专利名称：悬浮换热烧结结晶制造层硅的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于大工业化制造无磷助洗剂层状二硅酸钠(以下简称层硅)的新型悬浮换热烧结结晶制造层硅的装置。
背景技术：
目前，制造层硅采用的是旋转结晶窑，按加热方式分为间接加热和直接加热两种。间接加热是加热旋转结晶窑外壁，直接加热则是热气流与物料在旋转结晶窑内直接接触。这种结晶装置的缺点是(1)产出时间长，容易使产品中含有太多玻璃体，使最终产品的不溶物超过标准。
(2)反应物颗粒容易在设备内壁上粘附，为了有效的防止反应物颗粒在设备内壁上粘附，有人将少量的最终产物再循环，以便烧结反应物与结晶设备的内壁分离，但此法容易对产品质量造成影响。
(3)旋转结晶窑旋转需要太大的动力，使电耗增高。
(4)采用间接加热旋转结晶窑作为反应器，热效率低，热耗高；而采用直接加热旋转窑，不仅热效率低，而且对燃料要求高，这些都将使产品成本增加。
(5)难以实现大型化工业生产。
发明内容
本实用新型的目的在于解决存在的上述问题，提供一种新颖的悬浮换热烧结结晶制造层硅的装置。本实用新型提供的制备层硅的装置是将粉状非晶形二硅酸钠在粉磨装置粉磨成细粉后，引入悬浮预热装置，在悬浮状态下进行预热处理后，再导入结晶装置，在悬浮状态下进行加热后再烧结结晶，形成以δ-晶形为主体的结晶层状二硅酸钠。
为实现上述目的采取的技术方案本实用新型包含有粉磨装置、悬浮预热装置、结晶装置等组成。粉磨装置通过料管与悬浮预热装置中的最末级旋风预热器相连接，悬浮预热装置中的第一级旋风预热器的进风口与结晶装置的热出风口相连接，而第一级旋风预热器的卸料口与结晶装置中结晶炉/窑的进料口相连接；结晶装置通过其热交换器的出口与悬浮预热装置的补热管相连接；结晶装置与热气源相连接。
粉磨装置由普通磨机等组成。
悬浮预热装置包含有多个旋风预热器和补热管等组成。所说的多个旋风预热器自下而上串联排列，最下面的旋风预热器为第一级(记为C1)，向上依次为第二级(记为C2)，…，最末级(记为C末)，一般情况下本发明有三级旋风预热器就可以满足要求，特殊情况下也可以用四级，但最多不宜超过五级，这是因为过多的级数效果不明显，而且会使装置能耗增加很多；各级之间气流和物料流都为串联方式，下一级旋风预热器的出风口与上一级旋风预热器的进风口相连接，上一级旋风预热器的卸料口与下一级旋风预热器的进风管相连接，依次类推；第一级旋风预热器的进风口与结晶装置的热交换器出风口相连接，而该第一级旋风预热器的卸料口与结晶装置中的结晶炉/窑进料口相连接；最末级旋风预热器的进风管与来自粉磨装置的料管相连接，该最末级旋风预热器的出风管与余热利用系统或系统风机相连接；所说的补热管分别与各级旋风预热器的进风口相连接，该补热管亦与结晶装置的热交换器出口相连接，在补热管与各级旋风预热器相连接的风管中间设有用于调节补热量的碟阀，在原料条件理想的情况下，该碟阀可以关闭甚至可以去掉补热管，但当原料条件不理想时，它则不宜去掉。
为了提高分离效率最末级旋风预热器一般由两个并列的旋风预热器组成，但是在产量规模比较小的生产线上也可以由一个旋风预热器构成；结晶装置有两种形式即固定式结晶装置和旋转式结晶装置两种，可选择其中之一种。
固定式结晶装置包含有固定式结晶炉、料气分离器和热交换器等组成。固定式结晶炉进料口设在炉体下部，进风口设在炉体下部并与高温热源风管相联接，出风口设在炉体上部，通过风管与料气分离器的进风口相连接，料气分离器的出风口与热交换器的进风口相连接，热交换器的出风口与悬浮预热装置的第一级旋风预热器的进风口和补热管相连接。温度为650～850℃的热气流自下部进入固定式结晶炉，来自旋风预热装置第一级旋风预热器卸料口的物料则由固定式结晶炉进料口进入，与上升的热气流相遇被加热，并被热气流携带至料气分离器被分离，并最终形成层硅从料气分离器卸料口卸出，该结晶过程可使物料在悬浮状态下进行结晶。
