專利名稱：膨脹珍珠巖礦砂預熱爐及其工作方法
技術領域：
本發明涉及一種珍珠巖礦砂的預熱設備及其工作方法，適用于膨脹珍珠巖生產過程中作為膨脹裝置的配套設備使用。
背景技術：
生產膨脹珍珠巖時，需要將珍珠巖礦砂預熱到300-450°C左右，將礦砂內含有的結晶水蒸發掉一部分，使其達到適合膨脹的要求后，再投入膨脹爐進行膨脹，預熱的效果直接影響珍珠巖的膨脹質量。預熱爐出料口礦砂的含水量低，會造成礦砂的過熱，導致礦砂不能膨脹無法使用；預熱爐出料口礦砂含水量高，會造成膨脹不好無法滿足使用要求。由于不同產地礦砂的粒徑分布及含水量有很大差別，預熱爐能夠控制預熱時間及預熱溫度顯得尤為重要。膨脹珍珠巖目前采用的預熱爐分內燃式和外燃式兩種，內燃式預熱爐比較節能，但由于火焰和礦砂有部分接觸，造成部分礦砂預熱過度，影響膨脹；外燃式預熱爐熱效率低，溫度調節困難，很難控制預熱溫度。因此有必要開發一種新型的膨脹珍珠巖預熱設備，既能降低能耗，又能保證預熱的質量。

經對現有技術文獻檢索發現，中國專利公開號為CN2898743，名稱為一種新型膨脹珍珠巖的預熱生產裝置，包括由爐底內座、輻射管、燃燒嘴、爐底外座、耐火材料圈、隔熱層、爐外殼、布料器以及上置的內熱預熱器、下置的集料器組成，其特征是爐底內座上輻射管內下端燃燒嘴與熱源連接；內熱預熱器水平橫裝于爐上部與爐上輻射錐管出風彎頭連接；集料器內、外半環分別與爐底內座、爐底外座連接；環狀布料器安裝于爐上輻射錐管上端外面。該裝置的結構和特點無法實現內加熱腔和外加熱腔的綜合加熱，導致部分熱量會通過外保溫材料散失在大氣中，導致熱量的浪費，同時無法根據礦砂含水量控制預熱溫度和預熱時間。經對現有技術文獻檢索發現，中國專利公開號為CN202164239U，名稱為一種新型膨脹珍珠巖的預熱生產裝置，包括預熱爐、膨脹爐、連接預熱爐和膨脹爐進料倉的輸料管、熱交換器和引風管，所述預熱爐包括可旋轉爐體和外密封保溫體，可旋轉爐體設置在外密封保溫體內部，外密封保溫體的兩端設置有與旋轉爐體內腔相通的投料口、出料口，出料口通過輸料管和膨脹爐的進料倉連接，熱交換器設置在膨脹爐的出口位置，引風管一端與熱交換器連接，另一端位于外密封保溫體內腔的底部。該發明將膨脹爐工作中排出的廢氣余熱引入到預熱爐內，對礦砂進行預熱，省去了礦砂預熱階段所需的燃料，大大節約了能源，同時提高了膨脹系統的燃料利用率。該裝置的結構和特點利用了熱交換器將預熱爐入口空氣預熱，但由于換熱器表面容易積存微小的膨脹珍珠巖顆粒，易造成換熱效率下降，經過一段時間后導致換熱器無法正常工作；該裝置的結構和特點無法控制預熱溫度和預熱的時間。

發明內容
本發明的目的是提供一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐及其工作方法，能夠控制預熱溫度及預熱時間，提高珍珠巖在膨脹前的預熱質量，節約能源，提高產品質量。原料礦砂入爐后通過精確的控制燃氣的流量及空氣的配比比例，控制預熱爐轉動的頻率，以控制不同原料礦砂預熱溫度及預熱時間，保證礦砂預熱后結晶水的含量滿足膨脹的要求；避免了內燃式火焰和礦砂部分接觸，造成礦砂預熱過度，膨脹效果差；避免了外燃式熱效率低，溫度調節困難，難以控制預熱溫度，防止溫度不穩定造成大量的膨脹珍珠巖礦砂無法使用。本發明的技術方案一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐，其特征在于它包括投料裝置、預熱裝置、支撐結構、燃燒裝置及引風裝置；其中投料裝置包括投料口及料勺；預熱裝置包括螺旋板、內筒、中筒及外筒；支撐結構包括機架、驅動輪、支撐輪及驅動電機；燃燒裝置包括前蓋及燃燒器；引風裝置包括后蓋、外置引風機及管道；所述內筒和中筒構成內加熱腔，中筒和外筒構成外加熱腔，內加熱腔出口與外加熱腔入口相連，外加熱腔的出口為出料口 ；所述投料口位于內加熱腔的入口處；所述料勺安裝于投料口和內加熱腔的進料口之間；所述螺旋板包括內筒導料螺旋板和外筒導料螺旋板，內筒導料螺旋板焊接在內筒外壁上，外筒導料螺旋板焊接在外筒內壁上，二者螺旋方向相反；所述預熱裝置安放在支撐輪上；所述支撐輪與驅動輪連接；所述驅動輪與驅動電機連接；所述支撐輪和驅動輪安裝在機架上；所述前蓋安裝在預熱裝置的前端；所述燃燒器固定在前蓋位置；所述后蓋安裝在預熱裝置的后端；所述外置引風機通過管道與后蓋連接。