CN204675995U - 玄武岩等离子体熔化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种玄武岩等离子体熔化炉，属于玄武岩加工技术领域。该熔化炉包括炉体、炉盖砖、电源以及至少一个烧嘴，所述烧嘴包括前端和后端，所述烧嘴沿轴向设置有火焰通孔，所述后端与所述电源电连接，所述炉盖砖设置于所述炉体的顶部，所述炉盖砖设置有至少一个炉孔，所述前端可穿过所述炉孔。本实用新型提供的熔化炉能够提供经过压缩的高温等离子体火焰，从而可以实现对玄武岩进行精准的、高效的熔化，利用该熔化炉能够彻底地熔化玄武岩，同时还可以降低熔化炉设计成本，提供能量的利用率，降低能耗。

Description

玄武岩等离子体熔化炉

技术领域

本实用新型涉及玄武岩加工技术领域，具体而言，涉及一种玄武岩等离子体熔化炉。

背景技术

玄武岩是一种密度大、致密性高的喷出岩，玄武岩具有较高的耐久性。玄武岩拉丝产生的纤维具有光滑的表面，通过增加其表面的粗糙程度，可以提高其与载体之间有效接触面积。玄武岩纤维通过表面改性，能够显著地提高其力学性能、环境抗性，通过将其与其他材料配合能够在很大程度上改变材料的原有性能，提高功能性。

玄武岩纤维的通常采用高温熔融，然后通过耐热板材进行拉丝制备。由于玄武岩的熔融温度高，一般的加热方式很难满足要求。目前，一般采用燃烧器产生火焰直接对其进行加热或者利用电极直接加热等方式。上述的玄武岩熔融方式普遍存在能耗大、温度低、熔融效率低下等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种玄武岩等离子体熔化炉，以降低能耗、提高玄武岩的熔融效率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种玄武岩等离子体熔化炉，包括炉体、炉盖砖、电源以及至少一个烧嘴，所述烧嘴包括前端和后端，所述烧嘴沿轴向设置有火焰通孔，所述后端与所述电源电连接，所述炉盖砖设置于所述炉体的顶部，所述炉盖砖设置有至少一个炉孔，所述前端可穿过所述炉孔并伸入所述炉体内。

进一步地，所述玄武岩等离子体熔化炉包括多个烧嘴和多个炉孔，所述烧嘴的数目与所述炉孔的数目相同，相邻两个所述炉孔的中心距为50-400mm。由于实际制造、成产过程中，玄武岩的处理数量相对较大，采用一个的烧嘴，并且，针对每个烧嘴配置一个炉体，会明显提高设备成本，不利于批量化生产的需要。基于上述考虑，玄武岩等离子体熔化炉包括多个烧嘴，在炉盖砖上设置与烧嘴数目相等多个炉孔，从而使得炉体可以一次性处理大量的玄武岩，从而可以提高其处理效率、利于量产。为了提高烧嘴的工作效率，降低各个烧嘴之间的干扰，减少烧嘴火焰之间的热扰动等。通过控制相邻炉孔之间的间隙，进而控制烧嘴之间的间距，已达到控制烧嘴喷出火焰间的距离。

进一步地，所述烧嘴设置有储水腔，所述后端设置有进水口和出水口，所述进水口、所述出水口均与所述储水腔连通。由于玄武岩的熔融过程是一个高能反应过程，由烧嘴喷出的火焰就有较高的温度和能量，这在一定程度上会对烧嘴产生影响，造成烧嘴的损坏等情况。为了降低高温对烧嘴的热冲击、提高其工作寿命，在烧嘴设置有储水腔，并且通过设置与其上的进水口和出水口，实时通入水，通过水将高温带走，从而实现对烧嘴的降温处理，进一步地，也可以有利于对烧嘴的操作。

进一步地，所述玄武岩等离子体熔化炉还包括压缩机和喷枪，所述压缩机、所述进水口分别与所述喷枪连接。由烧嘴喷出的等离子体火焰具有较高的能量，为了使得高温的等离子体火焰能够快速、准确地作用于玄武岩，玄武岩等离子体熔化炉增设由压缩机和喷枪配合而成的喷射装置，通过等离子体火焰在喷射装置喷出的高速气流的作用下，精准、高速地作用于玄武岩，从而提高了玄武岩的处理速度。

