一体式膨化设备的制作方法

本发明涉及一种膨化设备，具体涉及一种高效节能的一体式膨化设备。

背景技术：

膨化珍珠岩是一种具有表观密度轻、导热系数低、化学稳定性好、使用温度范围广、吸湿能力小，且无毒、无味、防火、吸音等特点，广泛应用于多种工业部门。膨化珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热炉预热，瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的轻质、多功能新型材料，其原理为：将珍珠岩矿石经破碎形成一定粒度大小的珍珠岩矿砂，珍珠岩矿砂经预约装置预热焙烧，经膨胀炉急速加热(1000℃以上)，使得珍珠岩矿砂中含有的水分汽化，并在表面软化的含有玻璃质的珍珠岩矿砂外内部发生一定体积系数(10～30倍)的膨胀，从而形成外表面含有闭口或者开口气孔、内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的非金属矿产品。

现有技术中，通常采用多个喷嘴燃烧机对独立的预热炉内的矿砂进行预热至300℃，需要50m³/h的天然气进行预热，然后再通过提料机输送至膨化炉内进行膨化，需采用210m³/h的用气量将膨化炉温度升至1000℃；并且已预热的矿砂在提料机输送的过程中会造成相应的热量损失。除此外，传统的燃气方式对天然气进行燃烧加热，会存在着耗能高、燃烧效率低、容易产生nox、co以及ch等污染气体或者污染物污染大气的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中膨化设备耗能高、不环保低等缺陷，本发明提供一种节约能耗且环保的膨化设备。

为解决以上技术问题，本发明所采取的技术方案为：一体式膨化设备，包括提料机、膨化炉体、预热炉、温度监测器、控制器、喷气燃烧装置和料仓；

所述提料机用于将原料输送至所述预热炉内；

所述预热炉与所述提料机通过架桥相连通，所述预热炉设置于所述膨化炉体顶部；所述预热炉底部开设有与所述膨化炉体相连通的下料口，所述预热炉底部还设有用于调节所述下料口开合的调节组件；

所述温度监测器用于实时监测所述预热炉内的原料温度，所述控制器根据所述原料温度控制所述调节组件调节所述下料口的打开幅度；若所述原料温度不小于所述预热温度，则所述控制器控制所述调节组件完全打开所述下料口，以提高所述原料的下料量；

所述喷气燃烧装置设置于所述膨化炉体底部，用于将所述膨化炉体内部温度加热至膨化温度；

所述料仓通过导管与所述膨化炉体相连通，用于收集膨化后的原料。

进一步地，所述调节组件包括设置于所述预热炉底部外的滑轨和与所述滑轨相适配的滑板，所述滑板盖设于所述下料口上，当所述原料温度达到所述预热温度，则控制所述滑板移动以打开所述下料口；或

所述调节组件包括一可开合的盖板，所述盖板的连接端与所述下料口一侧铰接，所述盖板的自由端与所述下料口另一侧相邻接；或

所述调节组件包括与所述预热炉底部内轴连且与其同心的圆盘，所述圆盘上设有与所述下料口相适配的让位孔，当所述原料温度达到所述预热温度时，则控制器控制所述圆盘转动以使所述下料口和所述让位孔相连通；或

所述调节组件包括第一开合板和通过转动销与所述第一开合板转动连接的第二开合板，所述转动销安装于所述预热炉底部，所述第一开合板和/或所述第二开合板上设有调节杆，通过所述调节杆控制所述第一开合板和第二开合板相对或相向滑动以实现所述下料口的开合。

进一步地，所述预热炉底部内设有搅拌器，所述搅拌器包括搅拌轴，和转动设置于所述搅拌轴上的搅拌叶片，所述搅拌叶片包括第一搅拌子叶片和第二搅拌子叶片，所述第一搅拌子叶片和第二搅拌子叶片交错设置，且所述第一搅拌子叶片朝向所述预热炉的开口方向倾斜，所述第二搅拌子叶片朝向所述预热炉的底部方向倾斜。

