一种高纯二氧化硅球专用燃烧器和安装结构的制作方法

[0001]
本发明涉及高纯二氧化硅球制备技术领域，特别涉及一种高纯二氧化硅球专用燃烧器和安装结构。


背景技术：

[0002]
硅原子和氧原子长程有序排列形成晶态二氧化硅，短程有序或长程无序排列形成非晶态二氧化硅，二氧化硅晶体中，硅原子位于正四面体的中心，四个氧原子位于正四面体的四个顶角上，许多个这样的四面体又通过顶角的氧原子相连，每个氧原子为两个四面体共有，即每个氧原子与两个硅原子相结合，纯净的天然二氧化硅晶体，是一种坚硬、脆性、难溶的无色透明的固体，常用于制造光学仪器等，二氧化硅有晶态和无定形两种形态。自然界中存在的二氧化硅如石英、石英砂等统称硅石，纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英晶体叫做水晶，含微量杂质而呈紫色的叫紫水晶，浅黄、金黄和褐色的称烟水晶，玉髓、玛瑙和碧玉都是含有杂质的有色石英晶体。沙子是混有杂质的石英细粒，蛋白石、硅藻土则是无定形二氧化硅，二氧化硅用途很广泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、气凝胶毡、硅铁、型砂、单质硅、水泥等，在古代，二氧化硅也用来制作瓷器的釉面和胎体，一般的石头主要由二氧化硅、碳酸钙构成。
[0003]
硅微粉球化过程通常需要非常高的温度，最低需要1550度以上，硅微粉的直径通常小于100微米，大部分小于60微米，硬度大是硅微粉的特点之一，同时硅微球对金属物含量特别是铁含量有着极严格的要求，最低的要求也不能超过100ppm，最高要求金属总含量仅1ppm，硅微球内在铁可以通过选矿的方式在制备硅微粉时进行控制，球化过程中金属物的掺入主要是硅微粉对设备的磨损和燃烧的热气流对球化设备的冲刷所致，因此如何减少磨损，降低球化过程中的金属物的掺入，是硅微珠生产的关键之一，此外50微米以下的微粉在空气中极易吸潮，导致粉体结团，静电也可能导致粉体结团，如果在进入高温球化前不能分散，将导致泡沫珠产生，成为废品，因此硅微粉在开始受热变形前如何避免结团也是硅微球的生产关键之一。
[0004]
现有技术中的燃烧器通常加料设备和加热设备是分开的，导致球化过程中金属物的掺入量较大，生产出的二氧化硅纯度较低，设备投入成本和使用成本均较高，因此，本发明提出了一种高纯二氧化硅球专用燃烧器和安装结构。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种高纯二氧化硅球专用燃烧器和安装结构，以解决上述背景技术中提出的现有技术中生产出的二氧化硅纯度较低、设备投入成本和使用成本均较高的问题。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高纯二氧化硅球专用燃烧器和安装结构，包括燃烧器，所述燃烧器的顶部外壁上固定设置有预混箱，所述预混箱的顶部外壁上焊接有氧气管，所述预混箱的内部为预混区，所述燃烧器的内部为燃烧室，所述预混箱
的内壁上固定安装有第一高速气流喷头组件和第二高速气流喷头组件，且所述第二高速气流喷头组件位于所述第一高速气流喷头组件的下方；所述燃烧器的内壁上焊接有第一连接杆和第二连接杆，且所述第二连接杆位于所述第一连接杆的下方，所述第一连接杆通过法兰盘连接有第一燃气喷管，所述第二连接杆通过法兰盘连接有第二燃气喷管，所述第一燃气喷管与所述第二燃气喷管的外壁上均焊接有燃气喷头，所述燃烧器的内部固定安装有点火器，且所述点火器位于所述第二燃气喷管的下方，所述燃烧器的底端一侧外壁上焊接有出料管，所述出料管的一端固定连接有冷却箱。
[0007]
优选的，所述冷却箱的形状为长方体，所述冷却箱的内壁上固定安装有水冷管，且所述水冷管盘旋设置在所述冷却箱的内部，所述冷却箱的一侧设置有储水箱。
[0008]
