CN114735922A - 一种智能化窑炉及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新材料生产领域，具体涉及一种智能化窑炉及其使用方法。包括依次连接的气力输送上料装置、电子称量装置、混料装置、单元熔窑、H型通路、单丝涂油器、集束器、原丝卷绕装置和原丝烘干炉；还包括控制系统；气力输送装置包括通过管道连接的下料罐、发送罐和料仓；电子称重装置包括传感器电子秤；混料装置包括并联设置的原料混合模块和废料混合模块，原料混合模块包括通过管道连接的原料混合输送罐和成品丝仓，废料混合模块包括通过管道连接的废料混合输送罐和废丝仓；成品丝仓和废丝仓均与单元熔窑连接；原丝卷绕装置包括用于卷绕原丝的卷绕机。大幅度降低了劳动强度，提高工作效率；避免了玻璃纤维纤维成型中粘连或轻微缠绕的现象。

Description

一种智能化窑炉及其使用方法

技术领域

本发明涉及新材料生产领域，具体涉及一种智能化窑炉及其使用方法。

背景技术

玻璃纤维增强热塑性复合材料(俗称热塑性FRP)产品强度高，可回收利用，绿色环保，轨道交通、汽车等下游行业对玻璃纤维的性能和产能提出了更高要求。热塑性复合纤维产业化生产及制品成型在树脂基复合材料行业是一项国际先进的技术，目前只有少数发达国家掌握该技术，在国内尚属空白，且社会经济效益显著。

玻璃纤维生产制造工艺复杂度高、工序繁多、用工多、质量管控难度高、能源损耗大，迫切需要通过关键工序机器换人、高精度检测、工艺参数智能调节等手段，基于人工智能和机器人的集成应用，实现生产过程的智能化、绿色化、无人化，打造智慧工厂；废玻璃纤维属于无机物质，不能短时间内被自然分解，所以废玻璃纤维的处理就势必成为一项重大的环境问题。另外，玻璃纤维在成型过程中纤维往往会出现粘连或轻微缠绕的情况，这会影响后续的成型效果。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种智能化窑炉及其使用方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种智能化窑炉，包括依次连接的气力输送上料装置、电子称量装置、混料装置、单元熔窑、H型通路、单丝涂油器、集束器、原丝卷绕装置和原丝烘干炉；还包括控制系统；所述气力输送装置包括通过管道连接的下料罐、发送罐和料仓；所述电子称重装置包括传感器电子秤；所述混料装置包括并联设置的原料混合模块和废料混合模块，所述原料混合模块包括通过管道连接的原料混合输送罐和成品丝仓，所述废料混合模块包括通过管道连接的废料混合输送罐和废丝仓；所述成品丝仓和废丝仓均与单元熔窑连接；所述原丝卷绕装置包括用于卷绕原丝的卷绕机。

所述单元熔窑为炉顶纯氧燃烧单元熔窑，为了延长窑炉的使用寿命，所述单元熔窑采用耐火材料砌筑，所述单元熔窑的炉底配置电助熔电极，用螺旋给料机将配合料投入池窑中熔化部和通路以天然气为燃料采用全氧燃烧技术，将投入窑炉的配合料熔化成玻璃液。

每个所述料仓下设置均设置能够变频调速的螺旋给料机，所述螺旋给料机的出、入口设有气动蝶阀以控制物料的过送量，保证系统称量精度。根据控制系统指令，所述螺旋给料机将原料分别加入到传感器电子秤中累计称量。

系统设有大中小三台三传感器电子秤。大料秤称叶腊石，量程为3000千克；中料秤称石灰石/氧化钙、白云石/氧化镁，石英砂，量程2000千克小料秤称氧化钛和纯碱2种小料，量程为200千克，两台秤的静态精度为1/2000，动态精度为1/1000。

另外设一台微量加料称，用来称量面粉，量程20千克，精度为10克。

所述H型通路连接有多排多孔铂金漏板，所述多孔铂金漏板上设置有若干喷嘴，每个所述喷嘴上均设置纤维拍散装置。

所述纤维拍散装置包括与喷嘴连接的连接管，所述连接管下边缘设置有进气环，所述进气环内侧设置有若干喷气嘴，所述进气环下方转动连接有若干均匀分布的拍散杆，相邻两根所述拍散杆之间设置有柔性连接蒙皮，相邻两个进气环之间设置有连接管，位于所述多孔铂金漏板最外侧的进气环上设置有进气嘴。

