CN209721911U - 一种矿物棉用的加热系统 - Google Patents

Abstract

一种矿物棉用的加热系统，包括储料罐、混料罐和固体颗粒预热装置，固体颗粒预热装置的出料口通过物料分流管通入若干反应池中。本实用新型中的加热系统改变了传统直接将常温物料加入反应池中并在反应池中液体上方进行加热的形式，采用两段加热形式，先对混合后的物料进行初次加热，避免了常温物料进入反应池中由于物料温度过低造成的反应池中液体的凝固，同时缩短了反应池中物料升温的时间，加快了反应池中物料的液化速度，从而缩短了在加热池中的加热时间，节省了使用成本。

Description

一种矿物棉用的加热系统

技术领域

本实用新型涉及保温材料加热设备技术领域，尤其是涉及一种矿物棉用的加热系统。

背景技术

目前，岩棉生产中97％玄武岩融化炉为冲天炉，国内有3-5条矿棉生产线使用电弧炉，仅有1-2条进口电弧炉用于生产岩棉；冲天炉需要使用焦炭作为燃料加热，产生大量的废气废渣，已经不适应现代环保要求。本实用新型涉及的矿物棉包含岩棉、矿棉以及利用矿物质生产棉、板等。

利用电弧的热效应加热炉料进行熔炼是一种有效的炼钢方法。交流电通过3个石墨电极或者钼电极输入炉内，在电极下端与物料之间产生电弧，利用电弧的高温直接加热炉料，使炼钢过程得以进行。电弧炉用于制造岩棉加热融化矿石也是一种创新，根据国内仅有的1-2台进口岩棉电弧炉使用情况分析，岩棉电弧炉使用石墨电极，由于石墨在高温下很容易被氧化，需要在加热时加入氮气保护，石墨电极的吨棉消耗为200元以上，岩棉熔池的上部有两种设置，一种是有不锈钢管缠绕成的带有水循环的炉顶，另一种采用粉状矿石悬浮于溶体的上方形成的粉状炉盖；前一种不仅要消耗大量的循环水，循环水还要损失大量的热量造成热效率减低，成本提高；后一种采用粉末炉盖，需要不断向上层加入粉末、不断融化粉状路改的下层；使用电弧炉电极加热时，熔池温度较高，一般达到1800℃以上，因此，熔池耐火材料的寿命减低，熔池的使用寿命为3个月，维修岩棉熔池需要时间和成本，使得利用电弧炉生产岩棉的成本较高。

周森安等人采用电阻式加热和二级分散加料技术制造岩棉，虽然已经中试成功出棉，也申报了专利，但是，全部采用二硅化钼加热冷态矿石，加热设备成本价高，加热功率较大，设备损耗大。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决矿物棉加热设备成本高，加热总功率大，设备损耗大的问题，提供一种矿物棉用的加热系统。

本实用新型为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种矿物棉用的加热系统，包括若干用于承接送料装置运输的不同种类原料的储料罐，储料罐下方均通过输料管通入混料罐，储料罐和混料罐之间的输料管上设置有用于称量物料重量的称料盘，混料罐的出料口处设置有运输混合物料的提料装置，所述提料装置的末端设置有承接混合物料的固体颗粒预热装置，固体颗粒预热装置的出料口通过物料分流管通入若干反应池中，分流管上设置有若干出料口流量控制装置，反应池中设置有若干插入反应池物料中的加热装置，反应池的上开设有溢流通道系统和液体放空专用装置，溢流通道系统包括开设在反应池侧壁上的溢流通道，溢流通道远离反应池的一端采用喇叭口结构，喇叭口结构的小径端与溢流通道连通，喇叭口结构填充有喇叭口塞，液体放空专用装置设置在反应池底部，液体放空专用装置包括开设反应池侧壁靠近反应池底部处的出料口，出料口位于反应池外部的一端上连接有用于承接并转运出料口液体的液体流槽。