优选的，所述储水箱的形状为长方体，所述储水箱的顶部外壁上固定安装有抽水泵，所述抽水泵的输入端固定连接有抽水管，且所述抽水管的一端插入所述储水箱的内部，所述抽水泵的输出端与所述水冷管的一端固定连接，所述水冷管的另一端固定连接有换热器，所述换热器的一端固定连接有回流管，所述回流管远离所述换热器的一端与所述储水箱固定连接，所述储水箱的内部固定安装有半导体制冷片，所述储水箱的一侧顶部外壁上焊接有补水管，所述储水箱的底端一侧外壁上焊接有排水管。
[0009]
优选的，所述燃烧器的底部内壁上固定安装有锥形板，且所述锥形板厚度较低的一端靠近所述出料管。
[0010]
优选的，所述氧气管上固定安装有进料电磁开关阀，所述出料管上固定安装有出料电磁开关阀。
[0011]
优选的，所述预混箱的底端外壁上焊接有安装板，所述安装板上开设有螺纹孔，所述预混箱通过使用螺纹杆拧入所述安装板上的螺纹孔与所述燃烧器固定连接。
[0012]
优选的，所述燃烧器的底部外壁上焊接有支撑架，所述支撑架的侧壁上焊接有加固杆。
[0013]
优选的，所述冷却箱的一侧外壁上安装有箱门，所述箱门通过合页与所述冷却箱相连接，所述箱门的一侧外壁上固定安装有把手。
[0014]
优选的，所述储水箱的一侧外壁上固定安装有透明玻璃板。
[0015]
优选的，所述第一高速气流喷头组件与所述第二高速气流喷头组件均包括四个喷头，且四个喷头分别位于所述预混箱的四侧壁上，喷头在垂直方向上的位置相互错开。
[0016]
本发明的技术效果和优点：1、本发明利用氧气将二氧化硅粉料经氧气管送入燃烧装置中与燃气进行混合，经过预混的燃气、氧气和粉料在燃烧器出口处迅速燃烧，粉料在高温作用下球化，再经过冷却固化，回收得到硅微球，本发明燃料、氧气均采用直通式，取消所有的弯头结构，避免粉料在弯头处对管壁的磨损和掺铁，对金属物含量要求小于30ppm的本发明采用内衬非金属耐磨材料，如果有弯头或不平整面内衬将变的非常困难或大幅增加成本，采用本发明的燃烧设备可以根据需要进行加装或者更换非金属内衬，内衬的成本和更换费用也大幅降低。
[0017]
2、本发明在燃烧器上增设了一个预混箱，在这个预混箱内粉体被高速气流中打散，第一高速气流喷头组件的四个喷头喷出的气流在交汇处形成局部紊流，且局部紊流呈逆时针的方向转动，第二高速气流喷头组件的四个喷头喷出的气流在交汇处也形成局部紊流，且局部紊流呈顺时针的方向转动，粉体被高速气流冲撞的同时转动，而且先逆时针转动
在顺时针转动，从而被完全打散，防止泡沫珠的产生，可以大幅减少粉料的抱团现象，燃气在混入含有粉料的氧气中，二者的差异（速度、含粉量等）使二者在混合过程中局部紊流不仅能加速氧气和燃料的混合，同时还能进一步的将结团的粉体打开，从而大大减少了粉体结团导致的产品质量问题。
[0018]
3、通过在燃烧器底部设置的锥形板，在重力的作用下，便于生产出的硅微球滑落至冷却箱内部，通过设置的冷却箱，可以对生产出的硅微球进行较好的冷却，水冷管盘旋设置在冷却箱的内部，增大了其与空气接触的面积，有利于加快热传导的速率，从而对硅微球进行快速降温，通过设置的换热器，可以对水冷管流出的水中的热量加以利用，使用后的水经回流管再次流回储水箱，经半导体制冷片制冷后反复使用，从而有利于节能减排，节约水资源。
附图说明
[0019]
图1为本发明结构的剖视图。
[0020]
图2为本发明燃气喷管结构的俯视图。
[0021]
图3为本发明第一高速气流喷头组件结构的气流示意图。
[0022]
图4为本发明第二高速气流喷头组件结构的气流示意图。
[0023]
图5为本发明冷却箱结构的示意图。
[0024]
图6为本发明储水箱结构的示意图。
[0025]
图中：1、燃烧器；2、预混箱；3、氧气管；4、预混区；5、燃烧室；6、第一高速气流喷头组件；7、第二高速气流喷头组件；8、第一连接杆；9、第二连接杆；10、第一燃气喷管；11、第二燃气喷管；12、燃气喷头；13、点火器；14、出料管；15、冷却箱；16、水冷管；17、储水箱；18、抽水泵；19、抽水管；20、换热器；21、回流管；22、半导体制冷片；23、补水管；24、排水管；25、锥形板；26、进料电磁开关阀；27、出料电磁开关阀；28、安装板；29、支撑架；30、加固杆；31、箱门；32、把手；33、透明玻璃板。