进一步地，所述第一搅拌子叶片不少于3个，且所述第一搅拌子叶片之间还设有辅助搅拌子叶片，所述辅助搅拌子叶片的长度短于所述第一搅拌子叶片；所述第二搅拌子叶片上设有侧搅拌子叶片，所述侧搅拌子叶片与所述第二搅拌子叶片呈30～90°。

进一步地，所述搅拌轴上间隔设有三组所述搅拌叶片，靠近所述预热炉底部的所述搅拌叶片与所述预热炉底部的距离为所述预热炉高度的五分之一至三分之一。

进一步地，所述膨化炉体还包括钢化腔体，依次设置于所述钢化腔体外侧的隔热保温层和外壳。

进一步地，所述钢化腔体为由下往上多级内径逐渐减小的结构以形成不同温区，且不同温区内分别设有筛板，所述筛板沿所述钢化腔体内壁呈螺旋状排列，从下往上所述筛板逐渐减小，且所述筛板的筛孔逐渐增大。

进一步地，所述喷气燃烧装置包括燃气喷头、气体混合腔和鼓风机，所述燃气喷头与所述气体混合腔相连通，所述气体混合腔上分别开设有空气输入口、燃气输入口和混合气体出气口，所述鼓风机与所述空气输入口相连通，且所述鼓风机上设有气体调节控制器，以控制空气的流量和流速。

进一步地，所述膨化腔体底部均匀设有不少于3个所述燃气喷头，且所述燃气喷头与所述膨化腔体朝向其开口的轴向方向呈30～60°。

进一步地，所述料仓内设有吸气装置和热交换器，所述热交换器设置在所述吸气装置后方，所述吸气装置的吸力小于鼓风机的风力大于所述膨化腔体的吸附力。

本发明的有益效果是：相较于传统的预热与膨化分离式的膨化炉相比，将预热和膨化设为一体化结构，并在预热炉底部开设与膨化炉相通的下料口，利用膨化的空气余热进行预热，不仅实现了边膨化边预热的功能，而且预热所需热量全部来自于膨化炉，大大节约了能量消耗，且避免了传统预热后转移至膨化所损耗的热量。另外，本发明还通过调节组件根据不同的原料温度调节下料口的开合幅度，使得原料能够充分预热，以达到更好的膨化效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明所提供的一体式膨化设备的整体结构示意图；

图2为本发明提供的一体式膨化设备中预热炉底部的结构示意图；

图3为本发明提供的一体式膨化设备中调节组件的结构示意图；

图4为本发明提供的一体式膨化设备中调节组件另一实施例的结构示意图；

图5为本发明提供的一体式膨化设备中喷气燃烧装置的结构示意图。

附图标号说明：

1-提料机、2-膨化炉体、21-筛板；

3-预热炉、31-下料口、32-圆盘、321-让位孔、322-第一开合板、323-转动销、324-第二开合板、325-调节杆；

33-搅拌器、331-搅拌轴、332-第一搅拌子叶片、333-第二搅拌子叶片；

4-喷气燃烧装置、41-燃气喷头、42-气体混合腔和43-鼓风机、421-空气输入口、422-燃气输入口、423-混合气体出气口；

5-料仓

具体实施方式

这里，要说明的是，本发明涉及的功能、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本发明对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、方法本身，也即本发明虽然涉及一点功能、方法，但并不包含对功能、方法本身提出的改进。本发明对于功能、方法的描述，是为了更好的说明本发明，以便更好的理解本发明。