所述的喇叭口塞为一个形状与喇叭口结构相互匹配的圆锥形结构，喇叭口塞中心处开设有与溢流通道连通的通孔，通孔远离溢流通道的一端内填充有薄壁塞以阻止通孔的自由流通，所述的溢流通道系统为圆筒状内径30-150mm，壁厚为3-20mm，长度视炉壁厚度确定，喇叭口塞上的通孔直径为20-100mm，通孔的长度为20-80mm，薄壁塞的厚度为5-20mm，主要用于在熔池需要放空时，用钢钎扎透薄壁塞封口，使得反应池内液体通过溢流通道系统流出反应池，溢流通道系统的材质为二硼化锆复合陶瓷材料、致密氧化铬陶瓷管、铬酸锶镧陶瓷管、铬酸镧陶瓷管、氧化铬和氧化镧复合陶瓷管

所述的液体流槽内开设有流槽通道，液体流槽通道内径大于出料口内径，液体流槽外部包裹有流槽保温层，液体流槽内部位于液体正上方设置有流槽加热元件以保证流槽内温度避免液体凝固，通过流槽加热元件用于对流出的液体加热、使液体温度保持较小的温度损失，有利于反应池的加热元件温度保持在一个合适温度，该温度低于传统的反应池温度，以为传统反应池为了避免液体预冷凝固，需要将液体预冷产生的热量损失计算在内，采用本申请的结构有利于降低能耗，有利于增加反应池内壁的使用寿命；流槽保温层所用的保温材料为真空成型的陶瓷纤维材料，流槽加热元件为电炉丝，加热的温度为800-1200℃，电炉丝镶嵌在真空成型的陶瓷下围内，流出的液体保持在可流动状态，有利于减少热损失。

所述的固体颗粒预热装置采用固体颗粒加热炉，固体颗粒预热装置也可以采用其他任意一种固体颗粒加热装置，只有能满足固体可以加热到所需要温度即可，固体颗粒加热炉从上之下依次包括上部进料口封闭段、低温预热段、高温加热段和下部出料口，固体颗粒加热炉内腔为一个方形桶状结构，在方形桶状结构的炉体内设置有若干个加热元件和若干个炉管，每个加热元件均设置在炉管内，固体颗粒通过从上到下自动通过炉膛而被加热。

所述的出料口流量控制装置采用PLC控制的流量阀。

所述的加热装置采用导管加热装置，导管加热装置可以采用任意形式的导管加热装置，只有能够使导管加热装置满足插入物料中进行加热即可，导管加热装置包括插入物料中的陶瓷保护管和传送在陶瓷保护管内部的U形加热元件。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中的加热系统改变了传统直接将常温物料加入反应池中并在反应池中液体上方进行加热的形式，采用两段加热形式，先对混合后的物料进行初次加热，避免了常温物料进入反应池中由于物料温度过低造成的反应池中液体的凝固，同时缩短了反应池中物料升温的时间，加快了反应池中物料的液化速度，从而缩短了在加热池中的加热时间，节省了使用成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型中固体颗粒预热装置的局部结构示意图。

图3为本实用新型中加热装置安装状态示意图。

图4为本实用新型中溢流通道系统的结构示意图。

图5为本实用新型中液体放空专用装置的结构示意图。

图示标记：1、储料罐；2、称料盘；3、混料罐；4、提料装置；5、固体颗粒预热装置；501、炉体；502、炉管；503、加热元件；504、密封调节层；6、出料口流量控制装置；7、分流管；8、反应池；9、液体；10、安装孔；11、加热装置；1101、瓷托；1102、耐高温纤维成型模；1103、发热元件支撑盖；1104、U形发热元件；1105、陶瓷保护管；1106、加热元件固定陶瓷块；12、溢流通道；13、喇叭口塞；1301、薄壁塞；14、液体流槽；15、流槽加热元件；16、流槽保温层。

