板；在成型区的宽度方向的侧壁上设置有第一电加热器，该第一电加热器设置在熔液设定液面之下；在成型区的顶部或宽度方向的侧壁两者中至少之一者设置有第一火焰加热器，第一火焰加热器设置在熔液设定液面之上。采用本发明后，玄武岩熔液会有部分进入到耳池中，在同样数量漏板的情况下，可以有效地减少成型区的长度，减少玄武岩熔液的流动距离，保证了玄武岩纤维的质量。

Description

一种用于生产玄武岩纤维的窑炉

技术领域

本发明涉及玄武岩纤维的生产设施，属于无机非金属材料的加工设备领域。

背景技术

玄武岩是一种火山熔岩，具有较好的化学稳定性和热稳定性。玄武岩熔化不同于玻璃生产中的配合料熔化过程，它没有硅酸盐反应以及净化澄清过程。同一产地的玄武岩的化学成份相对稳定，但成分含量有波动。

由玄武岩制成的纤维具有热稳定性好，耐腐蚀性好，拉伸强度高，弹性模量高等优良性能，已应用于造船、汽车、航天、航空、建筑等诸多领域，具有广泛的应用前景。我国玄武岩矿储藏量大，生产玄武岩连续纤维的原料资源丰富。但由于玄武岩是一种难熔材料，熔体黑度高，导热性差，易析晶等特点，现有生产玄武岩连续纤维的生产设备规模小、产能低、能耗高，产品质量不稳定，使得玄武岩纤维应用领域受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维的生产设备，以改善和提高生产玄武岩连续纤维的生产工艺，增加生产规模，提高生产玄武岩纤维的质量。具体的技术方案为：

一种用于生产玄武岩纤维的窑炉，其特征在于，具有长度方向沿第一方向延伸的成型区，该成型区具有供玄武岩熔液流通的主料道，在成型区的宽度方向的一侧且仅在一侧设置有耳池，该耳池具有连通上述主料道的次料道；在成型区的底部设置有第一漏板，在耳池的底部设置有第二漏板；在成型区的宽度方向的侧壁上设置有第一电加热器，该第一电加热器设置在熔液设定液面之下；在成型区的顶部或宽度方向的侧壁两者中至少之一者设置有第一火焰加热器，第一火焰加热器设置在熔液设定液面之上。

本发明中，在成型区的宽度方向的一侧设置了耳池，通过耳池扩大了漏板在宽度方向上的布置数量，避免了传统的漏板只能沿一条直线进行布置，窑炉要想扩大生产规模，就只能将成型区延长，但成型区的延长导致玄武岩熔液的流道加长，使得对其温度的控制难度加大，同时由于流道的加长，随着不断地经过漏板，使主料道中的玄武岩熔液的流量持续减少，导致各漏板上的玄武岩熔液的高度不同，造成所生产的玄武岩纤维的质量差异较大。

采用本发明后，玄武岩熔液会有部分进入到耳池中，并通过耳池中的第二漏板形成纤维，在设置耳池后，在同样数量漏板的情况下，可以有效地减少成型区的长度，减少玄武岩熔液的流动距离，使各耳池中的玄武岩熔液的高度趋向于一致，可以保证玄武岩熔液的高度在设顶的范围内，在有利于纤维质量的一致性的同时，还保证了产品质量。

设置耳池后，各耳池内的第二漏板相互独立，在生产时，受到其它耳池内的第二漏板的影响较少，尤其是其中的一个耳池出现故障后，可以封闭该耳池的次料道，这对其余的第二漏板以及第一漏板的正常生产所造成的影响非常小，可以通过调整进入到主流道内的玄武岩熔液的流量来保持各正常生产区域内的液面高度的稳定，保证了设备的高效生产。

在保持现有成型区长度、甚至在适当减少成型区长度的情况下，设置耳池后，可以大幅度地提高第二漏板的装配量，由此提高单体窑炉的产量。在单体窑炉产量提高的情况下，有利于能耗的减少，从而降低生产成本。

仅在成型区的一侧设置耳池，以便于在成型区的另外一侧布置足量的第一电加热器和第一火焰加热器，以保证玄武岩熔液的温度控制在设定的范围内。根据到玄武岩熔体的特性，此布置可以得到高温的温度均匀的高质量熔体，满足连续拉丝要求。