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本发明提供的一种一体式膨化设备，包括提料机1、膨化炉体2、预热炉3、温度监测器、控制器、喷气燃烧装置4和料仓5。提料机1用于将原料输送至预热炉3内；预热炉3与提料机1通过架桥相连通，预热炉3设置于膨化炉体2的顶部；预热炉3底部开设有与膨化炉体2相连通的下料口31，且预热炉3底部还设有用于调节下料口31开合的调节组件，调节组件用于调节下料口31的大小以调节原料的下料量；温度监测器用于实时监测预热炉3内的原料温度，控制器根据原料温度控制调节组件调节下料口31的打开幅度；若原料温度不小于预热温度，则控制器控制调节组件完全打开下料口31，以提高原料的下料量；喷气燃烧装置4设置于膨化炉体2底部，用于将膨化炉体2内部温度加热至原料的膨化温度，使原料在高温下瞬间膨化；料仓5通过导管与膨化炉体2相连通，用于收集膨化后的原料。

本发明通过在膨化炉体2顶部设置预热炉3，能够利用膨化炉体2本身的余热对预热炉3内的原料进行预热，不仅能够边预热边膨化，节约能耗且环保，而且能够提高膨化效率，节约处理时间。

具体地，本发明中的提料机1为现有技术，在此不再赘述。

为增大预热面积，优选地，预热炉3底部朝向其开口处向上突起或朝向膨化炉体2内凹陷，当然也可以为平面结构；预热炉3由耐高温金属材料制成。如图1所示，为提高原料的预热效率并使其预热均匀，预热炉3底部内还设有搅拌器33，搅拌器33包括搅拌轴331，和转动设置于搅拌轴331上的搅拌叶片，搅拌叶片包括第一搅拌子叶片332和第二搅拌子叶片333，第一搅拌子叶片332和第二搅拌子叶片333交错设置，且第一搅拌子叶片332朝向预热炉3的开口方向倾斜，优选地第一搅拌子叶片332与搅拌轴331朝向预热炉3开口方向的轴向呈30～60°角；第二搅拌子叶片333朝向预热炉3的底部方向倾斜，优选地，第二搅拌子叶片333与搅拌轴331朝向预热炉3底部的轴向呈30～60°角。第一搅拌子叶片332和第二搅拌子叶片333分别设有不少于3个，另外，在第一搅拌子叶片332之间设置辅助搅拌子叶片，辅助搅拌子叶片的长度较第一搅拌子叶片332短；第二搅拌子叶片333上设有侧搅拌子叶片，侧搅拌子叶片与第二搅拌子叶片333呈30～90°。由此，不仅可以将预热炉3内的原料快速搅拌均匀，使其受热均匀，而且可以对原料作进一步的细化粉碎处理，提高预热效率和膨化效率。优选地，搅拌轴331上间隔设置三组搅拌叶片，靠近预热炉3底部的搅拌叶片与预热炉3底部的距离为预热炉3高度的五分之一至三分之一。

为加强预热炉3的稳固性，在预热炉3外部设置有支撑支架，支撑支架底部与地面固定或与膨化炉相连，优选地，膨化炉外侧设有维护平台，支撑支架底部通过维护平台与膨化炉相连。预热炉3架设在支撑支架上，且其底部与膨化炉体2顶部密封相接。

进一步地，如图2所示，下料口31沿预热炉3底部呈放射状均匀分布，且沿预热炉3底部中心至外围，下料口31逐渐减小，因预热炉3底部中心温度高于外围，较快达到预热温度，因此，将底部中心的下料口31设置大一些，加快相应原料的膨化效率。调节组件包括设置于预热炉3底部外的滑轨和与滑轨相适配的滑板，滑板盖设于下料口31上，当原料预热至预热温度，则控制滑板移动以打开下料口31。优选地，预热温度为300～500℃或根据原料种类不同进行设置。

在另一实施例中，调节组件包括一可开合的盖板，盖板的连接端与下料口31一侧铰接，盖板的自由端与下料口31另一侧相邻接，当温度检测器检测到原料预热至预热温度，则控制盖板向膨化炉内转动，以打开下料口31。

