CN115597379B - 硅砖烧制的智能温控装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硅砖烧制的智能温控装置，属于耐火硅砖生产设备技术领域，包括热力缓存仓和热力循环机构，热力缓存仓一侧与硅砖窑连接，外部设有保温层结构，且内部设有保温填料；热力循环机构包括进气管、热动力管、加热器和出气管，进气管位于热力缓存仓下部内，且一端与硅砖窑内连通，出气管位于热力缓存仓上部内，且一端与硅砖窑内连通，热动力管竖向或倾斜设置在热力缓存仓内，且下端与进气管进气管连接，加热器设在热动力管下部，用于对热动力管内的气体加热；其中，进气管、热动力管和出气管均为导热结构。本发明有利于降低对人工的依赖，提升控制效果，且有利于硅砖窑内温度均衡，从而更好地控制硅砖窑的温度。

Description

硅砖烧制的智能温控装置

技术领域

本发明属于耐火硅砖生产设备技术领域，更具体地说，是涉及一种硅砖烧制的智能温控装置。

背景技术

硅砖，又称为耐火砖、石英砖，属酸性耐火材料，具有良好的抗酸性渣侵蚀的能力，荷重软化温度高达1640~1670℃，在高温下长期使用体积比较稳定。目前硅砖都是在窑炉里经过1200℃以上的高温烧结制成的，因此目前的硅砖窑都是照此温度设计的。由于目前的窑炉都是燃气供热，在窑炉升温至预设温度后，就开始间歇性加热，即温度降低至一定程度后加热一段时间，待温度回升至一定程度以后再停止加热，如此反复进行温度控制。

而我们设计的新的硅砖生产工艺中，硅砖不需要高温烧结，只需要在700~900℃的条件下进行热处理即可，但是采用现有的硅砖窑和温度控制方式，难以很好地将温度控制在工艺要求的范围内，主要的问题就是窑内温度不均。

由于硅砖窑比较大，由于需要控制的温度比以前大幅降低，而且硅砖窑顶部热量散失较多，而加热部位基本位于窑体下部，加上燃气的热效率比较高，使得加热点附近升温迅速，而远离加热点的部位升温缓慢，就导致了硅砖窑各部位的温度不容易均匀；同时由于温度控制范围更小，窑炉的加热间歇就更短，对工人经验的依赖增大，人工控制效果比较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅砖烧制的智能温控装置，以解决现有技术中存在的采用新工艺后原有硅砖窑温控难度变大、窑内温度不均的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种硅砖烧制的智能温控装置，包括热力缓存仓和热力循环机构，热力缓存仓一侧与硅砖窑连接，外部设有保温层结构，且内部设有保温填料，以吸收和释放热量；热力循环机构包括进气管、热动力管、加热器和出气管，进气管位于热力缓存仓下部内，且一端与硅砖窑内连通，出气管位于热力缓存仓上部内，且一端与硅砖窑内连通，热动力管竖向或倾斜设置在热力缓存仓内，且下端与进气管进气管连接，加热器设在热动力管下部，用于对热动力管内的气体加热，以加速气体在热动力管内的流动；其中，进气管、热动力管和出气管均为导热结构。

进一步地，热力缓存仓与硅砖窑之间设有隔热墙，进气管和出气管上均设有隔热门，隔热门上设有电控启闭机构，以对隔热门进行开闭。

进一步地，硅砖烧制的智能温控装置还包括窑内温度传感器、仓内温度传感器和智能管理系统，窑内温度传感器设在硅砖窑内，以采集硅砖窑内的温度；仓内温度传感器设在热力缓存仓中的保温填料内，以采集保温填料的温度；智能管理系统分别与窑内温度传感器和仓内温度传感器通信连接，且与加热器、电控启闭机构及硅砖窑的加热装置和散热装置通信连接，以根据预设程序对加热器、电控启闭机构及硅砖窑的加热装置和散热装置进行控制。

进一步地，智能管理系统包括数据处理器、控制器和数据存储器，数据处理器分别与窑内温度传感器和仓内温度传感器通信连接，数据处理器分别与控制器和数据存储器连接，以传输数据，控制器分别与加热器、电控启闭机构及硅砖窑的加热装置和散热装置通信连接。