旋转式结晶装置包含有气流组织器、旋转窑、料气分离器和热交换器等组成。旋转窑尾出风口与料气分离器的进风口相连接，料气分离器的出风口与热交换器的进风口相连接，热交换器的出风口与悬浮预热装置的第一级旋风预热器的进风口相连接，旋转窑进料口与悬浮预热单元的第一级旋风预热器的出料口相连接，料气分离器的卸料口与结晶料输送设备相连接；气流组织器的出风口与旋转窑头部的进风口相连接，气流组织器的进风口与热气流的气源相连接。来自第一级旋风预热器卸料口的物料由该旋转窑进料口入窑，温度为650～850℃的热气流经气流组织器自旋转窑头部进入，与物料相遇，并将其吹散至悬浮并加热，然后，物料落下进行烧结结晶，并最终形成层硅从窑尾卸出，携带少量粉料的气流则由窑尾出风口去料气分离器和热交换器，携带的少量粉料在料气分离器中与气流分离。这一装置特别适合于原有回转窑生产线的改造，并能够成倍的提高其生产能力，使其能源消耗成倍的下降。
由于本实用新型采用了悬浮预热装置、结晶装置等结构，悬浮预热装置充分利用结晶装置的余热，悬浮预热装置采用多级旋风预热器，使物料预热处理和余热利用的效果更好；结晶装置采用固定式结晶装置，可以节约大量的能耗；结晶装置还可采用本实用新型提供的、改进后的旋转式结晶装置，以适合于原有回转窑生产线的改造，并能够成倍的提高其生产能力，使其能源消耗成倍的下降。因此，本实用新型具有生产周期短，效率高；充分利用余热，热效率高；耗能少，节约能源；产品质量稳定；生产成本低等特点；能满足工业化生产的需要。
图1是本实用新型示意图，图2是本实用新型实施例二的示意图。
具体实施方式
图1是本发明的实施例一。用于粉磨粉状非晶形二硅酸钠即速溶的粉磨装置1通过料管C进与悬浮预热装置的C2级旋风预热器4的出风管C末1相联接。旋风预热器为三级、四个，自下而上串联排列，最下面的旋风预热器3为第一级(记为C1)，向上依次为第二级2(记为C2)，最末级4(记为C末)，为了提高分离效率C末由两个并联的旋风预热器组成。各级之间气流都为串联方式，并用风管联接。如C1旋风预热器3的出风口与C2旋风预热器2的进风口通过风管C21相连接；C2旋风预热器2的出风口与C末旋风预热器4的进风口通过风管C末1相连接；C末旋风预热器4的出风口通过风管C风与风机相连接；补热管2通过带碟阀的风管C补1、C补2、C补3分别与C1旋风预热器3、C2旋风预热器2和C末旋风预热器4相连接；高温气流通过风管C高与固定式结晶炉5相连接。本实施例的料气分离器由旋风分离器7和颗粒层分离器8组成。固定式结晶炉5的出风口通过风管C炉与旋风分离器7进风口相连接，旋风分离器7出风口通过风管C颗与颗粒层分离器8的进风口相连接，颗粒层分离器8的出风口通过风管C交与热交换器9的进风口相连接，热交换器9的出风口与补热管10并通过风管C11和C1旋风预热器3相连接。各级之间的物料流都为串联方式，并用风管或料管联接。如C末旋风预热器4的卸料口通过料管C末2与C2旋风预热器2的进风管C21相连接，C2旋风预热器2的卸料口通过料管C22与C1旋风预热器3的进风管C11相连接。C1旋风预热器3的卸料口通过料管C炉2与固定式结晶炉5相连接；旋风分离器7和颗粒层分离器8的出料口与下道工序相连接。
温度为650～850℃的高温气流自固定式结晶炉5下部进入，由炉顶经风管C炉进入旋风分离器7，然后由出风口经风管C颗入颗粒层分离器8，排出后经风管C交进入热交换器9，从热交换器9出风口出来进入C1旋风预热器3，然后由出风口经风管C21入C2旋风预热器2，再由出风口经风管C末1入C末旋风预热器4；进入C2旋风预热器2出风管的速溶粉，随上升气流进入C末旋风预热器4；进行料气分离后由卸料口卸出，经膨胀仓、锁风阀(每个预热器均设有膨胀仓、锁风阀)；送入C1旋风预热器3出风管C21随上升气流进入C2旋风预热器2进行料气分离，分离出来的物料再送入C1旋风预热器3的进风管C11进行料气分离；分离出来的物料被送入固定式结晶炉5，并与上升的高温热气流相遇，在悬浮状态下被加热结晶，然后随气流经风管C炉进入旋风分离器7进行料气分离，分离出来的物料即为层硅，没有被分离出来的物料随气流进入颗粒层分离器8进行最后的料气分离，分离出的物料从卸料口排出。
图2是本实用新型的实施例二。本实施例的结晶装置采用旋转式结晶装置。它与图1所示的实施例之一不同的是用加装了气流组织器11的旋转窑5′代替了固定式结晶炉5。高温气流通过风管C高与旋转窑5′相连接，旋转窑5′的出风口通过风管C窑与旋风分离器7进风口相连接，C1旋风预热器3的卸料口通过料管C窑2与旋转窑5′相连接；旋转窑5′窑尾出料口与下道工序相连接。
