CN2869603Y - 用稻壳烧制纳米二氧化硅的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用稻壳烧制纳米二氧化硅的装置，其燃烧室由采用折回平行的布置方式的第一、二、三、四级燃烧筒依次连接构成，第一级燃烧筒与安装有螺旋加料器的稻壳库连接，第四级燃烧筒设有出料口；第一级燃烧筒与稻壳库(1)连接处设有点火口；每一级燃烧筒外套装有与列管式换热器17连接的输入有冷却水的热交换套管；每一级燃烧筒内安装由变频调速电机及其减速器驱动的使物料定向移动的螺旋推进器。通过调节带动螺旋推进器的电机转速、通过热交换套管冷却水流量和空心轴的空气速度，控制稻壳的焚烧温度在600℃左右；能连续生产，大量燃烧稻壳，产品能迅速脱离高温环境，保证产出稻壳灰中的二氧化硅为纳米结构，能量回收利用。

Description

用稻壳烧制纳米二氧化硅的装置

技术领域

本实用新型涉及一种燃烧装置，特别是一种用稻壳烧制纳米二氧化硅的装置。

背景技术

农业副产品稻壳的数量巨大，仅我国每年就有超过4000万吨。目前，稻壳仍未找到很好的开发利用途径。稻壳中含有约12％的二氧化硅，如果燃烧稻壳时能够保持二氧化硅的这种无定形状态，则将形成一种宝贵的可再生的纳米矿物资源。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，其二氧化硅已转变为结晶状态，基本无实际利用价值。1993年日本人杉田修一在中国的专利申请CN93116790.6涉及一种生产活性稻壳灰的装置，是一种间歇式焚烧装置，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℃，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。因此这类稻壳焚烧装置需作根本性的改进，以降低稻壳焚烧时的温度，提高稻壳灰中二氧化硅的活性。中国专利申请CN200410026459.5涉及一种稻壳焚烧装置及其产出的纳米结构SiO₂稻壳灰，则没有解决稻壳烧制的连续性问题，故产量低、能量因间歇运作而有较大损耗、已烧好的稻壳没有及时离开高温环境故不能快速冷却，仍有可能失去宝贵的无定形特征。此外，由于该装置的容器底板上分布的小孔小于稻壳的尺寸，当稻壳成为灰烬时，这样的“小孔”仍不能避免稻壳灰的流失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用稻壳烧制纳米二氧化硅的装置，用于控制稻壳燃烧的温度、连续运作、燃烧过程中所产生的热能再利用、烧制好的产品能迅速脱离高温环境得到迅速冷却，并能规模化生产得到含纳米二氧化硅的稻壳灰。

本实用新型的用稻壳烧制纳米二氧化硅的装置结构如图1、2所示：

其燃烧室由采用折回平行的布置方式的第一、二、三、四级燃烧筒依次连接构成，第一级燃烧筒4-1与安装有螺旋加料器2的稻壳库1连接，第四级燃烧筒4-4设有出料口6；第一级燃烧筒4-1与稻壳库1连接处设有点火口3；第一、第二、第三级燃烧筒4-1、4-2、4-3中部设有出烟口10；

每一级燃烧筒外套装有与列管式换热器17连接的输入有冷却水的热交换套管9；通过热交换管套带走燃烧产生的热量，控制燃烧温度；

每一级燃烧筒内安装由变频调速电机14及其减速器13驱动的使物料定向移动的螺旋推进器11；

为了便于控制燃烧，螺旋推进器11的转轴12设计为有孔的空心轴，转轴上的孔将供给燃烧的空气导入燃烧筒内；

转轴12的一端封闭，另一端连接列管式换热器17壳程气体出口。

出烟口10连接到列管式换热器17的管程入口15，以便充分利用余热。

热交换套管9设有出水口8和进水口5。

工作时，稻壳从稻壳库经过螺旋加料器进入燃烧室，开动螺旋推进器将稻壳带入燃烧筒内，稻壳将螺旋推进器埋住，可以用机柴油从点火口点燃稻壳。

开动螺旋推动器，使冷却水输入通过热交换套管；

通过鼓风机向螺旋推进器转轴通入空气，通过转轴上的小孔导入燃烧筒。

调节变频调速电机转速、调节通过热交换套管的水流速度和空心轴内供给燃烧的空气的流速，控制稻壳在燃烧筒内的焚烧温度在600℃以下，并使稻壳自燃成灰后迅速离开燃烧筒，并可进一步采取急冷措施，从出料口所获得的稻壳灰的二氧化硅为纳米结构，多为50nm左右的疏松粘聚颗粒，含量超过90％。