进一步地，通信连接为通过数据线缆连接或通过通讯模块连接。

进一步地，热动力管下部设有下滤网，上部设有上滤网，上滤网和下滤网之间设有二氧化硅气凝胶颗粒。

进一步地，进气管、热动力管和出气管上均设有导热棒，导热棒一端与进气管、热动力管或出气管连接，另一端延伸至保温填料内，以便于热量的传递。

进一步地，进气管或出气管上设有辅助进风机构，以带动热动力管内的空气流动。

进一步地，硅砖烧制的智能温控装置还包括外延管，外延管位于硅砖窑内，且一端与出气管连接，用于将排出的气体引至硅砖窑内的预设部位。

进一步地，加热器为电热丝或与燃气加热器连通的热导管。

本发明提供的硅砖烧制的智能温控装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过设置热力缓存仓和热力循环机构，对硅砖窑内的热量进行缓存，能在保证硅砖窑预热阶段快速升温的同时，使得硅砖窑在热处理阶段的升温和降温都变慢，从而延长点火加热的周期，有利于降低对人工的依赖，提升控制效果；同时在热力缓存仓在吸热阶段从下部加热点处吸热，而在放热阶段从上部放热，更有利于硅砖窑内温度均衡，从而有利于更好地控制硅砖窑的温度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的硅砖烧制的智能温控装置的安装状态示意图；

图2为本发明实施例提供的硅砖烧制的智能温控装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的硅砖烧制的智能温控装置的电控部分的连接和控制示意图。

其中，图中各附图标记如下：

10、热力缓存仓；11、隔热墙；

21、进气管；22、热动力管；23、加热器；24、出气管；

25、隔热门；26、电控启闭机构；27、导热棒；

30、窑内温度传感器；40、仓内温度传感器；

50、智能管理系统；51、数据处理器；52、控制器；53、数据存储器；

61、上滤网；62、下滤网；63、二氧化硅气凝胶颗粒；

70、辅助进风机构；80、外延管；90、硅砖窑。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

现对本发明提供的硅砖烧制的智能温控装置进行说明。

如图1及图2所示，本发明第一实施方式提供的硅砖烧制的智能温控装置，包括热力缓存仓10和热力循环机构，热力缓存仓10一侧与硅砖窑连接，外部设有保温层结构，且内部设有保温填料，以吸收和释放热量；热力循环机构包括进气管21、热动力管22、加热器23和出气管24，进气管21位于热力缓存仓10下部内，且一端与硅砖窑内连通，出气管24位于热力缓存仓10上部内，且一端与硅砖窑内连通，热动力管22竖向或倾斜设置在热力缓存仓10内，且下端与进气管21进气管21连接，加热器23设在热动力管22下部，用于对热动力管22内的气体加热，以加速气体在热动力管22内的流动；其中，进气管21、热动力管22和出气管24均为导热结构。

本实施方式提供的硅砖烧制的智能温控装置的使用过程如下：

1、当硅砖窑点火预热时，热力缓存仓10内温度较低，此时不启动加热器23，减少热力缓存仓10与硅砖窑之间的换热，使硅砖窑快速升温，当硅砖窑温度高于一定温度时，启动加热器23对热动力管22下部的气体进行加热，使得热动力管22中的气体受热上升，进而使得进气管21、热动力管22、出气管24和硅砖窑内的气体形成循环，而硅砖窑内过热的气体进入热力循环机构后，热量被交换至保温填料中，使热力缓存仓10内的保温填料的温度上升，待保温填料温度上升至预设值后，停止对硅砖窑加热，并关闭加热器23；

2、之后在硅砖窑内的温度低于热力缓存仓10内的温度后，硅砖窑内的气体进入热动力管22后就会被加热，从出气管24排出，使得热力循环机构与硅砖窑内的气体逐渐形成循环，并将热力缓存仓10内缓存的热量源源不断地释放到硅砖窑内，这一过程中如果气体循环不畅，可以再次启动加热器23一段时间，加速气体循环；

3、待硅砖窑内的气体温度即将低于工艺要求温度后，再次点火对硅砖窑加热，并再次启动加热器23使得热力循环机构再次与硅砖窑内的气体形成循环，利用硅砖窑内的气体对热力缓存仓10内的保温填料加热，直至保温填料温度上升至预设值后，停止对硅砖窑加热，并关闭加热器23；

4、之后重复2-3步直至达到预定的热处理时长，之后对硅砖窑冷却后取出硅砖，再填入下一批砖坯进行生产。

本实施例提供的硅砖烧制的智能温控装置，与现有技术相比，通过设置热力缓存仓10和热力循环机构，对硅砖窑内的热量进行缓存，能在保证硅砖窑预热阶段快速升温的同时，使得硅砖窑在热处理阶段的升温和降温都变慢，从而延长点火加热的周期，有利于降低对人工的依赖，提升控制效果；同时在热力缓存仓10在吸热阶段从下部加热点处吸热，而在放热阶段从上部放热，更有利于硅砖窑内温度均衡，从而有利于更好地控制硅砖窑的温度。