具体实施方式

图中所示，具体实施方式如下：

一种矿物棉用的加热系统，包括若干用于承接送料装置运输的不同种类原料的储料罐1，储料罐1下方均通过输料管通入混料罐3，储料罐1和混料罐3之间的输料管上设置有用于称量物料重量的称料盘2，混料罐3的出料口处设置有运输混合物料的提料装置4，所述提料装置4的末端设置有承接混合物料的固体颗粒预热装置5，固体颗粒预热装置5的出料口通过物料分流管7通入若干反应池8中，分流管7上设置有若干出料口流量控制装置6，反应池8中设置有若干插入反应池物料中的加热装置11，反应池8上开设有溢流通道系统和液体放空专用装置，溢流通道系统包括开设在反应池侧壁上的溢流通道12，溢流通道远离反应池的一端采用喇叭口结构，喇叭口结构的小径端与溢流通道连通，喇叭口结构填充有喇叭口塞13，液体放空专用装置设置在反应池底部，液体放空专用装置包括开设反应池侧壁靠近反应池底部处的出料口，出料口位于反应池外部的一端上连接有用于承接并转运出料口801液体的液体流槽。

所述的喇叭口塞为一个形状与喇叭口结构相互匹配的圆锥形结构，喇叭口塞中心处开设有与溢流通道连通的通孔，通孔远离溢流通道的一端内填充有薄壁塞以阻止通孔的自由流通，所述的溢流通道系统为圆筒状内径30-150mm，壁厚为3-20mm，长度视炉壁厚度确定，喇叭口塞上的通孔直径为20-100mm，通孔的长度为20-80mm，薄壁塞1301的厚度为5-20mm，主要用于在熔池需要放空时，用钢钎扎透薄壁塞封口，使得反应池内液体通过溢流通道系统流出反应池，溢流通道系统的材质为二硼化锆复合陶瓷材料、致密氧化铬陶瓷管、铬酸锶镧陶瓷管、铬酸镧陶瓷管、氧化铬和氧化镧复合陶瓷管

所述的液体流槽14内开设有流槽通道，液体流槽通道内径大于出料口内径，液体流槽外部包裹有流槽保温层16，液体流槽内部位于液体正上方设置有流槽加热元件15以保证流槽内温度避免液体凝固，通过流槽加热元件用于对流出的液体加热、使液体温度保持较小的温度损失，有利于反应池的加热元件温度保持在一个合适温度，该温度低于传统的反应池温度，以为传统反应池为了避免液体预冷凝固，需要将液体预冷产生的热量损失计算在内，采用本申请的结构有利于降低能耗，有利于增加反应池内壁的使用寿命；流槽保温层所用的保温材料为真空成型的陶瓷纤维材料，流槽加热元件为电炉丝，加热的温度为800-1200℃，电炉丝镶嵌在真空成型的陶瓷下围内，流出的液体保持在可流动状态，有利于减少热损失。

所述的固体颗粒预热装置5采用固体颗粒加热炉，具体可以采用本公司之前申请的固体颗粒加热炉炉的结构，固体颗粒预热装置也可以采用其他任意一种固体颗粒加热装置，只有能满足固体可以加热到所需要温度即可，固体颗粒加热炉从上之下依次包括上部进料口封闭段、低温预热段、高温加热段和下部出料口，固体颗粒加热炉内腔为一个方形桶状结构，在方形桶状结构的炉体内设置有若干个加热元件和若干个炉管，每个加热元件503均设置在炉管内，固体颗粒通过从上到下自动通过炉膛而被加热，如图2所示，每个炉管均间隔设置在炉体501内，而且在炉体内设置有多层炉管502，上层炉管位于下层炉管缝隙的正上方，且最底层炉管相互贴合形成密封调节层504，通过炉管的相互配合对物料加热的同时可以再次打散物料提高物料的混合程度。

