CN1268546C - 一种可产出纳米结构SiO2稻壳灰的稻壳焚烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可产出纳米结构SiO₂稻壳灰的稻壳焚烧装置，本焚烧装置包括有一个焚烧容器、容器底板上分布有许多小孔，容器内分布有热交换水管，通过调节热交换水管的分布密度来控制稻壳内的焚烧温度在600℃以下，能确保生产出来的稻壳灰为纳米结构SiO₂稻壳灰，而且利用了焚烧过程所产生的热能，同时也解决了稻壳堆积体积受限制的问题。

Description

一种可产出纳米结构SiO2稻壳灰的稻壳焚烧装置

                        技术领域

本发明是一种可产出纳米结构SiO₂稻壳灰的稻壳焚烧装置。

                        技术背景

农业副产品稻壳的数量巨大，仅我国每年就超过400万吨。但到目前为止，稻壳仍未找到很好的开发利用途径，不少地方将稻壳当作农业废弃物，不仅浪费了资源，也给农村环境造成了极大的压力。事实上，稻壳中含有大约20％的无定形SiO₂，这是一种宝贵的矿物资源，应当设法加以提取利用。目前的一些稻壳利用技术将稻壳主要用作热源，在燃烧稻壳时鼓入空气，尽量提高燃烧温度。这样得到的稻壳灰，由于焚烧时的温度太高，其SiO₂呈结晶状态，化学活性很低，无实际利用价值。1993年8月26日日本人杉田修一在中国申请了“生产活性稻壳灰的装置”的发明专利(申请号为93116790.6)，其公开的间歇式焚烧装置，简单易行，不需要电、燃气或任何其它燃烧热源，是一种可较大规模实现工业化生产稻壳灰的方法。但这一技术方案事实上存在有三个方面的缺陷：一是稻壳堆积碳化和灰化时，其中的热量没有得到有效地导出，积聚在内部造成焚化温度仍然过高，达700～750℃，大量研究表明，稻壳焚烧温度超过600℃时，其化学活性是不高的；二是为了避免热量大量积聚，稻壳堆积的锥形堆体积不能过大，每次焚烧的稻壳量仅几百公斤，生产规模受到限制；三是生产稻壳灰时，稻壳的热量没有得到任何利用，造成能源的浪费。因此稻壳焚烧装置亟待作根本性的改进，以降低稻壳焚烧时的温度：提高稻壳灰中SiO₂的活性。

                            发明内容

本发明的目的在于提供一种可以控制稻壳内部焚烧温度在600℃以下、能利用焚烧过程所产生的热能，并使生产规模得到极大地扩大的可产出纳米结构SiO₂稻壳灰的稻壳焚烧装置。

本发明的稻壳焚烧装置包括有一个焚烧容器、容器底板上分布有许多小孔，容器内分布有热交换水管。

上述容器底板上分布的小孔小于稻壳的尺寸。

上述热交换水管一端封闭位于焚烧容器内部，另一端与其它热交换装置连接。

为了能方便地将待焚烧的稻壳装入焚烧容器，容器上部开有孔洞；为了进入容器内并清理出焚烧好的灰，在焚烧容器的周边设有可开启的闸门。

为了使稻壳在焚烧过程中，稻壳堆的内部空气循环更顺畅，在焚烧容器的底板上设置有烟囱。

本发明的稻壳焚烧装置在使用时，将稻壳堆聚在焚烧容器内，将热交换水管埋住。在容器底板下通过底板上分布的小孔点燃稻壳，通过调节热交换水管的分布密度来控制稻壳内的焚烧温度，使稻壳在600℃以下熏烧并自燃成灰。

本发明与现有技术相比，经试验具有显著效果，具体情况如下：

本发明的稻壳焚烧装置中由于设置了热交换管，不仅可以将稻壳焚烧过程产生的热量有效带走，从而可控制内部焚烧温度在600℃以下，确保生产出来的稻壳灰为纳米结构SiO₂稻壳灰，而且利用了焚烧过程所产生的热能，同时也解决了稻壳堆积体积受限制的问题。