所述支撐輪和驅動輪安裝在機架上。所述外筒的外側纏繞有隔熱層。所述預熱裝置通過固定在預熱裝置表面的托圈安放在支撐輪上。所述投料裝置的投料口與料倉提升機連接。 所述螺旋板高度8 ± O. 2mm。一種膨脹珍珠巖 礦砂預熱爐的工作方法，其特征在于它包括以下步驟(I)預熱裝置旋轉后點燃燃燒器，燃燒熱量通過引風機負壓的引導，使加熱腔內的溫度均勻，并把煙氣排出爐外；(2)內筒受熱后，熱量向外擴散，加熱預熱裝置的內加熱腔和外加熱腔，預熱裝置旋轉時通過料勺將投料裝置投料口的礦砂導入內加熱腔，通過壁面的熱輻射和熱傳導將礦砂預熱；(3)礦砂運動到預熱裝置前部時，進入外加熱腔內并向尾部運動，最后沿尾部出料口排出。所述投料裝置投料口與料倉提升機連接，提升機提升上來的礦砂均勻導入到投料口，并通過旋轉的料勺的轉動進入到預熱裝置，投料口采用鋼板制作與料勺連接。所述內筒導料螺旋板和外筒導料螺旋板分別焊接在內筒外壁面和外筒內壁面上，預熱裝置分為內加熱腔和外加熱腔，筒壁面由于受到輻射和熱傳導的方式均勻受熱，礦砂隨著爐體的轉動首先在內加熱腔內預熱，隨著內筒導料螺旋板的轉動最后進入外加熱腔繼續預熱，蒸發掉附著在礦砂表面的游離水。所述預熱裝置外表面安裝托圈，通過螺栓固定，托圈采用鍛鋼制作；托圈的下部支撐采用支撐輪支撐整個裝置的重量，支撐輪固定在機架上并與驅動輪相連，驅動電機帶動驅動輪轉動，從而帶動整個裝置的轉動；所述驅動電機采用變頻裝置，根據礦砂含水量的多少改變電機的頻率，調節驅動輪的轉速調整礦砂預熱的時間。
所述燃燒器固定在預熱裝置前蓋處，通過脈沖點火器點火燃燒；所述預熱裝置內筒內進口位置設置火焰傳感器，當火焰熄滅時產生報警信號反饋給監測平臺；所述燃燒器連接管道上設置調節閥，根據筒體的溫度調整燃氣流量的大小，對內加熱腔和外加熱腔的溫度進行控制。所述引風機放置在地面上，負壓段通過管道使用法蘭連接固定在后蓋板上；所述引風機出口處設置燃氣泄露傳感器，當火焰熄滅或燃燒不充分時給出報警信號，關閉燃氣閥門或者調整風機的風量。本發明的工作原理該裝置爐體旋轉后點燃燃燒器，燃燒熱量通過尾部的集煙箱負壓的引導，使加熱室內的溫度均勻，并把煙氣排出爐外。內筒受熱后，熱量向外擴散，加熱兩個預熱腔，爐體旋轉時通過尾部料勺將礦砂導入內加熱腔內，礦砂運動到爐體前部時，進入外加熱腔內并向尾部流動，最后沿尾部出料口排出。該裝置可調節爐體的旋轉速度控制礦砂在爐內的預熱時間，轉速快時礦砂預熱的時間就短，通過與用氣量的調節控制爐內的溫度，配合爐體轉速可適用不同含水量珍珠巖礦砂的預熱需求。該裝置通過內加熱腔和外加熱腔的優化設計，最大限度的降低了能耗，與單腔體比較減少了熱量損失，提高能源利用率。本發明各部件的作用所述的投料口采用鋼板制作，用于將前段工序的礦砂流入到投料口側。所述的料勺采用4組3面鋼板焊接的勺子狀裝置，隨著預熱爐體的轉動，將礦砂導入內筒。所述的導料螺旋板采用鋼板制作螺旋狀，焊接在內筒和外筒上，用于將礦砂限制在螺旋板中間，隨著爐體的轉動將礦砂按一定方向輸送。所述的內筒采用高溫耐火鋼制作，導料螺旋板焊接在內筒外側。