在另一实施例中，如图3所示，调节组件包括与预热炉3底部内轴连且与其同心的圆盘32，圆盘32上设有与下料口31相适配的让位孔321，原料预热过程中，让位孔321与下料口31不重合，下料口处于关闭状态，当原料预热至预热温度，则控制器控制圆盘32转动以使下料口31和让位孔321相连通，原料下落至膨化炉内膨化。

在另一实施例中，如图4所示，调节组件包括第一开合板322和通过转动销323与第一开合板322转动连接的第二开合板324，转动销323安装于预热炉3底部，第一开合板322和/或第二开合板324上设有调节杆325，通过调节杆325使得第一开合板322和第二开合板324可分别在下料口31内相对或相向滑动以实现所述下料口31的开合。优选地，多个调节组件的调节杆325可由一个操作杆来控制，以实现多个下料口31的同时开合，操作杆与控制器电气连接。

温度检测器实时采集原料温度，当原料温度临近预热温度时，则控制下料口31慢慢打开，下料口31打开的幅度随温度的提高而提高；当原料温度已升至预热温度或高于预热温度时，则控制器控制下料口31完全打开，增大原料的下料速度和下料量。

进一步地，膨化炉体2还包括钢化腔体，依次设置于钢化腔体外侧的隔热保温层和外壳，钢化腔体为上宽下窄的文丘里管式结构。钢化腔体为由下往上多级内径逐渐减小的结构，炉体内部自下而上形成多个不同温度的温区，从而使得原料能够充分被膨化。优选地，钢化腔体由下往上分为12～15级温区，且各个温区分别设有筛板21，筛板21沿钢化腔体内壁呈螺旋状排列，从下往上筛板21逐渐减小，且从下往上筛孔逐渐增大，一方面用于缓冲原料的下降速度，提高膨化时间；另一方面，能够提高原料的膨化程度，使得原料充分膨化。

进一步地，如图5所示，喷气燃烧装置4包括燃气喷头41、气体混合腔42和鼓风机43，燃气喷头41与所述气体混合腔42相连通，所述气体混合腔42上分别设有空气输入口421、燃气输入口422和混合气体出气口423，所述鼓风机43与所述空气输入口421相连通，且所述鼓风机43上设有气体调节控制器，以控制空气的流量和流速，从而能够通过气体调节控制器调节并控制空气的流量和流速，以实现当空气流量大、流速快时，得到较低温度250℃～400℃的热空气，当空气流量小、流速慢时，得到较高温450℃～600℃的热空气，以根据实际需要而交换出所需温度范围内的热空气。优选地，燃气喷头41上均匀设有若干个喷气孔，以实现多角度、高压喷气燃烧；膨化腔体底部设有不少于3个燃气喷头41，且各个燃气喷头41与膨化腔体朝向其开口的轴向方向呈30～60°。

进一步地，料仓5内设有吸气装置，用于将膨化后的原料吸入料仓5内，且吸气装置的吸力小于鼓风机43的风速大于膨化腔体的吸附力，以防止将未充分膨化的原料吸入料仓5内以及防止膨化后的原料被吸附在膨化腔体上结块；另外，料仓5内还设有用于快速降温的若干热交换器，热交换器位于吸气装置的后方，且料仓5出口处连通有除尘器。需要说明的是吸气装置和除尘器均为现有技术，在此不再赘述。

进一步，为了充分利用热能，在料仓5顶部还设置有热循环管道，热循环管道的另一端与预热炉3相导通，以充分利用热能对原料进行预热。

综上所述，本发明提供的一体式膨化设备，相较于传统的预热与膨化分离式的膨化炉相比，将预热和膨化设为一体化结构，利用膨化的空气余热进行预热，不仅实现了边膨化边预热的功能，而且预热所需热量全部来自于膨化炉，大大节约了能量消耗，且避免了传统预热后转移至膨化所损耗的热量。

在本申请的描述中，需要理解的是，本申请中的术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。