进一步，在成型区的长度方向的一端连接有熔化池，该熔化池具有一熔化腔，该熔化腔连通成型区的主料道；在熔化池的侧壁上设置有第二电加热器，该第二电加热器设置在熔液设定液面之下；在熔化池的侧壁或顶部两者中至少之一者设置有第二火焰加热器，第二火焰加热器设置在熔液设定液面之上。

设置独立的熔化池，可以方便地对熔化池内的原料进行处理，以适应后道的第一漏板和第二漏板数量的变化。

进一步，在熔化腔与主料道之间设有一隔墙，该隔墙的底部设置有连通熔化腔与主料道的熔体流液洞。该隔墙将熔化腔与主料道隔开，形成两个相对独立的区域，最大限度地减少两个区域内物料温度的相互干扰，以便于分别对两个区域内的物料进行温度的调控，尤其是对于临近熔化腔的主料道中的玄武岩熔液的温度控制。

在一实施例中，成型区的内侧底面包括上升段和水平段，沿玄武岩熔液的流动方向，该上升段位于上游，水平段位于下游，上升段朝向熔化池的一端经熔体流液洞连通熔化腔。该设置采用缓慢的上升段，减少熔体的死角，避免熔体析晶。在水平段尽量减少液深，方便提高熔体温度，并且熔体流速加快，亦可有效避免熔体在死角析晶。

在一实施例中，为保证成型区内的玄武岩熔液的温度，在竖直方向上，第一电加热器布置在熔液设定液面下的中间位置。即在竖直方向上，第一电加热器布置在熔液设定液面与成型区的内侧底面之间的中间位置。在玄武岩熔液的底层加热后，下层的高温熔液会向上层移动，从而提高玄武岩熔液的温度均匀性。

为保证耳池内玄武岩熔液的温度，满足拉丝要求，在耳池的侧壁或顶部两者中至少之一者设置有第三火焰加热器，该第三火焰加热器设置在熔液设定液面之上。

具体地，所述第一火焰加热器为采用纯氧为燃料的纯氧燃烧器。纯氧的纯度为体积比＞90％。采用纯氧燃烧后，火焰的透热性高，可以快速加热熔体，另外纯氧燃烧，可以减少烟气的排放量，从而减少由烟气所带走的热量，有利于提高热能的利用率，降低能源浪费。同时纯氧燃烧后，可以减少氮气在高温下与氧气发生反应生成有害的氮氧化合物的量，有利于环保。

另外，纯氧火焰加热与电加热结合可以快速熔化原料，并且得到高温的熔体，提高熔体温度的均匀性，避免熔体析晶。

优选地，当在成型区的顶部设置第一火焰加热器时，该设置在成型区的顶部上的第一火焰加热器的火焰喷射方向与主料道内熔液的流动方向之间的夹角为30-150°。顶部火焰加热使得火焰直接与熔体接触，加速热传递，提高热效率。根据第一火焰加热器的不同规格以及对熔体温度控制的不同，可以对第一火焰加热器的火焰喷射方向进行具体的设定。

在一实施例中，沿竖直方向观察，在耳池的次料道正对的成型区内不设置第一漏板。在上述区域内，玄武岩熔液的流动比较紊乱，在该区域设置漏板后，会导致生成低质量的纤维，避开该区域，以保证玄武岩纤维的品质。

进一步，在耳池与成型区的连接处的次料道内活动地放置有隔离件，该隔离件用于临时阻止主料道中的玄武岩熔液进入到次料道内。

当耳池发生可简单维修即可恢复的故障后，可以将上述的隔离件放置在次料道的临近主料道的区域内，以阻隔玄武岩熔液进入到次料道内，以便对耳池进行检修。如果在生产状态下无法对耳池进行检修，仍可以将该隔离件放置在上述区域内，以使其它漏板可以继续生产，带窑炉全部停车后，在行检修。

