CN1031988A - 制造玻璃细珠的球化炉和工艺 - Google Patents

Abstract

一种用于制造玻璃细珠的球化炉1，包括供给粒 状原料的供料装置，一个例如在燃烧室2内的、原料 颗粒在其中可由烧嘴3进行加热并转化为玻璃细球 的球化区，和收集所生成的细珠的装置。供料装置包 括一个适于保持原料颗粒流态化的贮槽4，贮槽至少 有一个溢流供料出口51，流态化颗粒漫过该出口能 够在重力作用下流动供给到球化区。为了对原料进 行预热，贮槽4可以安装在燃烧室内位置4B处。

Description

本发明涉及制造玻璃细珠的球化炉，该炉包括供给粒状原料的供料装置、一个原料颗粒在其中被加热并转化为玻璃细珠的球化区、和收集所生成的玻璃细珠的装置。本发明包括一种制造玻璃细珠的工艺，即将原料供给到球化区且使其从中通过，于是原料被加热并转化为玻璃细珠，而后将玻璃细珠收集起来。本发明包括用这种工艺制造的玻璃细珠。

在传统的球化炉中，是将粒状原料供给到立式圆筒状燃烧室的底部，在球化区内原料为烧嘴火焰所环绕和被携带着上升。原料颗粒与火焰接触而球化，所生成的玻璃细珠被热气流从燃烧室顶部带出，并在该处进入旋风分离器进行分级和收集。原料颗粒夹在载气流内供给到燃烧室内，载气通常为空气，或者是空气和可燃气体的混合物。

正如众所周知的那样，原料的加热方式对工艺的经济性，以及对所生产玻璃细珠的质量和生产率是极为重要的，尤其是当玻璃细珠为泡沫状，例如单泡沫状（monocellular）时更是如此。快速加热有益于原料的球化和玻璃化，而这要求火焰与原料之间有良好的热接触。为了获得均匀的产品质量，重要的是以此工艺所生成的玻璃细珠在燃烧室内应得到均匀的处理，而且减少固体材料结块的倾向也很重要。这样，颗粒的供给方式就应该能使其很好地适当分离，以减少其结块的倾向和从而使其加热相互间不受到遮挡，而且原料的供给方式也应是均匀的。为了使原料颗粒进入载气而供给到球化室，已有多种方案，但都不十分令人满意。

本发明的目的就是提供一种原料供给装置得到改进的球化炉。

根据本发明，所提供的制造玻璃细珠的球化炉包括供给粒状原料的供料装置、一个原料颗粒在其中被加热并转化为玻璃细珠的球化区、和收集所生成的玻璃细珠的装置，其特征是上述供料装置包括一个适于保持原料颗粒流态化的贮槽，该贮槽至少有一个溢流供料出口，流态化颗粒越过该出口可在重力作用下流动供入球化区。

这种球化炉具有经过改进的原料供给装置。贮槽中的流态化颗粒必须很好地相互分离，而由于颗粒在重力作用下供给到炉子球化区（颗粒在此被加热和球化）的过程中仍处于流态化状态，所以这种分离状态仍可以保持。这不需要任何可能会对分离产生干扰的具有的载气流。原料的供给能够以更均匀的速度进行。

通过使流态化床保持在一个恒定的高度上，可以进一步改善原料供给速度的均匀性。这样做的一个简单方法是以过高的速度给贮槽供给原料和使过量的原料溢流出来并进行回收利用。因此最好是在高于上述的或上述各溢流供料出口处，上述贮槽至少有一个溢流控制出口。

有益的是，上述供料装置的布置使流态化颗粒的供给在上述球化区的横截面上是基本对称的。这样有助于提高颗粒加热的均匀性，当然这要假设球化区的温度分布是对称的。

上述贮槽最好配备有加热装置对上述流态化床中的颗粒进行预热。我们发现这样使得在球化过程中原料的加热效率更高，从而提高燃料的经济性和生产率。贮槽可以安置在带有球化区的加热室内，主炉的加热装置从而也可用来预热原料。贮槽安装在该加热室外也是可以的。在后一种情况下，原料可以只由流态化气体来预热，例如该气体可事先已通过热交换器（例如由炉子的燃烧气体加热的）。或者额外还可以配备原料预热装置。

本发明包括制造玻璃细珠的工艺，而且本发明相应地提供了一种制造玻璃细珠的工艺流程，即将原料供给到球化区且使其从中通过，从而原料被加热并转化为玻璃细珠，玻璃细珠随后被收集起来，其特征是原料从流态化床贮槽通过流态化溢流在重力作用下供给到球化区，并在该处被加热并转化为玻璃细珠。

这是一种非常简单的方法，能以均匀的速度供给呈良好分离状态的原料颗粒流。它提高了产品的生产率和均匀性及燃料的经济性。

在本发明的实施例中，上述流态化床的叨仁潜３趾愣ǖ模飧徊降靥岣吡斯┝纤俣鹊木刃浴?

