[实用新型]制备纳米二氧化硅稻壳灰的工业化生产装置

说明书

技术领域

本实用新型是关于制备纳米结构SiO₂稻壳灰的，特别涉及一种纳米结构SiO₂稻壳灰的工业化生产装置。 

背景技术

我国每年的稻谷产量约2亿吨，占世界总产量的1/3，居世界首位。稻壳是稻谷加工的副产品，约占稻谷籽粒重量20％，每年产生4000万吨左右稻壳，资源量巨大。大量的稻壳资源未得到充分利用，在农村多以田间焚烧为主要处理方式，既污染环境又浪费能源。近年来，研究表明稻壳灰中含有约20%的无定形SiO₂，其具备高活性，是一种建筑材料的添加剂，提纯后可以作为精细陶瓷、光导纤维和太阳能电池等工业基本原料，具有高的附加值。因此，既利用稻壳的能量又能工业化生产无定型高纯SiO₂的工艺急需提高与完善。 

申请号93116790.6“生产活性稻壳灰的装置”的发明专利，介绍了间歇式焚烧装置制备稻壳灰方法，但这一技术存在下列不足：1.无法连续给料，二步法操作复杂，不利于工业化推广；2.稻壳自身的能量未得到充分利用，造成能源浪费。申请号200410026459.5“一种稻壳焚烧装置及其产出的纳米结构SiO2稻壳灰”的发明专利，采用封闭式稻壳焚烧装置制备纳米结构SiO2稻壳灰，此专利设置热交换管，有效带走稻壳燃烧放热的热量，但受限于封闭式焚烧装置，无法连续供料，难以解决工业化推广等问题。公开号102252325A的“燃烧稻壳的循环流化床锅炉”是以燃烧发电为目的，并无涉及稻壳灰的制备工艺。 

发明内容

本实用新型的目的，是克服现有技术的缺点和不足，提供一种可以工业化生产高纯纳米结构SiO₂稻壳灰的装置，并能有效利用稻壳焚烧产生的热能。 

本实用新型通过如下技术方案予以实现。 

一种制备纳米二氧化硅稻壳灰的工业化生产装置，包括锅炉、给料器、分离器和除尘器，其特征在于，所述锅炉为变截面炉膛的流化床锅炉，该流化床锅炉6的炉膛上部设置有稀相区18，稀相区直径为920mm；炉膛下部设置有密相区17，密相区直径为620mm；炉膛中部设置有变截面区19，变截面区19的垂向夹角为12.5°；流化床锅炉6的总高为6m；密相区和变截面区各设置一个冷却水夹套A4和冷却水夹套B20，每个冷却水夹套的高度为400～500mm，两个冷却水夹套相互连通；锅炉的最下部设置有燃烧室16，燃烧室16的下面设置有点火装置1、一次风入口2和灰斗A11；燃烧室16与密相区17的连接处设置有 布风板15，密相区17的一侧设置有螺旋给料器3，在变截面区19设置有二次风入口5，在锅炉炉膛出口依次设置有一级旋风分离器7、二级旋风分离器8、换热器9和布袋除尘器10；在一级旋风分离器7、二级旋风分离器8和布袋除尘器10的底部分别设置有灰斗B12、灰斗C13和灰斗D14。 

所述流化床锅炉6的炉膛内衬为防腐耐火材料。 

该生产装置制备的稻壳灰含有大于90%的无定型高纯SiO₂，其形态为15～30nm的纳米粒子。 

本实用新型与现有技术相比，显著效果如下： 

本实用新型的制备纳米二氧化硅稻壳灰的工业化生产设装置，由于设计了变截面锅炉并引入二次风，提高了锅炉的热效率，同时解决了稻壳堆积体积受限的问题。由于增加了二级旋风分离器，使稻壳燃烧充分，分离完全，制备出高纯纳米结构SiO₂稻壳灰；同时，由于采用冷却水夹套和换热器，能够有效控制锅炉的焚烧温度，确保反应条件稳定，同时此部分余热可以充分利用，如供暖，供热水，利用蒸汽发电等，节约了大量能源。 

附图说明

图1是本实用新型的纳米结构SiO₂稻壳灰生产装置的结构示意图。 

本实用新型附图标记如下： 

1————点火装置              2————一次风入口 

3————螺旋给料器            4————冷却水夹套A 

5————二次风入口            6————流化床锅炉 

7————一级旋风分离器        8————二级旋风分离器 

9————换热器                10————布袋除尘器 

11————灰斗A                12————灰斗B 

13————灰斗C                14————灰斗D 

15————布风板               16————燃烧室