附图说明

图1为本发明的一种实施例的简图。

图2是图1中A-A向的视图。

图3是图1中B-B向的视图。

图4是图1中C-C向的视图。

图5是本发明的另一种实施例的简图。

具体实施方式

实施例1

在本申请中，采用漏板一词时，是指包括第一漏板和第二漏板在内的所有漏板。

参阅图1-图3，沿第一方向100，用于生产玄武岩纤维的窑炉包括顺次相接的投料机1、熔化池2和成型区3。既投料机1和成型区3布置在熔化池2的相对的两侧。

熔化池2包括外壳21和设置在外壳内的熔化腔22。在外壳21的顶部25上设置有第二排烟口26，在第二排烟口26上安装有第二烟囱28，为便于对排烟量的控制，在第二排烟口的出口设置有第二调节板27，通过该第二调节板27可以调节第二排烟口的大小，从而调节排烟量。在熔化池2的垂直于第一方向100的相对的两侧均设置有一排第二电加热器24和一排第二火焰加热器29。

投料机1包括料仓11和安装在料仓11下的进料管12，该进料管12贯穿熔化池2的侧壁后连通熔化腔22。

成型区3的长度方向沿第一方向100延伸，该成型区3具有主体30，在主体30内设置有供玄武岩熔液流通的主料道32，该主料道32连通熔化腔22。在成型区3的宽度方向的一侧的侧壁上设置有一排第一电加热器34和一排第一火焰加热器39。

在成型区3的远离熔化池2的一端设置有第一排烟口36，在第一排烟口36上安装有第一烟囱38，为便于对排烟量的控制，在第一排烟口的出口设置有第一调节板37，通过该第一调节板37可以调节第一排烟口的大小，从而调节排烟量。

为控制窑炉内的玄武岩熔液的总量，避免外溢，在窑炉内设置有熔液设定液面150，在窑炉运行中，窑炉内的玄武岩熔液的液面向上不能超过熔液设定液面150。在图1中，该熔液设定液面150以双点画线表示。

在本实施例中，在高度方向上，第一火焰加热器39和第二火焰加热器29均设置在熔液设定液面150之上，第一电加热器34和第二电加热器24均设置在熔液设定液面150之下。

在熔化腔22与主料道32之间设置有一隔墙211，在本实施例中，该隔墙还是熔化池2朝向成型区3一侧的侧壁的一部分，在该隔墙211底部设置有连通熔化腔22与主料道32的熔体流液洞23。熔化腔22中的玄武岩熔液能够经该熔体流液洞23流入到主料道32中。熔化池2的内侧底面212略低于熔体流液洞23的底面，以防止未完成熔化的玄武岩进入到主料道内。

在本实施例中，成型区3的内侧底面包括水平段314和上升段，沿玄武岩熔液的流动方向，即第一方向100，该上升段位于上游，水平段314位于下游。沿玄武岩熔液的流动方向，其中上升段包括向上的倾斜段311、平直段312和连接该平直段312与水平段314的倾斜连接段313。上升段朝向熔化池的一端大致与熔体流液洞23的底面等高，并经该熔体流液洞23连通熔化腔22。

设置上升段后，可以使熔化池的内侧底面相对于成型区3的水平段314更低，使得熔体有一个缓慢的上升阶段。

为保证成型区3内的熔液保持在一定的温度内，第一电加热器34布置在熔液设定液面下的中间位置。即在竖直方向上，第一电加热器布置在熔液设定液面与成型区的内侧底面之间的中间位置。

在成型区3的宽度方向的另一侧设置有耳池5，该耳池5具有池体51，在池体51内设置有连通主料道32的次料道52；在成型区3的底部设置有第一漏板41，在耳池5的底部设置有第二漏板42。沿竖直方向观察，在耳池5的次料道52正对的成型区3的区域内不设置第一漏板。进入到主料道和次料道中的玄武岩熔液分别经第一漏板和第二漏板纺制成玄武岩纤维。

在耳池5的第一方向上的两侧侧壁上设置有第三火焰加热器59，该第三火焰加热器59设置在熔液设定液面150之上。

为减少对玄武岩熔液的污染，在本实施例中，第一火焰加热器39、第二火焰加热器29和第三火焰加热器59均采用纯氧为燃料的纯氧燃烧器。纯氧的纯度为体积比＞90％。

在耳池5与成型区3的连接处的次料道52内活动地放置有隔离件55，该隔离件55用于临时阻止主料道32中的玄武岩熔液进入到次料道52内。具体在本实施例中，该隔离件55为耐火砖，图2中，仅示例性地在一个次料道内放置有隔离件。