具体实施方式
[0026]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]
本发明提供了如图1-6所示的一种高纯二氧化硅球专用燃烧器和安装结构，包括燃烧器1，燃烧器1的顶部外壁上固定设置有预混箱2，预混箱2的顶部外壁上焊接有氧气管3，氧气管3上固定安装有进料电磁开关阀26，预混箱2的内部为预混区4，燃烧器1的内部为燃烧室5，预混箱2的内壁上固定安装有第一高速气流喷头组件6和第二高速气流喷头组件7，且第二高速气流喷头组件7位于第一高速气流喷头组件6的下方，第一高速气流喷头组件6与第二高速气流喷头组件7均包括四个喷头，且四个喷头分别位于预混箱2的四侧壁上，喷头在垂直方向上的位置相互错开，使用时，首先打开氧气管3上的进料电磁开关阀26，将含有粉料的氧气经氧气管3注入预混箱2内，在第一高速气流喷头组件6和第二高速气流喷头组件7的作用下，粉体被高速气流中打散，可以大幅减少粉料的抱团现象，第一高速气流喷
头组件6的四个喷头喷出的气流在交汇处形成局部紊流，且局部紊流呈逆时针的方向转动，第二高速气流喷头组件7的四个喷头喷出的气流在交汇处也形成局部紊流，且局部紊流呈顺时针的方向转动，粉体被高速气流冲撞的同时转动，而且先逆时针转动在顺时针转动，从而被完全打散，防止泡沫珠的产生。
[0028]
结合图1和图2所示，燃烧器1的内壁上焊接有第一连接杆8和第二连接杆9，且第二连接杆9位于第一连接杆8的下方，第一连接杆8通过法兰盘连接有第一燃气喷管10，第二连接杆9通过法兰盘连接有第二燃气喷管11，第一燃气喷管10与第二燃气喷管11的外壁上均焊接有燃气喷头12，该装置粉料的加料量是与氧气、燃料量呈正比关系，燃烧器1的内部固定安装有点火器13，且点火器13位于第二燃气喷管11的下方，打散后的粉体运动至燃烧器1内部，燃气经第一燃气喷管10和第二燃气喷管11上的燃气喷头12喷出，燃气在混入含有粉料的氧气中，二者的速度及含粉量的差异使二者在混合过程中局部紊流不仅能加速氧气和燃料的混合，同时还能进一步的将结团的粉体打开，在点火器13的作用下，经过预混的燃气、氧气和粉料在燃烧器1出口处迅速燃烧，粉料在高温作用下球化，燃烧器1的底端一侧外壁上焊接有出料管14，出料管14上固定安装有出料电磁开关阀27，出料管14的一端固定连接有冷却箱15，燃烧器1的底部内壁上固定安装有锥形板25，且锥形板25厚度较低的一端靠近出料管14，打开出料管14上的出料电磁开关阀27，通过在燃烧器1底部设置的锥形板25，硅微球在重力的作用下滑落至冷却箱15的内部进行冷却。
[0029]
结合图1和图5所示，冷却箱15的形状为长方体，冷却箱15的内壁上固定安装有水冷管16，且水冷管16盘旋设置在冷却箱15的内部，冷却箱15的一侧设置有储水箱17，储水箱17的形状为长方体，储水箱17的顶部外壁上固定安装有抽水泵18，抽水泵18的输入端固定连接有抽水管19，且抽水管19的一端插入储水箱17的内部，抽水泵18的输出端与水冷管16的一端固定连接，水冷管16的另一端固定连接有换热器20，换热器20的一端固定连接有回流管21，回流管21远离换热器20的一端与储水箱17固定连接，储水箱17的内部固定安装有半导体制冷片22，启动抽水泵18，经抽水管19将储水箱17内部的冷却水抽出，冷却水进入水冷管16内，水冷管16盘旋设置在冷却箱15的内部，增大了其与空气接触的面积，有利于加快热传导的速率，从而对硅微球进行快速降温，使用后的冷却水经水冷管16流至换热器20，从而对流出的水中的热量加以利用，换热后的水经回流管21再次流回储水箱17，经半导体制冷片22制冷后再次使用，从而有利于节能减排，节约水资源，储水箱17的一侧顶部外壁上焊接有补水管23，储水箱17的底端一侧外壁上焊接有排水管24，需要更换冷却水时，打开排水管24将水排出，然后经补水管23注入新的冷却水。