本发明的稻壳焚烧装置所产出的稻壳灰经测定，其化学组成与对比样硅灰(青海省青山机械厂产凝聚硅灰)接近，其中SiO₂都占90％左右，它的X-射线衍射图与硅灰衍射图也几乎完全一致，均无明显的晶态SiO₂衍射峰。这表明本发明稻壳焚烧装置所产出稻壳灰中的SiO₂焚烧后保持无定形状态不变。同时将本发明的稻壳灰、硅灰、磨细沸石粉、I级粉煤灰分别与Ca(OH)₂按重量比3∶1混合，制成水化样，在不同龄期进行XRD分析，测定Ca(OH)₂d＝4.9的衍射峰强度，以了解它们的火山灰活性。结果发现在吸收Ca(OH)₂的能力上，本发明的稻壳灰与粉尘状凝聚硅灰明显归于一类，甚至还强于硅灰，远优于其它火山灰材料。用N₂吸附法测定本发明稻壳灰的比表面积为77.42m²/g，对比硅灰的比表面积为23.30m²/g。进一步利用SEM、TEM技术对本发明的未粉磨的稻壳灰块状样进行研究，发现它由许多大小在50nm左右的细微米粒状颗粒粘聚而成，颗粒之间存在大量孔隙，因此它具有超高火山灰活性。活性试验表明，本发明的纳米结构SiO₂稻壳灰对普通混凝土和高强混凝土都具有强烈的增强作用，当用其替代水泥量为5～20％时，可提高高强混凝土抗压强度10MPa以上。因此，本发明稻壳焚烧装置所产出的纳米结构SiO₂稻壳灰在混凝土材料改性中具有广阔应用前景。

                            附图说明

附图1为本发明纳米结构SiO₂稻壳灰制备装置的结构示意图。

                          具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，本发明的稻壳焚烧装置包括有一个焚烧容器1、容器1的底板2为钢板等材料制成，底板2上分布有许多小得稻壳无法进入的小孔3，底板2上竖立一个或一个以上的烟囱5，底板2下部设有支承壳体6，下部支承壳体6的内部空间形成一生火空间，以方便点火，容器1的侧壁上设有可开启的闸门7，容器1内分布有热交换水管4，水管4一端封闭并伸至底板2处，另一端从容器1中引出与其它热交换装置(例如能产生热水或蒸汽或发电的锅炉)连接。使用时，将稻壳堆聚在焚烧容器1内，将热交换水管4埋住。操作者进入下部支承壳体6内部空间将燃烧的纸、布等通过底板2上分布的小孔3点燃稻壳，稻壳一经点燃，燃烧的烟和部分热量通过烟囱5排至外界，同时空气从外界通过稻壳堆进入容器1底部，然后又经烟囱5上升并与烟一道散入大气中形成空气循环。由于稻壳中埋有热交换水管4，热量大部分被带走，因此，稻壳是在大约370～380℃，即低于其410℃的着火点的温度下熏烧的，故被碳化，变成碳化稻壳。在留置原处的情况下，碳化稻壳在600℃以下的温度下自燃成灰，即得到本发明的纳米结构SiO₂稻壳灰。内部焚烧温度可通过调节热交换水管的分布密度控制在600℃以下。

Claims (6)

1.一种可产出纳米结构SiO₂稻壳灰的稻壳焚烧装置，包括有一个焚烧容器(1)、容器(1)的底板(2)上分布有许多小孔(3)，其特征是容器(1)内分布有热交换水管(4)。

2.根据权利要求1所述的可产出纳米结构SiO₂稻壳灰的稻壳焚烧装置，其特征是上述容器(1)的底板(2)上分布的小孔(3)小于稻壳的尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的可产出纳米结构SiO₂稻壳灰的稻壳焚烧装置，其特征是上述热交换水管(4)一端封闭位于焚烧容器(1)的底板(2)，另一端与容器外的其它热交换装置连接。

4.根据权利要求3所述的可产出纳米结构SiO₂稻壳灰的稻壳焚烧装置，其特征是在焚烧容器(1)的周边设有闸门(7)。

5.根据权利要求4所述的可产出纳米结构SiO₂稻壳灰的稻壳焚烧装置，其特征是在焚烧容器的底板(2)上设置有烟囱(5)。

6.根据权利要求1或2所述的可产出纳米结构SiO₂稻壳灰的稻壳焚烧装置，其特征是底板(2)下部设有支承壳体(6)，支承壳体(6)的内部形成一生火空间。