所述的中筒采用普通耐火鋼制作，與上述內筒構成內加熱腔；與下述外筒構成外加熱腔。所述的外筒采用普通耐火鋼制作，外筒導料螺旋板焊接在外筒內側，但是其螺旋方向與內筒導料螺旋板螺旋方向相反，以實現礦砂在爐體內部實現折返輸送。所述的隔熱層采用巖棉作為保溫材料，纏縛在預熱爐的外筒外側，減少熱量的散失，節約燃料。所述的托圈采用鍛鋼制作，用于固定預熱裝置，保證預熱裝置的穩定性。所述的支撐輪安裝在爐體支架上，預熱裝置通過托圈放到支撐輪上，支撐輪通過托圈起到支撐預熱裝置的作用，4個支撐輪中有一個支撐輪與驅動輪相連。所述的驅動輪通過驅動電機驅動，帶動放置在上面的托圈及預熱爐體的旋轉，通過變頻調速調整轉動速度，實現對預熱爐轉速的控制，使進入預熱爐內的的礦砂在內腔室和外腔室內的停留時間得到控制，與預熱溫度相配合，達到礦砂的均勻受熱，保證預熱的要求。所述的電機用于帶動驅動輪的轉動，提供驅動的動力，同時可根據礦砂的粒徑分布和含水量調整電機的轉速。所述的燃燒器固定在預熱爐的前蓋位置，燃燒器在一定的燃氣和燃燒風混合后，通過電子點火后燃燒，提供預熱所需的熱量。
所述的風機用于爐內引風，保證爐內有一定的風速，使爐內的溫度均勻分布，同時將燃燒廢氣和礦砂中的多余水汽和粉塵引至爐外，避免燃氣的積存到達爆炸極限引發事故。本發明的優越性(I)該裝置通過內外加熱腔預熱礦砂，有效的利用內加熱腔散發到外加熱腔的熱量，最大限度的利用了能量，同時根據支撐預熱爐爐身驅動機構的轉速調整，可以控制礦砂預熱的時間，有效的控制礦砂的含水量；通過熱輻射及熱傳導的散熱方式，保證預熱爐內礦砂溫度均勻，避免了溫度不均勻造成的預熱效果較差帶來的膨脹失效的不利影響；(2)通過設備自動化化的控制手段，調節預熱爐轉動的頻率，控制珍珠巖礦砂在預熱爐內的預熱時間；(3)礦砂先后進入兩個加熱腔，高效的利用了加熱的熱量，相比單腔體預熱減少了預熱時間，提高了能量利用率，珍珠巖礦砂在兩個預熱腔內的滾動預熱，保證了礦砂預熱的溫度均勻性；(4)通過燃氣流量與空氣流量的控制，保證燃氣燃燒的充分，最大限度的降低了能耗；(5)采用燃氣報警裝置，并通過預熱爐內溫度控制器與天然氣電磁閥聯鎖，防止火焰熄滅燃氣外漏造成爆炸；當燃氣報警裝置發出報警信號時，可人工干預關閉燃氣管道，同時溫度控制器檢測到溫度降低，發出信號關閉燃氣電磁閥，雙重保護避免燃氣泄露。


圖1為本發明所涉膨脹珍珠巖礦砂預熱爐的結構示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。圖3為圖1的B-B剖視圖。其中1為機架、2為外筒、3為中筒、4為內筒、5為螺旋板、6為前蓋、7為后蓋、8為出料口、9為投料口、10為托圈、11為料勺、12為隔熱層、13為驅動輪、14為支撐輪、15為驅動電機、16為管道、17為燃燒器。
具體實施例方式實施例一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐(見圖1、圖2、圖3)，其特征在于它包括投料裝置、預熱裝置、支撐結構、燃燒裝置及引風裝置；其中投料裝置包括投料口 9及料勺11 ;預熱裝置包括螺旋板5、內筒4、中筒3及外筒2 ;支撐結構包括驅動輪13、支撐輪14及驅動電機15 ;燃燒裝置包括前蓋6及燃燒器17 ;引風裝置包括后蓋7、外置引風機及管道16 ;所述內筒4和中筒3構成內加熱腔，中筒3和外筒2構成外加熱腔，內加熱腔出口與外加熱腔入口相連，外加熱腔的出口為出料口 8 ;所述投料口 9位于內加熱腔的入口處；所述料勺11安裝于投料口 9和內加熱腔的進料口之間；所述螺旋板5包括內筒導料螺旋板和外筒導料螺旋板，內筒導料螺旋板焊接在內筒4外壁上，外筒導料螺旋板焊接在外筒2內壁上，二者螺旋方向相反；所述預熱裝置安放在支撐輪14上；所述支撐輪14與驅動輪13連接；所述驅動輪13與驅動電機15連接；所述前蓋6安裝在預熱裝置的前端；所述燃燒器17固定在前蓋6位置；所述后蓋7安裝在預熱裝置的后端；所述外置引風機通過管道16與后蓋7連接。所述支撐輪14和驅動輪13安裝在機架I上。所述外筒2的外側纏繞有隔熱層12。
