CN100523686C - 一种节能高效烘干设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属粉末冶金非标烘干工艺及设备，特别是涉及金属盐和金属精矿等物料用一种节能高效烘干工艺及设备，其特征是：它选用波频率是2450MHz微波直接对物料进行作用烘干；所述的微波烘干设备是隧道式履带微波烘干设备，它的主传动机构(1)与被动传动机构(2)通过传送带(3)连接，微波腔体(4)位于主传动机构(1)、被动传动机构(2)之上，电器箱体(5)在微波腔体(4)的上方，油变箱在长方体电器箱体(5)一侧的两个顶角处。它能有效的提高能源利用效率，降低环境污染，是一种绿色环保物料烘干工艺。
Description
技术领域
本发明涉及金属粉末冶金非标烘干工艺及设备，特别是涉及金属盐和金属精矿等物料用一种节能高效烘干工艺及设备。
背景技术
近几年，随着我国金属粉末冶金技术工业领域不断深入与快速发展，金属粉末产量持续增长，品种的扩大，质量的提高，市场在迅猛扩展。但是由于基础矿石、精矿粉、煤电、燃气、燃油等原辅材料价格上涨，金属粉末制造业经营压力加大，金属粉末生产企业均在加大技术改造力度，优化生产工艺，降低成本。纵观国内外金属粉末制取企业，金属盐和金属精矿的烘干均用蒸汽、远红外辐射等烘干设备烘干物料。其设备存在物料干燥时间长、耗能量大、工作传导热效率低、加热辅助时间长等不足之处。现将两种烘干设备原理及生产工艺作如下简述。
1.蒸汽烘干设备类型及优缺点
a)蒸汽烘干是金属盐和金属精矿最原始的烘干生产工艺技术，其原理是应用对流热传导的原理，对物料的水分进行加热烘干，使物料水分蒸发从中逸出，它利用热空气为热载体，通过对流的方式将热量传递给物料，使物料加热干燥。
b)目前，金属粉末冶金技术金属盐干燥烘干采用蒸汽烘干设备主要有箱式烘干和双锥回转真空干燥两种基本类型。
c)蒸汽烘干设备利用热惰性较大，升温辅助工作时间长，由于均为空气作为热传导介质，热量损失大、热能利用效率低。
d)蒸汽烘干设备利用热空气流动对物料进行加热，因而物料加热均匀，室内温差小。
e)蒸汽烘干的物料流动性较差，物料经过筛，筛上物较多，但设备使用维护费用较低，加热的特点是安全，热空气清洁，热量容易调节，占地面积小。
2.红外辐射烘干设备优缺点
a)设备原理：远红外辐射烘干是应用热辐射传热原理对金属盐物料进行加热的设备，辐射传热是高温的发射器以电磁波的形式，直接将热量传递给物料使物料加热。热量传递不需要中间介质，因而不会引起加热中间介质时的热损耗，热效率较蒸汽烘干较高。
b)烘干物料时间短，与蒸汽烘干相比较，一般可缩短烘干时间1/2～2/3。
c)远红外辐射烘干在室内温度均匀性方面比对流烘干干燥物料差，但在升温速度方面比对流烘干快。
d)物料吸收辐射能的过程是在物料表面层完成的，吸收层的厚度很小，物料的吸收热量特性与它的表面状态即黑度有关，物料黑度高的物料吸收的能量就大。
e)金属盐及金属精矿烘干干燥过程主要是对物料中的水分进行蒸发，但由于水分为非对称性分子具有电极性，它们的固有振动频率或转动频率大都位于红外波长内能强烈的吸收与其频率相一致的红外辐射能量，从而减弱物料能得到的红外辐射能量。因此物料中的水分对加热烘干物料不利，应尽量减少。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种节能高效烘干工艺，它能有效的提高能源利用效率，降低环境污染，是一种绿色环保物料烘干工艺。
本发明的另一个目的是提供一种隧道式履带微波烘干设备，它可降低能耗，提高生产量，操作自动化控制程度高。
本发明的目的是这样实现的，设计一种节能高效烘干工艺及设备，其特征是：它选用波频率是2450MHz微波直接对物料进行作用烘干。
所述的微波烘干设备是隧道式履带微波烘干设备，它的主传动机构1与被动传动机构2通过传送带3连接，微波腔体4位于主传动机构1、被动传动机构2之上，电器箱体5在微波腔体4的上方，油变箱在长方体电器箱体5一侧的两个顶角处。
所述的主传动机构1、被动传动机构2中的电机8与减速机9传动连接，并通过主动轮链轮7传动连接主动轮6，带动主动轮6转动运行；主动轮6通过传送带3与被动轮11连接。
所述的主传动机构1中的主动轮6的两个端面的内侧有V型纠偏槽13，传送带3上的V型导向条镶嵌在V型纠偏槽13中。