进一步地，所述电源为三相交流电源。三相交流电源供电更稳定，在具有多个负载的用电环境中，具有较好的适应性。

进一步地，所述三相交流电源设置有漏电保护器。漏电保护器的使用，提高了玄武岩等离子体熔化炉的安全性，可以有效防止发生电击伤等问题。

进一步地，所述前端设置有凸缘，所述凸缘的尺寸大于所述炉孔的尺寸。由于烧嘴炉体之间的相对位置会影响其产生的等离子体火焰对玄武岩的处理效果，因而，在烧嘴的前端设置凸缘，凸缘可以有效地预防烧嘴过高地伸入炉体内部，从而影响对玄武岩的熔融处理。

进一步地，所述火焰通孔在所述前端处的形状为锥形。锥形的火焰通孔可以对等离子体火焰具有较好的限制作用，可以对等离子体火焰的体积进行一定的压缩，起到使其能量更集中，火焰面更小的作用，从而可以使得玄武岩的处理更加的精细、准确、可控性更高。

进一步地，所述玄武岩等离子体熔化炉还包括炉架，所述炉架设置有高度可调节的炉臂，所述炉臂与所述烧嘴可拆卸连接。为了提高烧嘴的位置的可控性，降低其操作难度，简化玄武岩的熔融处理流程，熔化炉还设置含有炉臂的炉架，通过炉臂来控制烧嘴的空间位置，从而达到理想的处理效果。

相对于现有技术，本实用新型包括以下有益效果：

本实用新型提供了一种玄武岩等离子体熔化炉，利用该熔化炉可以实现精准、快速、高效地熔融玄武岩的操作。通过烧嘴产生的等离子体火焰的温度高，可以在短时间内将玄武岩进行熔融，从而可以提高玄武岩的处理速度。由于通过烧嘴喷出的等离子体火焰的能量密度高、火焰的焰形比较集中，从而可以提高其热能的利用率。另一方面，由烧嘴产生的等离子体火焰较短，从而可以在相同的炉体空间内，设置更多的等离子体火焰发生源，从而可以将炉体内部的空间有效地利用起来，从而降低设备的建设和维护成本。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的玄武岩等离子体熔化炉中的炉体的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的玄武岩等离子体熔化炉中的炉盖砖的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的玄武岩等离子体熔化炉中的烧嘴的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的玄武岩等离子体熔化炉中的炉架与炉臂的连接状态示意图(不包括进水口、出水口)；

图5是本实用新型实施例提供的玄武岩等离子体熔化炉的结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例提供的玄武岩等离子体熔化炉中的炉体与烧嘴之间的相对位置关系示意图。

其中，附图标记汇总如下：

炉体101；炉盖砖102；炉孔103；烧嘴104；炉架105；

炉臂106；玄武岩107；火焰通孔110。

具体实施方式

由于玄武岩的自身特点，比如二氧化硅含量高、压缩强度大等等，因而对其的处理难度相对较大，尤其是制备玄武岩纤维。制备玄武岩纤维较重要的一步是对其进行加热熔融处理，目前，普遍采用电极直接加热或者电阻间接加热的方式，但是，这些加热方式存在，能耗大、成本高，熔化温度低难以彻底熔化、熔化速度慢等等问题，基于上述的问题，本发明人设计了一种熔化炉，利用该熔化炉产生能量更高、火焰面更集中的可控性等离子体火焰，从而对玄武岩实现了高效率、低能耗、快速的处理。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参阅图1-图5，本实用新型提供了一种玄武岩等离子体熔化炉，该熔化炉包括炉体101、炉盖砖102、电源以及至少一个烧嘴104，烧嘴104包括前端和后端，后端与电源电连接。炉盖砖102设置有至少一个炉孔103，前端可穿过炉孔103。烧嘴104的前端通过炉孔103伸入炉体101内，从而将产生的等离子体火焰加热玄武岩。炉体101提供容纳玄武岩的空间，炉盖砖102设置于炉体101的顶部，方便添加玄武岩。优选地，炉体设置有加料口，用于添加玄武岩。烧嘴104沿轴向设置有火焰通孔110，火焰通孔110用以给烧嘴104输送空气以及火焰的输出通道。为了方便下一步的拉丝操作，可以在炉体101的底部设置下料口，固体的玄武岩会堵塞下料口，防止其从炉体101内部漏出；当玄武岩在等离子体火焰的灼烧下变成玄武岩浆后即可从下料口漏出，以备后续使用。炉体101的侧壁和炉体101的底壁可以采用不同的材质制备，以便能够承受不同的温度，从而可以节约材质、降低高成本的耐热材料的使用。参与图6，玄武岩等离子体熔化炉的一种工作状态下，炉体101与烧嘴104支架内的相对关系示意图。炉体101内放置有玄武岩107，烧嘴104的前端竖直伸入炉体101内，火焰通孔110正对玄武岩107，烧嘴104的后端连接电线108用以通电，烧嘴104的后端还连接有水管109用以降低烧嘴104的温度。图6中，电线108和水管109与烧嘴104的连接方式和位置只作为示意作用，不可以用来作为限定其具体的连接位置。