所述預熱裝置通過固定在預熱裝置表面的托圈10安放在支撐輪14上。所述投料裝置的投料口 9與料倉提升機連接。所述螺旋板5高度8mm。一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐的工作方法，其特征在于它包括以下步驟(I)預熱裝置旋轉后點燃燃燒器17，燃燒熱量通過引風機負壓的引導，使加熱腔內的溫度均勻，并把煙氣排出爐外；(2)內筒4受熱后，熱量向外擴散，加熱預熱裝置的內加熱腔和外加熱腔，預熱裝置旋轉時通過料勺11將投料裝置投料口 9的礦砂導入內加熱腔，通過壁面的熱輻射和熱傳導將礦砂預熱；(3)礦砂運動到預熱裝置前部時，進入外加熱腔內并向尾部運動，最后沿尾部出料口 8排出。所述投料裝置投料口 9與料倉提升機連接，提升機提升上來的礦砂均勻導入到投料口 9，并通過旋轉的料勺11的轉動進入到預熱裝置，投料口 9采用鋼板制作與料勺連接。所述內筒導料螺旋板和外筒導料螺旋板分別焊接在內筒4外壁面和外筒2內壁面上，預熱裝置分為內加熱腔和外加熱腔，筒壁面由于受到輻射和熱傳導的方式均勻受熱，礦砂隨著爐體的轉動首先在內加熱腔內預熱，隨著內筒導料螺旋板的轉動最后進入外加熱腔繼續預熱，蒸發掉附著在礦砂表面的游離水。所述預熱裝置外表面安裝托圈10，通過螺栓固定，托圈10采用鍛鋼制作；托圈10的底部支撐采用支撐輪14支 撐整個裝置的重量，支撐輪14固定在機架I上，并與驅動輪13相連，驅動電機15帶動驅動輪13轉動，從而帶動整個裝置的轉動；所述驅動電機15采用變頻裝置，根據礦砂含水量的多少改變電機的頻率，調節驅動輪13的轉速調整礦砂預熱的時間。所述燃燒器17固定在預熱裝置前蓋6處，通過脈沖點火器點火燃燒；所述預熱裝置在內筒4內進口位置設置火焰傳感器，當火焰熄滅時產生報警信號反饋給監測平臺；所述燃燒器17在連接管道上設置調節閥，根據筒體的溫度調整燃氣流量的大小，對內加熱腔和外加熱腔的溫度進行控制。所述外置引風機放置在地面上，負壓段通過管道16使用法蘭連接固定在后蓋7板上；所述外置引風機出口處設置燃氣泄露傳感器，當火焰熄滅或燃燒不充分時給出報警信號，關閉燃氣閥門或者調整風機的風量。
權利要求
1.一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐，其特征在于它包括投料裝置、預熱裝置、支撐結構、燃燒裝置及引風裝置；其中投料裝置包括投料口及料勺；預熱裝置包括螺旋板、內筒、中筒及外筒；支撐結構包括機架、驅動輪、支撐輪及驅動電機；燃燒裝置包括前蓋及燃燒器；引風裝置包括后蓋、外置引風機及管道；所述內筒和中筒構成內加熱腔，中筒和外筒構成外加熱腔，內加熱腔出口與外加熱腔入口相連，外加熱腔的出口為出料口 ；所述投料口位于內加熱腔的入口處；所述料勺安裝于投料口和內加熱腔的進料口之間；所述螺旋板包括內筒導料螺旋板和外筒導料螺旋板，內筒導料螺旋板焊接在內筒外壁上，外筒導料螺旋板焊接在外筒內壁上，二者螺旋方向相反；所述預熱裝置安放在支撐輪上；所述支撐輪與驅動輪連接；所述驅動輪與驅動電機連接；所述支撐輪和驅動輪安裝在機架上；所述前蓋安裝在預熱裝置的前端；所述燃燒器固定在前蓋位置；所述后蓋安裝在預熱裝置的后端；所述外置引風機通過管道與后蓋連接。
2.根據權利要求1所述一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐，其特征在于所述支撐輪和驅動輪安裝在機架上。
3.根據權利要求1所述一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐，其特征在于所述外筒的外側纏繞有隔熱層。
4.根據權利要求1所述一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐，其特征在于所述預熱裝置通過固定在預熱裝置表面的托圈安放在支撐輪上。