所述的出料口流量控制装置6采用PLC控制的流量阀。

所述的加热装置采用导管加热装置，导管加热装置可以采用任意形式的导管加热装置，只有能够使导管加热装置满足插入物料中进行加热即可，如图3所示导管加热装置导管加热装置包括一端开口一端封闭的陶瓷保护管1105和U形发热元件1104，U形发热元件1104穿设在陶瓷保护管1105内且U形发热元件1104的电源端自陶瓷保护管1105的开口端穿出，陶瓷保护管1105内腔靠近陶瓷保护管1105底部的一端上设置有变径段，变径段自远离向靠近陶瓷保护管底部方向的内径逐渐减小，所述的变径段长度为110mm，且变径段为圆锥形结构，变径段上方为圆柱形的等径段结构，且等径段的内径等于变径段的最大内径，陶瓷保护管外壁可以采用圆柱体结构或者长方体结构中的任意一种也可以采用其他常用结构不做具体限定保证均匀散热即可，陶瓷保护管1105内腔中还安装有加热元件固定陶瓷块1106，加热元件固定陶瓷块1106支撑在变径段上方，加热元件固定陶瓷块1106上设置有用于定位U形发热元件安装位置的定位孔，定位孔为矩形通孔，定位孔的中心线与陶瓷保护管内腔的中心线重合，定位孔的相互平行的两侧边上开设有卡槽，卡槽位于U形发热元件以矩形通孔中心线为转轴形成的转动轨迹上，通过转动发热元件将发热元件卡设在卡槽内以避免发热元件在安装使用过程中出现晃动，陶瓷保护管出口端外壁上设置有倒喇叭状的便于陶瓷保护管卡装在安装位置的支撑凸台，支撑凸台自远离至靠近陶瓷保护管出口端的外径逐渐增大，陶瓷保护管出口端外沿上还盖设有发热元件支撑盖1103，发热元件支撑盖1103靠近陶瓷保护管内腔的一端上形成凸起，凸起延伸至陶瓷保护管内腔中配合发热元件支撑盖形成凸字形结构，发热元件支撑盖上方支撑有耐高温纤维成型模块1102，耐高温纤维成型模块上压设有瓷托1101，瓷托1101、耐高温纤维成型模块1102和发热元件支撑盖1103上开设有依次贯穿三者的便于U形发热元件的电源端穿出的通孔。

如图3所示的导管加热装置，首先采用致密氧化铬材料、复合致密氧化铬材料、铬酸镧复合陶瓷材料、铬酸锶镧复合陶瓷材料、氧化铬和氧化镧的复合材料中的至少一种，采用等静压方法制作陶瓷保护管毛坯，陶瓷保护管毛坯再经过高温烧结成型制得陶瓷保护管1105，然后在陶瓷保护管中安装加热元件固定陶瓷块1106，然后将U形发热元件安装进入加热元件固定陶瓷块1106中，并随后转动一圈将其卡入卡槽中固定，随后依次将发热元件支撑盖1103、耐高温纤维成型模块1102和瓷托1101依次安装在陶瓷保护管上并保证U形发热元件穿出，然后将安装后的加热管插入反应池中的液体9中，在反应池8上开设有安装孔10，安装孔10包括靠近反应池内腔的安装孔变径段和安装孔等径段，安装孔变径段与支撑凸台相互配合将加热管卡装在安装孔内，安装孔等径段与耐高温纤维成型模块配合形成密封。

所述的陶瓷保护管壁厚为8-20mm，内径为60-150mm，长度为300-1200mm。

所述的发热元件支撑盖为圆台状结构，其总长度为30-80mm，凸起段长度为20-50mm

所述的加热元件固定陶瓷块厚度为5-15mm，加热元件固定陶瓷块本体采用圆柱体结构，且外径等于陶瓷保护管1105，加热元件固定陶瓷块采用二硼化锆复合陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化铬陶瓷中的任意一种制成。

所述的耐高温纤维成型模块为氧化锆纤维块、氧化铝纤维块。

所述的U形发热元件采用二硼化锆复合陶瓷发热体、二硅化钼发热元件、硅碳棒发热元件中的至少一种。

一种利用所述的一种矿物棉用的加热系统加热矿物棉的方法，包括如下步骤：

步骤一、一次上料：分别将颗粒状玄武岩、白云石、矿渣分别输送到不同的高位储料罐中，玄武岩、白云石、矿渣的粒度均为0.1-8mm；

步骤二、称量：储料罐内的物料经高位储料罐控制阀门控制打开物料靠自身重力流入称料盘内，根据玄武岩、白云石、矿渣的成分和配比，PLC控制模块控制高位储料罐控制阀的闭合，实现自动称量供料；