本实用新型提供的玄武岩等离子体熔化炉可以调节烧嘴的平面分布数量和两两之间的距离，同时还能够调节烧嘴和玄武岩之间的距离，从而可以控制玄武岩的熔化时间和耗能。

对玄武岩加工处理时，将玄武岩放入炉体101内，然后将炉盖砖102与炉体101连接，烧嘴104的前端通过炉孔103伸入炉体101内。当电源给烧嘴104通电后，从而在火焰通孔110内部产生高压电场，空气在该高压电场中电离并形成等离子体，等离子体从烧嘴104的前端喷出产生携带高能的等离子体火焰，等离子体火焰直接作用于玄武岩使其迅速熔化，形成玄武岩浆，以备后续处理。其中，由于等离子火焰进过烧嘴104时，火焰通孔110可限制等离子体火焰的截面积，等离子体火焰的能量更密集，火焰的温度更高，能够较快地熔化玄武岩。

为了适应批量生产的需要，提高熔化炉的处理量，根据需要，玄武岩等离子体熔化炉包括多个烧嘴104和多个炉孔103，多个烧嘴104可以针对不同的位置的玄武岩进行熔化处理。较佳地，烧嘴104的数目与炉孔103的数目相同，相邻两个炉孔103的中心距为50-400mm，以便能够充分利用烧嘴104产生的等离子体火焰，减少等离子体火焰之间的重叠浪费或者相互干扰等等情况。通过控制烧嘴104的空间位置，从而控制烧嘴104火焰与玄武岩之间的距离为30-200mm，从而使得火焰的利用率提高，改善熔化炉的工作效率。

由于玄武岩熔化处理属于高能处理过程，且等离子体火焰具有较高的温度，为了确保烧嘴104的安全，防止高温对烧嘴104的热冲击，避免其在高温作用下发生破损，烧嘴104设置有储水腔，储水腔内注入有冷却水，用以对烧嘴104降温。进一步地，烧嘴104的后端设置有进水口和出水口，进水口、出水口均与储水腔连通，进水口与外部水源设备连接，相应地出水口也与水回收装置连接，从而使得储水腔内的水处于流动状态，保持烧嘴104的温度处于一个相对较低的程度。较佳地，玄武岩等离子体熔化炉还包括压缩机和喷枪，压缩机、进水口分别与喷枪连接。压缩机提供动力源将所述冷却水通过喷枪泵入储水腔，最后通过出水口流处，从而可以确保储水腔内的水的更新速度，提高降温效果，有效地保护烧嘴104。此外，当等离子体电弧通过火焰通孔110时，火焰通孔110的内壁经过水的冷却温度较低，火焰受到低温作用，使电弧柱外焰气体冷却收缩，火焰的外焰收缩的趋势，降低减小其截面积。另一方面，等离子体火焰的热收缩效应，电流只能从火焰柱的中心通过，导致电流密度急剧增加，等离子体中的带电粒子在在电磁力的作用下，相互吸引实现收缩，最终火焰再进一步被压缩。被压缩的等离子体火焰的能量密度高，能量更加的集中使其温度升高速度快、温度也很高。

熔化炉所采用的电源的类型有很多，比例可以采用高压脉冲电源、高频交流电等等，本实施例中采用的电源为三相交流电源，但是本实用新型对电源的类型不做限定，具体可以根据实际需求选取各类型电源。优选地，三相交流电源设置有漏电保护器，以提高用电安全，防止发生电伤等问题。

熔化炉的玄武岩处理效果，收到烧嘴104与玄武岩之间的距离的影响。如果烧嘴104伸入炉体101内过多容易造成烧嘴104的堵塞，影响等离子体火焰的产生或者造成等离子火焰的利用率不高的问题。针对上述问题，前端设置有凸缘，凸缘的尺寸大于炉孔103的尺寸。凸缘可以将烧嘴104卡住，从而防止烧嘴104的前端过多地伸入炉体101内。