[0030]
如图1所示，预混箱2的底端外壁上焊接有安装板28，安装板28上开设有螺纹孔，预混箱2通过使用螺纹杆拧入安装板28上的螺纹孔与燃烧器1固定连接，这样便于对其进行拆卸维修，燃烧器1的底部外壁上焊接有支撑架29，支撑架29的侧壁上焊接有加固杆30，这样可以稳定支撑整体装置。
[0031]
如图5所示，冷却箱15的一侧外壁上安装有箱门31，箱门31通过合页与冷却箱15相连接，箱门31的一侧外壁上固定安装有把手32，冷却完成后，通过把手32打开冷却箱15上的箱门31对硅微球进行收集。
[0032]
结合图1和图6所示，储水箱17的一侧外壁上固定安装有透明玻璃板33，通过在储水箱17上设置的透明玻璃板33，便于观察储水箱17内冷却水的使用情况。
[0033]
对金属物含量要求小于30ppm的本发明采用内衬非金属耐磨材料，如果有弯头或不平整面内衬将变的非常困难或大幅增加成本，采用本发明的燃烧设备可以根据需要进行加装或者更换非金属内衬，内衬的成本和更换费用也大幅降低，本发明燃烧设备的火焰最高燃烧温度可以视需要进行调节，通常火焰温度在1500-2100度，最高温度可达2200度，本装置不仅可以生产晶态硅微球，也能完全满足非晶态二氧化硅微粉的球化要求。
[0034]
本实用工作原理：本发明为一种高纯二氧化硅球专用燃烧器和安装结构，使用时，首先打开氧气管3上的进料电磁开关阀26，将含有粉料的氧气经氧气管3注入预混箱2内，在第一高速气流喷头组件6和第二高速气流喷头组件7的作用下，粉体被高速气流中打散，可以大幅减少粉料的抱团现象，第一高速气流喷头组件6的四个喷头喷出的气流在交汇处形成局部紊流，且局部紊流呈逆时针的方向转动，第二高速气流喷头组件7的四个喷头喷出的气流在交汇处也形成局部紊流，且局部紊流呈顺时针的方向转动，粉体被高速气流冲撞的同时转动，而且先逆时针转动在顺时针转动，从而被完全打散，防止泡沫珠的产生，打散后的粉体运动至燃烧器1内部，燃气经第一燃气喷管10和第二燃气喷管11上的燃气喷头12喷出，燃气在混入含有粉料的氧气中，二者的速度及含粉量的差异使二者在混合过程中局部紊流不仅能加速氧气和燃料的混合，同时还能进一步的将结团的粉体打开，在点火器13的作用下，经过预混的燃气、氧气和粉料在燃烧器1出口处迅速燃烧，粉料在高温作用下球化，打开出料管14上的出料电磁开关阀27，通过在燃烧器1底部设置的锥形板25，硅微球在重力的作用下滑落至冷却箱15的内部进行冷却，在冷却箱15的作用下，可以对生产出的硅微球进行较好的冷却，启动抽水泵18，经抽水管19将储水箱17内部的冷却水抽出，冷却水进入水冷管16内，水冷管16盘旋设置在冷却箱15的内部，增大了其与空气接触的面积，有利于加快热传导的速率，从而对硅微球进行快速降温，使用后的冷却水经水冷管16流至换热器20，从而对流出的水中的热量加以利用，换热后的水经回流管21再次流回储水箱17，经半导体制冷片22制冷后再次使用，从而有利于节能减排，节约水资源，通过在储水箱17上设置的透明玻璃板33，便于观察储水箱17内冷却水的使用情况，需要更换冷却水时，打开排水管24将水排出，然后经补水管23注入新的冷却水，冷却完成后，通过把手32打开冷却箱15上的箱门31对硅微球进行收集，对金属物含量要求小于30ppm的本发明采用内衬非金属耐磨材料，如果有弯头或不平整面内衬将变的非常困难或大幅增加成本，采用本装置可以根据需要进行加装或者更换非金属内衬，内衬的成本和更换费用也大幅降低。
[0035]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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