5.根據權利要求1所述一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐，其特征在于所述投料裝置的投料口與料倉提升機連接。
6.根據權利要求1所述一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐，其特征在于所述螺旋板高度8±0. 2mm。
7.一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐的工作方法，其特征在于它包括以下步驟 (1)預熱裝置旋轉后點燃燃燒器，燃燒熱量通過引風機負壓的引導，使加熱腔內的溫度均勻，并把煙氣排出爐外； (2)內筒受熱后，熱量向外擴散，加熱預熱裝置的內加熱腔和外加熱腔，預熱裝置旋轉時通過料勺將投料裝置投料口的礦砂導入內加熱腔，通過壁面的熱輻射和熱傳導將礦砂預執. (3)礦砂運動到預熱裝置前部時，進入外加熱腔內并向尾部運動，最后沿尾部出料口排出。
8.根據權利要求7所述一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐的工作方法，其特征在于所述投料裝置投料口與料倉提升機連接，提升機提升上來的礦砂均勻導入到投料口，并通過旋轉的料勺的轉動進入到預熱裝置，投料口采用鋼板制作與料勺連接。
9.根據權利要求7所述一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐的工作方法，其特征在于所述內筒導料螺旋板和外筒導料螺旋板分別焊接在內筒外壁面和外筒內壁面上，預熱裝置分為內加熱腔和外加熱腔，筒壁面由于受到輻射和熱傳導的方式均勻受熱，礦砂隨著爐體的轉動首先在內加熱腔內預熱，隨著內筒導料螺旋板的轉動最后進入外加熱腔繼續預熱，蒸發掉附著在礦砂表面的游離水。
10.根據權利要求7所述一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐的工作方法，其特征在于所述預熱裝置外表面安裝托圈，通過螺栓固定，托圈采用鍛鋼制作；托圈的底部支撐采用支撐輪支撐整個裝置的重量，支撐輪固定在機架上并與驅動輪相連，驅動電機帶動驅動輪轉動，從而帶動整個裝置的轉動；所述驅動電機采用變頻裝置，根據礦砂含水量的多少改變電機的頻率，調節驅動輪的轉速調整礦砂預熱的時間； 所述燃燒器固定在預熱裝置前蓋處，通過脈沖點火器點火燃燒；所述預熱裝置在內筒內進口位置設置火焰傳感器，當火焰熄滅時產生報警信號反饋給監測平臺；所述燃燒器在連接管道上設置調節閥，根據筒體的溫度調整燃氣流量的大小，對內加熱腔和外加熱腔的溫度進行控制； 所述引風機放置在地面上，負壓段通過管道使用法蘭連接固定在后蓋板上；所述引風機出口處設置燃氣泄露傳感器，當火焰熄滅或燃燒不充分時給出報警信號，關閉燃氣閥門或者調整風機的風量。
全文摘要
一種膨脹珍珠巖礦砂預熱爐，包括投料裝置、預熱裝置、支撐結構、燃燒裝置及引風裝置；其中投料裝置包括投料口及料勺；預熱裝置包括螺旋板、內筒、中筒及外筒；支撐結構包括機架、驅動輪、支撐輪及驅動電機；燃燒裝置包括前蓋及燃燒器；引風裝置包括后蓋、外置引風機及管道。工作方法預熱裝置旋轉后點燃燃燒器，加熱腔內的溫度均勻；加熱預熱裝置的內加熱腔和外加熱腔，礦砂導入內加熱腔，通過壁面的熱輻射和熱傳導將礦砂預熱；礦砂進入外加熱腔內并向尾部運動。優越性礦砂先后進入兩個加熱腔，高效的利用了加熱的熱量，相比單腔體預熱減少了預熱時間，提高了能量利用率，珍珠巖礦砂在兩個預熱腔內的滾動預熱，保證了礦砂預熱的溫度均勻性。
文檔編號C04B20/06GK103043936SQ20121054908
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者劉立冬, 邢培永 申請人:天津英康科技發展有限公司