每个所述拍散杆下端均设置有配重球。

所述控制系统包括用于控制混料装置的混料控制模块、用于控制单元熔窑的熔窑控制模块、窑温控制模块、玻璃液面控制系统和H型通路温度控制模块；所述混料控制段采用PLC 和上位机的顺序过程控制模块；所述熔窑控制段包括与混料控制段PLC的通讯模块；所述窑温控制模块包括窑温天然气串级控制以及氧气、天然气气比例双交叉限幅控制模块；所述玻璃液面控制系统采用铂金探针式；H型通路温度控制模块采用玻璃液温度与燃气串级控制系统加Smith预估高级算法。

一种智能化窑炉的使用方法包括以下步骤：

S1：使用石英砂、叶腊石、生石灰、氧化镁粉等微粉原料，经气力输送至料仓，整个配制过程由电子计算机自动控制；

S2：各种原料按比例经称量装置精确称量，经原料混合输送管混合成配合料，再经脉冲、栓流、气力输送到成品丝仓，进入单元熔窑进行熔融；

S3：熔融好的玻璃液从单元熔窑流到主通路后，经H型通路流至流液槽内，由多排多孔铂金漏板流出，形成纤维；

S4：再经冷却器冷却、单丝涂油器涂覆浸润剂后被高速旋转的拉丝机拉制卷绕成原丝饼或直接无捻粗纱纱筒；

S5：直接无捻粗纱纱筒经烘干后，可直接包装为成品或供下道工序使用；原丝饼烘干后，部分经络纱机络纱制成直接无捻粗纱商品纱筒，供下道工序使用，或经过缝编毡机组和多轴向机组制成短切纤维毡、缝编毡、无捻粗纱、无捻粗纱布、土工格栅、多轴向织物等玻纤产品。

本发明的有益效果是：大幅度降低了劳动强度，提高工作效率，实现年产8万吨ECER玻璃纤维的能力，有力地推动了玻纤行业的智能制造水平，推动玻纤制造业智能化发展；纤维拍散装置的设置避免了玻璃纤维纤维成型中粘连或轻微缠绕的现象。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的废丝回收工艺流程图；

图3为本发明的漏板示意图；

图4为本发明的纤维拍散装置；

图5为本发明纤维拍散装置的剖视图。

其中，1、气力输送上料装置，2、电子称量装置，3、混料装置，4、单元熔窑，5、H型通路， 6、单丝涂油器，7、集束器，8、原丝卷绕装置，9、原丝烘干炉，10、产品，101、空气压缩机，102、发送罐，103、下料罐，104、料仓，201、称量装置，301、原料混合输送罐，302、废料混合输送罐，303、成品丝仓，304、废丝仓，305、烟囱，501、多孔铂金漏板，502、喷嘴，503、纤维拍散装置，504、连接管，505、进气嘴，5031、连接头，5032、进气环，5033、拍散杆，5034、柔性连接蒙皮，5035、配重球，801、原丝，802、卷绕机，1001、直接无捻粗纱，1002、短切纤维毡，1003、缝编毡，1004、无捻粗纱，1005、无捻粗纱布，1006、土工格栅，1007、多轴向织物。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、技术特征、发明目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1、图3和图4所示，本发明提供的一种智能化窑炉，包括依次连接的气力输送上料装置1、电子称量装置2012、混料装置3、单元熔窑4、H型通路5、单丝涂油器6、集束器7、原丝801卷绕装置8和原丝801烘干炉9；还包括控制系统；所述气力输送装置包括通过管道连接的下料罐103、发送罐102和料仓104；所述电子称重装置包括传感器电子秤；所述混料装置3包括并联设置的原料混合模块和废料混合模块，所述原料混合模块包括通过管道连接的原料混合输送罐301和成品丝仓303，所述废料混合模块包括通过管道连接的废料混合输送罐302和废丝仓304；所述成品丝仓303和废丝仓304均与单元熔窑4连接；所述原丝801卷绕装置8包括用于卷绕原丝801的卷绕机802。