优选地，玄武岩等离子体熔化炉还包括炉架105，炉架105设置有高度可调节的炉臂106，炉臂106与烧嘴104可拆卸连接。炉架105和炉臂106的配合使的烧嘴104与炉体101之间的相对高度的调节更加的准确和精细，可以有效地控制等离子体火焰与玄武岩的接触。炉臂106与炉架105与的连接处可以设计一个螺孔，螺孔匹配设置一个螺杆，通过螺杆的转动来调节炉臂106的运动。当螺杆与炉架105接触时，在摩擦力的作用下，螺杆卡住炉臂106，进而固定烧嘴104；当需要调节烧嘴104的高度时，使螺杆远离炉架105，即可调节炉臂106的运动，从而调节烧嘴104的高度。进一步，可以在炉架105设置刻度，从而使得炉臂106的位移控制更加的精准，使用者可以掌握准确的位置。通过调节烧嘴104与玄武岩之间的距离，可以改变等离子体火焰与玄武岩之间的接触面接，从而可以调节温度，以便对玄武岩进行最佳的熔化。

此外，等离子体火焰的焰形在一定程度上会影响玄武岩的处理效果。等离子体火焰更集中有利于提高其利用率。本实施例中，火焰通孔110在前端处的形状为锥形，锥形结构能够起到收缩等离子火焰的作用，使得火焰的长度更短，使其能量更加集中；另一方面，更短的火焰能够使得火焰所需的空间更小，从而有利于减小炉体101的体积，将地建设成本。火焰通孔110在前端处的形状还可以为螺旋形，从而可以使火焰高速旋转，从而在向火焰内部收缩，进一步压缩火焰体积，对玄武岩的冲击更强，有利于推动熔化的玄武岩浆。

如图3所示，本实施例中，烧嘴104采用圆柱形结构，当然也可以采用其他结构，如多棱柱或者具锥形的结构。应该注意的是，图5示出玄武岩等离子体中各个结构之间连接关系，其中各个结构的尺寸比例并不限定于图5所示。

本实用新型提供的玄武岩等离子体熔化炉至少具有如下优点：

1.火焰温度高，在20000度内可任意调节，温度控制准确，可以根据玄武岩的熔化需要调整到任何温度，保证玄武岩及其中杂质完全熔化，提高熔融液质量。

2.火焰经过压缩，火焰的形状更加集中，充分使用火焰的热能，有效提高能源利用率，有效利用率可达到95％以上。

3.由于火焰集中，火焰主要灼烧玄武岩，减少火焰对炉体等热冲击，从而对耐火材料的要求降低，；此外，还可以降低火焰的熔化面积，从而使得对玄武岩的熔化区域进行更加精确的控制。

4.由于火焰的温度高，可以加速熔化速度，提高玄武岩纤维的生产效率。

5.由于火焰长度短，火焰的体积减小，从而在一定程度上控制了炉体的容积，降低熔炉建设成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种玄武岩等离子体熔化炉，其特征在于，包括炉体、炉盖砖、电源以及至少一个烧嘴，所述烧嘴包括前端和后端，所述烧嘴沿轴向设置有火焰通孔，所述后端与所述电源电连接，所述炉盖砖设置于所述炉体的顶部，所述炉盖砖设置有至少一个炉孔，所述前端可穿过所述炉孔并伸入所述炉体内。

2.根据权利要求1所述的玄武岩等离子体熔化炉，其特征在于，所述玄武岩等离子体熔化炉包括多个烧嘴和多个炉孔，所述烧嘴的数目与所述炉孔的数目相同，相邻两个所述炉孔的中心距为50-400mm。

3.根据权利要求1或2所述的玄武岩等离子体熔化炉，其特征在于，所述烧嘴设置有储水腔，所述后端设置有进水口和出水口，所述进水口、所述出水口均与所述储水腔连通。

4.根据权利要求3所述的玄武岩等离子体熔化炉，其特征在于，所述玄武岩等离子体熔化炉还包括压缩机和喷枪，所述压缩机、所述进水口分别与所述喷枪连接。

5.根据权利要求4所述的玄武岩等离子体熔化炉，其特征在于，所述电源为三相交流电源。

6.根据权利要求5所述的玄武岩等离子体熔化炉，其特征在于，所述三相交流电源设置有漏电保护器。

7.根据权利要求1或6所述的玄武岩等离子体熔化炉，其特征在于，所述前端设置有凸缘，所述凸缘的尺寸大于所述炉孔的尺寸。

8.根据权利要求1或6所述的玄武岩等离子体熔化炉，其特征在于，所述火焰通孔在所述前端处的形状为锥形。

9.根据权利要求8所述的玄武岩等离子体熔化炉，其特征在于，所述玄武岩等离子体熔化炉还包括炉架，所述炉架设置有高度可调节的炉臂，所述炉臂与所述烧嘴可拆卸连接。