步骤三、混合：通过PLC自动控制系统将称量好的三种物料同时流入混料罐内进行混料；

步骤四、二次上料：通过提料装置把步骤三中混料罐内的物料输送到固体颗粒预热装置中；

步骤五、预热：开启固体颗粒预热装置对期内的物料进行预热，控制预热温度为300-1000℃；

步骤六、加热：开启固体颗粒预热装置进行加热，控制加热温度为800-1000℃；

步骤七、分散加料：通过PLC控制模块控制出料口流量控制装置控制物料进入反应池中，PLC控制模块根据管道的管径以及物料流速通过控制时间来控制流入反应池中的物料总量，控制物料流入第1个反应池，通过分流管控制物料流入第1个反应池的六个不同液面处；重复以上步骤直至第2个反应池、第3个反应池、第4个反应池中均加入物料，每个反应池中加入量等于加入总量的1/4；

步骤八、反应池加热：加入物料的反应池温度降低，控制反应池中的加热装置加热，持续加热到1450-1550℃；

步骤九、溢流：加入物料的反应池内液位逐渐上升，液体自动从溢流通道系统中流出，控制流出的液体流入第五个反应池，第五个反应池采用调温调速调质熔池，依次控制第2个反应池、第3个反应池、第4个反应池中的液体从溢流通道系统中流入第五个反应池中制成物料加热完成。

所述的步骤九中的调温调速调质熔池内设置有调速挡板和高温液位计，通过调速挡板的旋转控制液体的流速，从而实现高温液体以恒定的流速流入溢流通道系统。本实用新型所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本实用新型所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本实用新型所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种矿物棉用的加热系统，包括若干用于承接送料装置运输的不同种类原料的储料罐，储料罐下方均通过输料管通入混料罐，储料罐和混料罐之间的输料管上设置有用于称量物料重量的称料盘，混料罐的出料口处设置有运输混合物料的提料装置，其特征在于：所述提料装置的末端设置有承接混合物料的固体颗粒预热装置，固体颗粒预热装置的出料口通过物料分流管通入若干反应池中，分流管上设置有若干出料口流量控制装置，反应池中设置有若干插入反应池物料中的加热装置，反应池上开设有溢流通道系统和液体放空专用装置，溢流通道系统包括开设在反应池侧壁上的溢流通道，溢流通道远离反应池的一端采用喇叭口结构，喇叭口结构的小径端与溢流通道连通，喇叭口结构填充有喇叭口塞，液体放空专用装置设置在反应池底部，液体放空专用装置包括开设反应池侧壁靠近反应池底部处的出料口，出料口位于反应池外部的一端上连接有用于承接并转运出料口液体的液体流槽。

2.根据权利要求1所述的一种矿物棉用的加热系统，其特征在于：所述的喇叭口塞为一个形状与喇叭口结构相互匹配的圆锥形结构，喇叭口塞中心处开设有与溢流通道连通的通孔，通孔远离溢流通道的一端内填充有薄壁塞以阻止通孔的自由流通。

3.根据权利要求1所述的一种矿物棉用的加热系统，其特征在于：所述的液体流槽内开设有流槽通道，液体流槽通道内径大于出料口内径，液体流槽外部包裹有流槽保温层，液体流槽内部位于液体正上方设置有流槽加热元件以保证流槽内温度避免液体凝固。

4.根据权利要求1所述的一种矿物棉用的加热系统，其特征在于：所述的固体颗粒预热装置采用固体颗粒加热炉，固体颗粒加热炉从上之下依次包括上部进料口封闭段、低温预热段、高温加热段和下部出料口，固体颗粒加热炉内腔为一个方形桶状结构，在方形桶状结构的炉体内设置有若干个加热元件和若干个炉管，每个加热元件均设置在炉管内，固体颗粒通过从上到下自动通过炉膛而被加热。

5.根据权利要求1所述的一种矿物棉用的加热系统，其特征在于：所述的出料口流量控制装置采用PLC控制的流量阀。

6.根据权利要求1所述的一种矿物棉用的加热系统，其特征在于：所述的加热装置采用导管加热装置，导管加热装置包括插入物料中的陶瓷保护管和传送在陶瓷保护管内部的U形加热元件。