所述单元熔窑4为炉顶纯氧燃烧单元熔窑4，为了延长窑炉的使用寿命，所述单元熔窑4 采用耐火材料砌筑，所述单元熔窑4的炉底配置电助熔电极，用螺旋给料机将配合料投入池窑中熔化部和通路以天然气为燃料采用全氧燃烧技术，将投入窑炉的配合料熔化成玻璃液。

每个所述料仓104下设置均设置能够变频调速的螺旋给料机，所述螺旋给料机的出、入口设有气动蝶阀以控制物料的过送量，保证系统称量精度。根据控制系统指令，所述螺旋给料机将原料分别加入到传感器电子秤中累计称量。

系统设有大中小三台三传感器电子秤。大料秤称叶腊石，量程为3000千克；中料秤称石灰石/氧化钙、白云石/氧化镁，石英砂，量程2000千克小料秤称氧化钛和纯碱2种小料，量程为200千克，两台秤的静态精度为1/2000，动态精度为1/1000。

另外设一台微量加料称，用来称量面粉，量程20千克，精度为10克。

所述H型通路5连接有多排多孔铂金漏板501，所述多孔铂金漏板501上设置有若干喷嘴502，每个所述喷嘴502上均设置纤维拍散装置503。

所述纤维拍散装置503包括与喷嘴502连接的连接管504，所述连接管504下边缘设置有进气环5032，所述进气环5032内侧设置有若干喷气嘴，所述进气环5032下方转动连接有若干均匀分布的拍散杆5033，相邻两根所述拍散杆5033之间设置有柔性连接蒙皮5034，相邻两个进气环5032之间设置有连接管504，位于所述多孔铂金漏板501最外侧的进气环5032 上设置有进气嘴505。

每个所述拍散杆5033下端均设置有配重球5035。

所述控制系统包括用于控制混料装置3的混料控制模块、用于控制单元熔窑4的熔窑控制模块、窑温控制模块、玻璃液面控制系统和H型通路5温度控制模块；所述混料控制段采用PLC和上位机的顺序过程控制模块；所述熔窑控制段包括与混料控制段PLC的通讯模块；所述窑温控制模块包括窑温天然气串级控制以及氧气、天然气气比例双交叉限幅控制模块；所述玻璃液面控制系统采用铂金探针式；H型通路5温度控制模块采用玻璃液温度与燃气串级控制系统加Smith预估高级算法。

一种智能化窑炉的使用方法包括以下步骤：

S1：使用石英砂、叶腊石、生石灰、氧化镁粉等微粉原料，经气力输送至料仓104，整个配制过程由电子计算机自动控制；

S2：各种原料按比例经称量装置201精确称量，经原料混合输送管混合成配合料，再经脉冲、栓流、气力输送到成品丝仓303，进入单元熔窑4进行熔融；

S3：熔融好的玻璃液从单元熔窑4流到主通路后，经H型通路5流至流液槽内，由多排多孔铂金漏板501流出，形成纤维；

S4：再经冷却器冷却、单丝涂油器6涂覆浸润剂后被高速旋转的拉丝机拉制卷绕成原丝 801饼或直接直接无捻粗纱101纱筒；

S5：直接直接无捻粗纱101纱筒经烘干后，可直接包装为成品或供下道工序使用；原丝 801饼烘干后，部分经络纱机络纱制成直接无捻粗纱101商品纱筒，供下道工序使用，或经过缝编毡机组和多轴向机组制成短切纤维毡1002、缝编毡1003、直接无捻粗纱1001、直接无捻粗纱布1005、土工格栅1006、多轴向织物1007等玻纤产品10。

如图2所示，废丝回收工艺工作原理：将8万吨池窑拉丝生产过程中，产生的废玻璃纤维收集起来，通过粉碎研磨转化成可以重新返回废料混合输送罐302并利用，以达到循环利用的目的(平均占据了熔融玻璃的至少10％)，可以节省配合料原料消耗，并从根本上解决废玻璃纤维构成的环境问题，由于废碎玻璃纤维相对于崭新配合料来说更易于熔化，熔化能源也会相应降低，从而节约大量的生产成本。