所述的油变箱中有水套17，水套17为夹层结构，在水套17的箱体外部分别上下连接有进水管18和出水管19，冷却水16在夹层内循环，在电器箱体5的内腔底板上固定连接有变压器14，在变压器14的四周有变压器油15。
所述的微波腔体4中的电源正极24、断路器20、电流表21、磁控管恒温器22与磁控管电源变压器14和电源负极25串联，组成一微波电源回路：指示灯23的一端与电流表21和磁控管恒温器22之间连接，指示灯23的另一端与微波电源电路负极25连接。
本发明的特点是：
1、选择性加热：因为水分对微波吸收最好，所以含水量高的部分吸收微波功率多于含水量低的部分。这就是选择性加热特点，利用这一特点可以做到均匀加热和均匀干燥。
2、节能高效：微波烘干是直接对物料进行作用，因而没有额外的热能损失，加热型腔内的空气与型腔不会吸收微波能产生热量，所以热效率极高，生产环境明显改善，与远红外加热相比干燥金属盐可节电80％。微波波长1mm到1米的范围，透热深度和波长处于同一数量级，可达几厘米到十几厘米；远红外波长为5.6μm以上，而红外加热为表面加热，透热深度仅为微米级。
3、烘干干燥时间短，效率高：微波加热是被加热物料本身成为发热体，不需要热传导的过程。微波从四面八方穿透物体内部里外同时，使物料在很短的时间内达到均匀加热，大大缩短了干燥时间。
4、易于控制，工艺先进：与常规方法比较，设备即开即用；没有热惯性，操作灵活方便；微波功率可调，传输物料速度可调，在微波加热、干燥中，无废水、气，是一种安全无害的高新技术。
5、综上所述，不论金属盐及金属精矿粉的烘干均是将物料中的水分从物料中蒸发逸出，而得到含水量低于3％～4％的金属盐及金属精矿粉。
6、经干燥烘干物料的流动性也是检测物料烘干技术规范之一。而微波能的干燥特点也正是利用金属盐及金属精矿粉中存在的水分子，微波能穿透物料内部，同时加热，其微波频率为2450MHz，以每秒24亿5千万次的振荡，物料中的水分子也同样是24亿5千万次振荡，水分子之间由于非极性排列互相摩擦产生热量，自己产生热量蒸发水分，使物料烘干干燥脱水。
7、金属盐及金属精矿粉经物理及化合反应经离心脱干装置，脱水后，仍然残留15％～18％水分，需进一步蒸发水分使其干燥。
8、金属盐：常温状态下的金属盐大部分以晶体形态存在，电离时生成金属离子和酸根离子。在80℃～110℃空气里烘干干燥时，金属盐晶体逐渐失去结晶水而成为粉末，从技术干燥规范上要求金属盐水分小于3％，烘干干燥后物料流动性休止角≤25℃。
9、金属精矿粉：指含金属量不小于47％的一种半成品物料，这种物料后期加工仍需浮选。其物料虽然离心脱干，仍然含有大量水分需进一步干燥烘干，其技术干燥规范要求物料水分低于6％，物料的流动性休止角≤35℃。
本设计方案金属盐及金属精矿粉采用隧道式履带微波烘干工艺，比传统蒸汽烘干和远红外干燥烘干性能工艺技术比较。
列表说明：
| 烘干装置 | 微波烘干设备 | 蒸汽烘干设备 | 远红外烘干设备 |
| 名称型号 | HTW20—A型 | 2Q—40 | LH—1型 |
| 设备投资 | 55万元 | 9.6万元 | 45万元 |
| 效率 | 1.25吨/小时 | 0.2吨/小时 | 0.5吨/小时 |
| 水分蒸发量 | 12Kg/h—16Kg/h | 1.73Kg/h | 5.2Kg/h |
| 功率消耗 | 20千瓦/小时 | 40千瓦/小时 | 95千瓦/小时 |
| 运行成本 | 45元/吨 | 239元/吨 | 162元/吨 |
| 烘干原理 | 1、选择性加热；2、节能高效；3、时间短、效率高；4、易控制、工艺先进。 | 对流烘干设备是应用对流传热的原理对物体进行加热的设备。它利用热空气为载热体，通过对流的方式将热量传递给物料，使物料加热。 | 辐射烘干设备是应用热辐射传热原理，对物料进行加热的设备。辐射传热是直接将热量传递给物料。 |
以某种粉末冶金盐产品相比较，微波烘干与蒸汽烘干相比，每吨可节约194元，与远红外相比每吨可节约117元，若按年产能3000吨计算，每年可节约58万元(相对于蒸汽烘干)；每年可节约35万元(相对于远红外烘干)。设备投资、安装及维护相差不大，微波略高，折旧成本及单位成本略有增加，每吨也不会超过20元，所以总体相比：微波烘干相比蒸汽烘干每年可节约大约52万元；微波烘干相比远红外烘干每年可节约大约29万元。