如图1至图3所示，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

热力缓存仓10与硅砖窑之间设有隔热墙11，进气管21和出气管24上均设有隔热门25，隔热门上设有电控启闭机构26，以对隔热门进行开闭。

硅砖烧制的智能温控装置还包括窑内温度传感器30、仓内温度传感器40和智能管理系统50，窑内温度传感器30设在硅砖窑内，以采集硅砖窑内的温度；仓内温度传感器40设在热力缓存仓10中的保温填料内，以采集保温填料的温度；智能管理系统50分别与窑内温度传感器30和仓内温度传感器40通信连接，且与加热器23、电控启闭机构26及硅砖窑的加热装置和散热装置通信连接，以根据预设程序对加热器23、电控启闭机构26及硅砖窑的加热装置和散热装置进行控制。

通过窑内温度传感器30、仓内温度传感器40和智能管理系统50的配合，能够利用智能化技术自动地控制窑内温度，降低对人工的依赖，使得温度控制更为精准。

智能管理系统50包括数据处理器51、控制器52和数据存储器53，数据处理器51分别与窑内温度传感器30和仓内温度传感器40通信连接，数据处理器51分别与控制器52和数据存储器53连接，以传输数据，控制器52分别与加热器23、电控启闭机构26及硅砖窑的加热装置和散热装置通信连接；其中，数据处理器51接收到窑内温度传感器30和仓内温度传感器40传递来的温度数据后，通过内部预设的人工智能程序对温度数据进行处理并储存到数据存储器53中，同时向控制器52传递控制信号，控制器52根据控制信号生成控制指令信号，并传递至加热器23、电控启闭机构26、硅砖窑的加热装置或硅砖窑的散热装置中，以控制加热器23、电控启闭机构26、硅砖窑的加热装置或硅砖窑的散热装置的动作，进而控制硅砖窑内的温度变化。

具体地，通信连接为通过数据线缆连接或通过通讯模块连接。

如图1和图2所示，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

热动力管22下部设有下滤网62，上部设有上滤网61，上滤网61和下滤网62之间设有二氧化硅气凝胶颗粒63。二氧化硅气凝胶颗粒63时在二氧化硅材料中添加气体，形成的气凝胶物质颗粒，具有密度小，且封闭性好的特点。

上滤网61、下滤网62和二氧化硅气凝胶颗粒63与热动力管22构成一个单向通道的结构，使得热动力管22内的气体能够单向流动。

在使用时，热动力管22中的气流带动其中的二氧化硅气凝胶颗粒63上浮，使热动力管22导通，如果热动力管22中气流的上升过快时，二氧化硅气凝胶颗粒63会随气流上浮至上滤网61处，并周期性地堵住上滤网61，减缓气流的流速，避免硅砖窑中产生过快运动的气流，影响硅砖的品质；而在热动力管22中气流的上升动力不足或气流下降时，二氧化硅气凝胶颗粒63堵在下滤网62上，减少热动力管22中气体的流动，能在硅砖窑点火升温时避免过多热量进入热力缓存仓中，从而使得硅砖窑能够快速升温至预定温度，并能在硅砖窑上下温度相差不大时，降低气流流动。

这种结构不具有细小的机械构件，耐热性好，在高温下也不会失效。

进气管21、热动力管22和出气管24上均设有导热棒27，导热棒27一端与进气管21、热动力管22或出气管24连接，另一端延伸至保温填料内，以便于热量的传递。

为避免与二氧化硅气凝胶颗粒63产生摩擦，降低故障发生的可能，加热器23采用电热丝或与燃气加热器连通的热导管，直接嵌设在热动力管22内，并在嵌设处设置导热性高于热动力管22的导热陶瓷进行封闭，导热陶瓷与热动力管22接缝处平滑连接，以避免影响二氧化硅气凝胶颗粒63的运动。