当需要对某个耳池进行临时检修时，可以将该隔离件活动地放置在主料道32与次料道52的连接处，以阻隔玄武岩熔液进入到次料道中，在完成检修后，将隔离件55取走，使该耳池继续进行产生。当然如果该耳池无法及时完成检修，也可以采用隔离件将该耳池的次料道进行封堵，以使其它部分的漏板继续生产，直到停产时候，再对该耳池进行检修。

按照保温要求，在熔化池2、成型区3以及耳池的外侧均包裹有保温层，以减少能源消耗，请参阅图4，图4示例性地显示了在成型区的外侧所包裹的保温层110。

根据需要，还可以在耳池的顶部单独或同时设置第三火焰加热器。

实施例2

本实施例是在实施例1基础上的改进，其主要区别在于，第一火焰加热器和第二火焰加热器的安装位置的不同，请参阅图5，第二火焰加热器61竖直安装在外壳的顶部25上，第一火焰加热器62倾斜设置在成型区3的顶部35上，第一火焰加热器35的火焰喷射方向300与主料道内玄武岩熔液的流动方向200之间的夹角α为45°。可以理解，在其它实施例中，该夹角α还可以为30°、40°、50°100°或150°，当然也可以为30°-150°之间的其它任意角度。

可以理解，在实施例1的基础上，可以仅对第一火焰加热器或第二火焰加热器的位置进行调整。或者，在成型区的顶部和宽度方向的两侧壁上均设置第一火焰加热器。或者，在熔化池的侧壁或顶部上均设置第二火焰加热器。

Claims (10)

1.一种用于生产玄武岩纤维的窑炉，其特征在于，具有长度方向沿第一方向延伸的成型区，该成型区具有供玄武岩熔液流通的主料道，在成型区的宽度方向的一侧且仅在一侧设置有耳池，该耳池具有连通上述主料道的次料道；在成型区的底部设置有第一漏板，在耳池的底部设置有第二漏板；

在成型区的宽度方向的侧壁上设置有第一电加热器，该第一电加热器设置在熔液设定液面之下；

在成型区的顶部或宽度方向的侧壁两者中至少之一者设置有第一火焰加热器，第一火焰加热器设置在熔液设定液面之上。

2.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，在成型区的长度方向的一端连接有熔化池，该熔化池具有一熔化腔，该熔化腔连通成型区的主料道；

在熔化池的侧壁上设置有第二电加热器，该第二电加热器设置在熔液设定液面之下；

在熔化池的侧壁或顶部两者中至少之一者设置有第二火焰加热器，第二火焰加热器设置在熔液设定液面之上。

3.根据权利要求2所述的窑炉，其特征在于，在熔化腔与主料道之间设有一隔墙，该隔墙的底部设置有连通熔化腔与主料道的熔体流液洞。

4.根据权利要求2所述的窑炉，其特征在于，成型区的内侧底面包括上升段和水平段，沿玄武岩熔液的流动方向，该上升段位于上游，水平段位于下游，上升段朝向熔化池的一端经熔体流液洞连通熔化腔。

5.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，在竖直方向上，第一电加热器布置在熔液设定液面下的中间位置。

6.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，在耳池的侧壁或顶部两者中至少之一者设置有第三火焰加热器，该第三火焰加热器设置在熔液设定液面之上。

7.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，所述第一火焰加热器为采用纯氧为燃料的纯氧燃烧器。

8.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，当在成型区的顶部设置第一火焰加热器时，该设置在成型区的顶部上的第一火焰加热器的火焰喷射方向与主料道内玄武岩熔液的流动方向之间的夹角为30-150°。

9.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，沿竖直方向观察，在耳池的次料道正对的成型区内不设置第一漏板。

10.根据权利要求1所述的窑炉，其特征在于，在耳池与成型区的连接处的次料道内活动地放置有隔离件，该隔离件用于临时阻止主料道中的玄武岩熔液进入到次料道内。