流态化颗粒的供给在上述球化区的横截面上最好是基本对称的。这样可以提高颗粒加热的均匀性，当然这要假设球化区的温度分布是对称的。

有益的是，原料颗粒在供给前就于流态化床中进行加热。这使得在球化过程中原料的加热效率较高，这样就提高了燃料的经济性和产品的生产率。

依照本发明的工艺适合于用各种不同成分的原料制造玻璃细珠。制造实心细珠，适于采用具有预定成分的经粉碎的碎玻璃;制造泡沫细珠，可以采用已知成分的自身含有玻璃生成体和泡沫剂的球化原料。制造实心细珠和泡沫细珠的混合物，适于采用未完全玻璃化和（或）未澄清玻璃的粒状原料，例如英国专利GB2176774A中所述的那样。或者是，可以采用含有化学结合水的玻璃生成体成分的颗粒，如英国专利GB2177082A和GB2177083A中所述。

依照本发明的工艺还适合于制造各种规格的玻璃细珠。例如本工艺可用来制造尺寸在5μm～800μm范围内或更大些的实心细珠。

本发明包括用本文所规定的工艺所制造的玻璃细珠。

本发明的优选实施例将参照所附示意图加以说明，其中：

图1是依照本发明的球化炉一个实施例的剖面图;

图2是原料供给装置第二个实施例的剖面图;

图3是图2所示供料装置的部分平面图;

图4是安装了这种供料装置实施例的球化炉的剖面图。

在图1中，制造玻璃细珠的球化炉1包括一个加热室2，加热该室的装置3和将粒状原料供给到加热室一端5的装置4，以及从加热室另一端7收集玻璃细珠的装置6。加热室2包括数组对置的内壁8、9，内壁的间距小于其宽度，形成一个球化区，内壁与水平方向成一定角度，所以加热室2具有上端5和下端7。供料装置4的布置能将原料供给到加热室2的上端5，从而原料能在重力作用下通过加热室，并且加热装置3的布置至少能加热一组内壁8、9，所以当原料通过内壁间的球化区时受到辐射加热。

加热室为立式，且包括外壳35，其中带有一个分为四部分的结构件，每一部分包括一个支撑结构件36。电加热元件26和加热室内壁8、9。加热室2的四组对置的内壁8、9组成了球化区，每组由一对平行的竖直石墨板构成，并且其间距沿加热室向下是增大的。

沿加热室向下其内壁8、9的间距增大，使颗粒在通过球化区下落时扩展开，同时使颗粒与球化区内壁之间相接触的危险保持在较低水平。在一个特例中，内壁8、9之间在上部相距20cm，在下部相距30cm，宽度为1m。加热室2的最佳高度由预期的颗粒在炉内保持时间来决定，而这又决定于所生产玻璃细珠的尺寸。用经粉碎的碎玻璃生产实心细珠，合适的高度为：细珠的平均直径为200μm，高度为1.5～2m;细珠的平均直径为800μm，高度为5m。

在各内壁接续的壁板间有缝隙，气体向下通过这些缝隙而进入，从而形成边界层。这也减少了颗粒与球化区内壁相接触的倾向。

再者，由于球化区内壁是石墨的，而石墨不受熔融玻璃材料的浸润，所以任何可能与内壁相接触的颗粒粘着在内壁上的倾向都是很低的。

加热元件26可以是电阻加热元件，或者也可以是感应线圈对石墨板进行感应加热。

在另一种型式中，加热室2的内壁8、9与竖直方向倾斜对置，从而使其间的距离向下逐渐加宽。

这种布置使沿球化区不同的区域能进行不同的加热。区别加热尤其益于制造泡沫细珠和（或）玻璃陶瓷细珠，即部分失透的玻璃细珠。例如，我们发现对于某些原料成分，最理想的是使颗粒在400°～500℃的温度范围内膨胀，将其加热到例如800°～900℃进行球化，且将其加热到大约1200℃进行部分失透，这都是为了制造泡沫玻璃陶瓷细珠。

供料装置4包括具有多孔底板17的原料贮槽16和导管18，以输送压缩气体通过该底板使贮槽内的原料流态化。导管18从热交换器19中穿过，流态化气体得到预热且进而可预热贮槽16中的原料颗粒。贮槽16安装在分隔室20内，除流态化气体入口、原料入口21和对称地位于球化区中心之上的狭缝22之外。分隔室20是封闭的。此分隔室通过流态化气体进行加压。所以从狭缝22供入的颗粒不会受到通过球化区的自然上升气流的任何阻碍。在正对狭缝22上方处，贮槽16有一凸缘23，所以流态化的原料能够漫过该凸缘通过狭缝22下落进入加热室2进行球化。分隔室20内配备有辅助电加热装置24对原料进行预热，而且热交换器19也安装在分隔室20内。