进气管21或出气管24上设有辅助进风机构70，以带动热动力管22内的空气流动。由于工作环境温度极高，因此辅助进风机构70设计为风管，风管一端延伸至进气管21或出气管24内，且出风口朝向进气管21或出气管24的轴线方向，另一端延伸至热力缓存仓10外部，以向进气管21或出气管24内鼓风，利用文丘里管效应带动进气管21或出气管24中的气流流动。为提升对气流的带动，可以在风管的出风口装设喷头，以改变出风的流态，更高效地带动气流流动。为保证耐高温性，风管和喷头均为陶瓷制件。在一种具体实施例中，喷头为锥壳状结构，侧壁上设有通风孔，通风孔的数量、朝向和排布可以根据试验确定，选取能够更高效地带动气流流动的参数即可。

硅砖烧制的智能温控装置还包括外延管80，外延管80位于硅砖窑内，且一端与出气管24连接，用于将排出的气体引至硅砖窑内的预设部位。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种硅砖烧制的智能温控装置，其特征在于，包括：

热力缓存仓（10），一侧与硅砖窑连接，外部设有保温层结构，且内部设有保温填料，以吸收和释放热量；

热力循环机构，包括进气管（21）、热动力管（22）、加热器（23）和出气管（24），所述进气管（21）位于热力缓存仓（10）下部内，且一端与硅砖窑内连通，所述出气管（24）位于热力缓存仓（10）上部内，且一端与硅砖窑内连通，热动力管（22）竖向或倾斜设置在所述热力缓存仓（10）内，且下端与进气管（21）进气管（21）连接，所述加热器（23）设在所述热动力管（22）下部，用于对热动力管（22）内的气体加热，以加速气体在热动力管（22）内的流动；其中，所述进气管（21）、热动力管（22）和所述出气管（24）均为导热结构；

所述热动力管（22）下部设有下滤网（62），上部设有上滤网（61），所述上滤网（61）和所述下滤网（62）之间设有二氧化硅气凝胶颗粒（63）；

所述上滤网（61）、所述下滤网（62）和所述二氧化硅气凝胶颗粒（63）与所述热动力管（22）构成一个单向通道的结构，使得所述热动力管（22）内的气体能够单向流动。

2.如权利要求1所述的硅砖烧制的智能温控装置，其特征在于，所述热力缓存仓（10）与硅砖窑之间设有隔热墙（11），所述进气管（21）和所述出气管（24）上均设有隔热门（25），所述隔热门上设有电控启闭机构（26），以对所述隔热门进行开闭。

3.如权利要求2所述的硅砖烧制的智能温控装置，其特征在于：所述硅砖烧制的智能温控装置还包括：

窑内温度传感器（30），设在硅砖窑内，以采集硅砖窑内的温度；

仓内温度传感器（40），设在热力缓存仓（10）中的保温填料内，以采集保温填料的温度；

智能管理系统（50），分别与所述窑内温度传感器（30）和所述仓内温度传感器（40）通信连接，且与所述加热器（23）、电控启闭机构（26）及硅砖窑的加热装置和散热装置通信连接，以根据预设程序对所述加热器（23）、电控启闭机构（26）及硅砖窑的加热装置和散热装置进行控制。

4.如权利要求3所述的硅砖烧制的智能温控装置，其特征在于：所述智能管理系统（50）包括数据处理器（51）、控制器（52）和数据存储器（53），所述数据处理器（51）分别与所述窑内温度传感器（30）和所述仓内温度传感器（40）通信连接，所述数据处理器（51）分别与所述控制器（52）和所述数据存储器（53）连接，以传输数据，所述控制器（52）分别与所述加热器（23）、电控启闭机构（26）及硅砖窑的加热装置和散热装置通信连接。

5.如权利要求3或4所述的硅砖烧制的智能温控装置，其特征在于：所述通信连接为通过数据线缆连接或通过通讯模块连接。

6.如权利要求1所述的硅砖烧制的智能温控装置，其特征在于：所述进气管（21）、热动力管（22）和所述出气管（24）上均设有导热棒（27），所述导热棒（27）一端与进气管（21）、热动力管（22）或所述出气管（24）连接，另一端延伸至保温填料内，以便于热量的传递。

7.如权利要求1所述的硅砖烧制的智能温控装置，其特征在于：所述进气管（21）或出气管（24）上设有辅助进风机构（70），以带动所述热动力管（22）内的空气流动。

8.如权利要求1所述的硅砖烧制的智能温控装置，其特征在于：所述硅砖烧制的智能温控装置还包括外延管（80），外延管（80）位于硅砖窑内，且一端与所述出气管（24）连接，用于将排出的气体引至硅砖窑内的预设部位。

9.如权利要求1所述的硅砖烧制的智能温控装置，其特征在于：所述加热器（23）为电热丝或与燃气加热器连通的热导管。

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