从热交换套管和流出来的水可回收利用。燃烧筒导出的烟气具有较高的温度，采用列管式换热器将烟气的热量与供给燃烧的空气进行交换，可提高燃烧的效率，缩短燃烧的时间。

本实用新型与现有技术相比，具有显著效果：

由于设置了热交换套管，通过液体将燃烧筒的热带出，可有效控制燃烧筒内焚烧温度在600℃左右，并使成品迅速脱离高温环境并加以冷却，确保生产出来的稻壳灰中的二氧化硅为纳米结构；本实用新型能连续化生产，可大量处理农业生产中副产品稻壳，提高农业附加值，变废为宝；有效地解决了稻壳堆积体积大，利用受限制等问题。

本实用新型的稻壳焚烧容器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，其中二氧化硅都占90％左右，X-射线衍射图与硅灰衍射图也几乎完全一致，均无明显的晶态二氧化硅衍射峰。表明本实用新型稻壳焚烧容器所产出稻壳灰中的二氧化硅确为纳米状态。

将本实用新型的所生产的稻壳灰与硅酸盐水泥熟料∶高炉矿渣∶粉煤灰∶石膏按5～10％∶15～30％∶20～30％∶20～50％∶5～10％∶3～4％(重量百分比)的比例配合入磨粉磨，粉磨细度控制为80微米方孔筛筛余＜1％控制颗粒分布使特征粒径为25～33微米，制成的高抗冲击掺合料作混凝土掺合料时可等量替代水泥50％以上，配制出大流动度、需水量低、高抗折(高冲击)的高性能混凝土，可以广泛用于高速公路和军事工程的C50以上混凝土。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图；

图2是图1的侧视图。

具体实施方式

如图1、2所示，燃烧室有一个折回平行的四个燃烧筒布局结构，第一级燃烧筒4-1的一端上部与稻壳库1连接，稻壳通过螺旋加料器2从稻壳库1进入燃烧筒，第四级燃烧筒的一端设有出料口6和在第一、第二、第三级燃烧筒4-1、4-2、4-3中部设有出烟口10，出烟口10通过管道汇合后通入列管式换热器17的管程入口后连接旋风分离器16。为了抽吸烟气和降低烟气温度方便旋风分离器处理尾气，从冷空气入口18鼓入冷空气，达到抽吸烟气和混合降温的作用。

螺旋推进器11置于燃烧筒内，螺旋推进器11通过变频调速电机14及其减速器13带动，通过螺旋推进器11可以使燃烧筒内物料定向移动到出料口6。

燃烧筒外设有热交换套管9，热交换套管的两端分别连接进水口5和出水口8。螺旋推进器11的转轴12为空心轴，并且转轴上有导入空气的小孔；其中空心轴的左端为供给燃烧的空气入口，右端为封闭端。

燃烧完成后的成品经出料口6出来后立即进行冷却。

使用时，稻壳从稻壳库1经螺旋加料器推进后进入燃烧筒，开动变频调速电机14通过减速器13经链传动驱动螺旋推进器11，将稻壳带入燃烧筒内，稻壳将螺旋推进器11包住，在投入使用时用柴油从点火口3点燃稻壳。

开动水泵使水从进水口5进入热交换套管9，打开供给燃烧空气调节阀7，使得空气从螺旋推进器空心转轴12上的小孔进入燃烧筒内供给燃烧耗氧。出水口8连接到热利用设备，烟气通过管道汇总后连接到列管式换热器17的管程入口15，供给燃烧的空气通过管道连接到列管式换热器17的壳程入口15，经过换热后的空气通过管道连接空心转轴12供给燃烧。出料口6下方安装物料输送带，在燃烧筒内安装测温装置。

调节变频调速电机14的转速、调节通过热交换套管9中水流速度和空心轴12中供给燃烧空气的流速，控制稻壳在焚烧容器内的焚烧温度在600℃左右，并使稻壳自燃成灰后迅速离开燃烧筒，所获得的稻壳灰的二氧化硅为纳米结构，50nm左右的疏松粘聚颗粒含量超过90％。

Claims (5)

1、一种用稻壳烧制纳米二氧化硅的装置，其特征在于其燃烧室由采用折回平行的布置方式的第一、二、三、四级燃烧筒依次连接构成，第一级燃烧筒(4-1)与安装有螺旋加料器(2)的稻壳库(1)连接，第四级燃烧筒(4-4)设有出料口(6)；第一级燃烧筒(4-1)与稻壳库(1)连接处设有点火口(3)；第一、第二、第三级燃烧筒(4-1、4-2、4-3)中部设有出烟口(10)；

每一级燃烧筒外套装有与列管式换热器17连接的输入有冷却水的热交换套管(9)；

每一级燃烧筒内安装由变频调速电机(14)及其减速器(13)驱动的使物料定向移动的螺旋推进器(11)。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于螺旋推进器(11)的转轴(12)为有孔的空心轴。

3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于转轴(12)的一端封闭，另一端连接列管式换热器(17)壳程气体出口。

4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于出烟口(10)连接到列管式换热器(17)的管程入口(15)。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于热交换套管(9)设有出水口(8)和进水口(5)。

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