综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims (8)

1.一种智能化窑炉，其特征在于：包括一种智能化窑炉，包括依次连接的气力输送上料装置、电子称量装置、混料装置、单元熔窑、H型通路、单丝涂油器、集束器、原丝卷绕装置和原丝烘干炉；还包括控制系统；所述气力输送装置包括通过管道连接的下料罐、发送罐和料仓；所述电子称重装置包括传感器电子秤；所述混料装置包括并联设置的原料混合模块和废料混合模块，所述原料混合模块包括通过管道连接的原料混合输送罐和成品丝仓，所述废料混合模块包括通过管道连接的废料混合输送罐和废丝仓；所述成品丝仓和废丝仓均与单元熔窑连接；所述原丝卷绕装置包括用于卷绕原丝的卷绕机。

2.根据权利要求1所述的智能化窑炉，其特征在于：所述单元熔窑为炉顶纯氧燃烧单元熔窑，所述单元熔窑采用耐火材料砌筑，所述单元熔窑的炉底配置电助熔电极。

3.根据权利要求2所述的智能化窑炉，其特征在于：每个所述料仓下设置均设置能够变频调速的螺旋给料机，所述螺旋给料机的出、入口设有气动蝶阀以控制物料的过送量。

4.根据权利要求3所述的智能化窑炉，其特征在于：所述H型通路连接有多排多孔铂金漏板，所述多孔铂金漏板上设置有若干喷嘴，每个所述喷嘴上均设置纤维拍散装置。

5.根据权利要求4所述的智能化窑炉，其特征在于：所述纤维拍散装置包括与喷嘴连接的连接管，所述连接管下边缘设置有进气环，所述进气环内侧设置有若干喷气嘴，所述进气环下方转动连接有若干均匀分布的拍散杆，相邻两根所述拍散杆之间设置有柔性连接蒙皮，相邻两个进气环之间设置有连接管，位于所述多孔铂金漏板最外侧的进气环上设置有进气嘴。

6.根据权利要求5所述的智能化窑炉，其特征在于：每个所述拍散杆下端均设置有配重球。

7.根据权利要求1所述的智能化窑炉，其特征在于：所述控制系统包括用于控制混料装置的混料控制模块、用于控制单元熔窑的熔窑控制模块、窑温控制模块、玻璃液面控制系统和H型通路温度控制模块；所述混料控制段采用PLC和上位机的顺序过程控制模块；所述熔窑控制段包括与混料控制段PLC的通讯模块；所述窑温控制模块包括窑温天然气串级控制以及氧气、天然气气比例双交叉限幅控制模块；所述玻璃液面控制系统采用铂金探针式；H型通路温度控制模块采用玻璃液温度与燃气串级控制系统加Smith预估高级算法。

8.一种智能化窑炉的使用方法，其特征在于：所用智能化窑炉为权利要求1至7任意一项所述的智能化窑炉，包括以下步骤，

S1：使用石英砂、叶腊石、生石灰、氧化镁粉等微粉原料，经气力输送至料仓，整个配制过程由电子计算机自动控制；

S2：各种原料按比例经称量装置精确称量，经原料混合输送管混合成配合料，再经脉冲、栓流、气力输送到成品丝仓，进入单元熔窑进行熔融；

S3：熔融好的玻璃液从单元熔窑流到主通路后，经H型通路流至流液槽内，由多排多孔铂金漏板流出，形成纤维；

S4：再经冷却器冷却、单丝涂油器涂覆浸润剂后被高速旋转的拉丝机拉制卷绕成原丝饼或直接无捻粗纱纱筒；

S5：直接无捻粗纱纱筒经烘干后，可直接包装为成品或供下道工序使用；原丝饼烘干后，部分经络纱机络纱制成无捻粗纱商品纱筒，供下道工序使用，或经过缝编毡机组和多轴向机组制成短切纤维毡、缝编毡、无捻粗纱、无捻粗纱布、土工格栅、多轴向织物等玻纤制品。

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