对于容量为500kg的流态化床，适于采用面积为2m²、孔径35μm的不锈钢板作为贮槽底板17。

加工后的细珠通过收集管25进行收集。管25终止于具有多孔底板28和导管29的收集贮槽27的上方，通过此底板可通入压缩气体使收集在贮槽内的细珠流态化。采用室温的流态化气体使球化后的细珠得到冷却，所以它们不会结块。贮槽27安装在分隔室30内，除流态化气体入口、细珠入口25、细珠溢流出口31和抽气机入口32外，分隔室30是封闭的。贮槽27具有一凸缘33，所以流态化的细珠能够漫过该凸缘且通过细珠溢流出口31下落。抽气机34与抽气机入口32相连，以保持收集管25底部有轻微的负压，从而克服加热球化区中所产生的上升热气流引起的任何热阻塞。

漫过溢流出口31的细珠收集在溢流收集装置37内。较轻的和（或）密度较小的细珠可能被吸入抽气机入口32，而后沿导管38输送到其底部带有另一个收集装置40的旋风分离器39。经过旋风分离器的细珠通过另一个导管41输送到在其底部有细珠最终收集装置43的套管过滤器42。溢流收集装置37、旋风收集装置40和套管过滤器收集装置43可各自配备回转阀，以按预定比例排出部分细珠。套管过滤器通过导管44与抽气机34相连，所抽气体通过与细珠进行热交换已被加热，该气体可通过导管45送入供料分隔室20和（或）可在热交换器46中冷却且通过导管47返回到加热室2的底部。

其整体基本上是封闭系统，而且最好是注入氮气以防止或延缓构成加热球化区内壁8、9的石墨板和电加热元件26的氧化。

上述和图1所示的球化炉利用了在我们的英国专利申请No.8716188中所述的发明。

图1所示的炉子具有球化区为圆筒状的改型炉子。

图2和图3给出了供料装置4的替代实施例，适于同图4所示的球化炉结合使用。

在图2和图3中，原料供给装置4由四个四分之一圆形的流态化床贮槽16组成，贮槽16有多孔底板17将其与通过导管18供入压缩流态化气体的充气室49隔开。四个贮槽16布置为圆形，安装在流态化床上，通过管子50相互联通。所提供的供料出口管51可通过溢流向加热球化区供给流态化原料，同样也还配备有溢流控制出口管52。这些溢流控制出口管比供料出口管高，所以只要简单地通过导管21以比床的供料速度高的速度向床内装料，就能很容易地使床的高度保持恒定。

在图2和图3所示实施例的改型设备中，原料出口供料管51被一个圆锥型流槽所代替，在其下面原料颗粒能够从由四个流态化贮槽16的内壁所形成的狭缝流出。

图4所示的塔式圆筒炉1包括一个含有球化区的燃烧室2，通过烧嘴3供给可燃气体混合气。原料供给装置4的两个备选位置4A和4B如图2和图3所示。原料供给装置较低位置4A的原料供给出口管51伸入烧嘴管3，且呈环状对称布置，所以原料被均匀地供给到烧嘴管，原料由可燃气体混合物携带上升时，在燃烧室2内进行球化。

原料供给装置较高位置4B处于燃烧室2之内，因此其中的原料将由烧嘴火焰进行预热。为了向与较低供料位置处于相同高度的烧嘴管3供给原料，必须加长该原料供给装置的出口管，这是得到赞赏的。

Claims (9)

1、一种用来制造玻璃细珠的球化炉，包括供给粒状原料的供料装置，一个原料颗粒在其中被加热并转化为玻璃细珠的球化区，和收集所生成的细珠的装置，其特征在于：上述供料装置包括一个适于保持原料颗粒流态化的贮槽，贮槽至少有一个溢流供料出口，流态化的颗粒漫过该出口能在重力作用下流动供给到球化区。

2、依照权利要求1所述的球化炉，上述贮槽在高于上述或上述各溢流供料出口处至少有一个溢流控制出口。

3、依照权利要求1或2所述的球化炉，上述供料装置的布置能使流态化颗粒的供给在上述球化区的横截面上基本对称。

4、依照权利要求中任一要求所述的球化炉，配备有给上述贮槽加热的装置，对上述流态化床中的颗粒进行预热。

5、一种制造玻璃细珠的方法，将原料供入球化区且使其从中通过，从而原料被加热并转化为玻璃细珠，而后收集起来，其特征在于：原料颗粒在重力作用下通过流态化溢流从流态化床贮槽供给到球化区，在该处被加热并转化为玻璃细珠。

6、依照权利要求5所述的方法，上述流态化床的高度保持恒定。

7、依照权利要求5或6所述的方法，流态化颗粒的供给在上述球化区的槽截面上基本对称。

8、依照权利要求5至7中任一要求所述的方法，供料前在贮槽中要对原料颗粒进行加热。

9、利用依照权利要求5至8中任一要求所述方法所制造的玻璃细珠。

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