温度为650～850℃的高温气流自旋转窑5′头部进入，携带少量粉料由尾部经风管C窑进入旋风分离器7进行料气分离，分离出的粉料自卸料口卸出，剩下的少量粉料随气流由出风口经风管C颗入颗粒层分离器8再次进行料气分离，分离出的粉料自卸料口卸出，气体经风管C交进入交换器，从交换器9出风口排出的气流经风管C11进入C1旋风预热器3，然后由出风口经风管C21入C2旋风预热器2，再由出风口经风管C末1入C末旋风预热器4；进入C2旋风预热器2出风管的速溶粉，随上升气流进入C末旋风预热器4；进行料气分离后由卸料口卸出，经膨胀仓、锁风阀(每个预热器均设有膨胀仓、锁风阀)；送入C1悬浮预热器3出风管C21随上升气流进入C2悬浮预热器2进行料气分离，分离出来的物料再送入C1悬浮预热器3的进风管C11进行料气分离；分离出来的物料被送入旋转窑5，并与自旋转窑5′头部进入的高温气流相遇，并被其吹散至悬浮，同时被加热结晶，然后落下进行烧结，最终形成粒状层硅并从窑尾卸出。
权利要求1.一种悬浮换热烧结结晶制造层硅的装置，包含有粉磨装置(1)、悬浮预热装置、结晶装置组成，其特征在于粉磨装置(1)通过料管与悬浮预热装置中的最末级C末旋风预热器(4)相连接，悬浮预热装置中的第一级C1旋风预热器(3)的进风口与结晶装置的热出风口相连接，而第一级C1旋风预热器(3)的卸料口与结晶装置中结晶炉/窑的进料口相连接；结晶装置通过其热交换器(9)的出口与悬浮预热装置的补热管(10)相连接；结晶装置与热气源相连接。
2.根据权利要求书1所述的悬浮换热烧结结晶制造层硅的装置，其特征在于所述的悬浮预热装置包含有多个旋风预热器和补热管(10)；所说的多个旋风预热器自下而上串联排列，最下面的旋风预热器为第一级C1，向上依次为第二级C2，…，最末级C末；各级之间气流和物料流都为串联方式，下一级旋风预热器的出风口与上一级旋风预热器的进风口相连接，上一级旋风预热器的卸料口与下一级旋风预热器的进风管相连接，依次类推；第一级C1旋风预热器(3)的进风口与结晶装置的热交换器(9)出风口相连接，而该第一级C1旋风预热器(3)的卸料口与结晶装置中的结晶炉/窑进料口相连接；最末级C末旋风预热器(4)的进风管与来自粉磨装置(1)的料管相连接，该最末级C末旋风预热器(4)的出风管与余热利用系统或风机相连接；所说的补热管(10)分别与各级旋风预热器的进风口相连接，该补热管(10)亦与结晶装置的热交换器(9)出风口相连接，在补热管(10)与各级旋风预热器相连接的风管中间设有用于调节补热风量的碟阀。
3.根据权利要求2所述的悬浮换热烧结结晶制造层硅的装置，其特征在于所述的最末级C末旋风预热器(4)可由一个或两个并列的旋风预热器组成。
4.根据权利要求1所述的悬浮换热烧结结晶制造层硅的装置，其特征在于所述的结晶装置有两种形式即固定式结晶装置和旋转式结晶装置两种，可选择其中之一种。
5.根据权利要求4所述的悬浮换热烧结结晶制造层硅的装置，其特征在于所述的固定式结晶装置包含有固定式结晶炉(5)、料气分离器和热交换器(9)；固定式结晶炉(5)进料口设在炉体下部、进风口设在炉下部并与高温热源风管相联接，出风口设在炉体上部，通过风管与料气分离器的进风口相连接，料气分离器的出风口与热交换器(9)的进风口相连接，热交换器(9)的出风口与悬浮预热装置的第一级C1旋风预热器(3)的进风口和补热管(10)相连接。
6.根据权利要求书4所述的悬浮换热烧结结晶制造层硅的装置，其特征在于所述的旋转式结晶装置包含有气流组织器(11)、旋转窑(5′)、料气分离器和热交换器(9)；旋转窑(5′)尾出风口与料气分离器的进风口相连接，料气分离器的出风口与热交换器(9)的进风口相连接，热交换器(9)的出风口与悬浮预热装置的第一级C1旋风预热器(3)的进风口相连接，旋转窑(5′)进料口与悬浮预热装置的第一级C1旋风预热器(3)的出料口相连接，料气分离器的卸料口与结晶料输送设备相连接，气流组织器(11)的出风口与旋转窑(5′)头部的进风口相连接，气流组织器(11)的进风口与热气流的气源相连接。
专利摘要本实用新型是一种悬浮换热烧结结晶制造层硅的装置，包含粉磨、悬浮预热、结晶三装置。悬浮预热由气流和物料都为串联方式、自下而上串联排列的旋风预热器和补热管(10)组成。最下面的第一级C1旋风预热器(3)进风口与结晶装置热交换器(9)相连接、卸料口与结晶装置进料口相连接；粉磨装置(1)与最末级C
文档编号C01B33/38GK2861130SQ200520124738
公开日2007年1月24日 申请日期2005年11月15日 优先权日2005年11月15日
发明者辛生业, 辛鸣 申请人:泰安中意粉体热工研究院