10、设计带导向条的传送带，在主被动轮上设置加工V型纠偏槽，在传送带切向拉伸工作时，强制使聚四氟乙烯传送带上的V型导向条，镶滑入主被动轮的导向槽内，提高传送带的有效使用寿命；电器箱型腔上设置电流仪表并接在每单元体磁控管输入端，可以实使现场运行观察各个磁控管工作运行效率；将变压器组合箱由自然空气导流冷却变为将变压器浸泡在羟烷基高压绝缘油容器内，利用绝缘油吸附变压器工作热量，再利用循环水容器给绝缘油降温，形成油与水循环综合降温。
主传动机构1、被动传动机构2与传送带3组成的物料传输装置在微波腔体4内运行，微波发生由电器箱体5内的电器元件产生，以便达到物料在微波腔体4内的干燥。
11、根据聚四氟乙烯材料性质，为防止传送带跑偏，选择设计带导向条的传送带，在主被动轮上设置加工导向V型槽，在传送带切向拉伸工作时，强制使聚四氟乙烯传送带上的V型导向条，镶滑入主被动轮的导向槽。传送带的张紧调节由被动轮顶丝进行，使整个传送系统结构调整简化，减少降低功率消耗及传送带因多轮产生摩擦损坏现象，提高传送带的有效使用寿命。
12、微波功率发生器在电器箱型腔上设置电流仪表并接在每单元体磁控管输入端，可以实使现场运行观察各个磁控管工作运行效率，当磁控管运行电流较低时，低于所原配电流70％时，直接影响物料烘干质量及生产效率。通过此系统设置安装维修人员及时发现磁控管工作实施状况，并对老化衰减磁控管予以及时更换。将变压器组合箱由自然空气导流冷却变为将变压器浸泡在羟烷基高压绝缘油容器内，利用绝缘油吸附变压器工作热量，再利用循环水容器给绝缘油降温，形成油与水循环综合降温。将此系统装置设置在电器箱内上方，利用角钢支架固定在其箱内，通过电器箱内2件排风扇对其外部强制再冷却。油变箱以水套结构焊接，接入进出循环冷却水对变压油予以冷却。经此系统改造后测定变压器工作环境大为改善，油温由原来60～80℃变为30～35℃，完全符合变压器工作环境技术规范要求。主传动机构、被动传动机构与传送带组成的物料传输装置在微波腔体内运行，微波发生由电器箱体内的电器元件产生，以便达到物料在微波腔体内的干燥。
附图说明
下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。
图1为隧道式微波炉实用新型整体构造示意图；
图2是图1A-A剖视旋转结构示意图；
图3为物料传输装置示意图；
图4为主传动结构示意图；
图5为油变箱示意图；
图6为微波功率发生器结构示意图。
图中：1、主传动机构；2、被动传动机构；3、传送带；4、微波腔体；5、电器箱体；6、主动轮；7、主动轮链轮；8、电机；9、减速机；10、调整螺丝；11、被动轮；12、主动传动轴；13、V型纠偏槽；14、变压器；15、变压器油：16、冷却水：17、水套；18、进水管；19、出水管；20、断路器；21、电流表；22、磁控管恒温器；23、指示灯；24、电源正极；25、电源负极；26、磁控管。
具体实施方式
实施例如图1所示，隧道式履带微波烘干装置为两个一大一小卧式长方体叠加成凸字形结构，它包括有主传动机构1、被动传动机构2与传送带3、微波腔体4、电器箱体5；主传动机构1在凸字形结构下方的一端，被动传动机构2在它的另一端，主传动机构1与被动传动机构2通过传送带3连接，微波腔体4位于主传动机构1、被动传动机构2之上，微波腔体4与电器箱体5为两个独立的腔体，电器箱体5在微波腔体4的上方，油变箱在长方体电器箱体5一侧的两个顶角处。
图1中的隧道式履带微波烘干装置是由主传动机构1、被动传动机构2与传送带3组成的物料传输系统，在微波腔体4内运行，微波的发生由电器箱体5内的电器元件产生，以便达到物料在微波腔体4内的干燥。
图2是图1A-A剖视旋转结构示意图，如图所示，微波腔体4在微波烘干装置中部，电器箱体5在微波腔体4之上，电器箱体5内有油变箱，油变箱在长方体电器箱体5一侧的两个顶角处，磁控管26设置在电器箱体5底部。
图3是物料传输系统装置示意图，电机8与减速机9传动连接，并通过主动轮链轮7传动连接主动轮6，带动主动轮6转动运行；主动轮6通过传送带3与被动轮11连接。整个过程是由电机8带动减速机9并通过主动轮链轮7带动主动轮6转动运行。物料则放在传送带3上经过被动轮11达到物料传输目的，整个传送带3的张紧则通过调整螺丝10进行操作。
图4是主动轮6结构示意图，如图4所示，主动轮链轮7连接在主动传动轴12的一侧，主动轮6连接在主动传动轴12上；为防止传送带3跑偏，选择设计带导向条的传送带，在主动轮1的两个端面的内侧设置有加工V型纠偏槽13，在传送带3切向拉伸工作时，强制使聚四氟乙烯传送带3上的V型导向条，镶滑入主、被动轮的V型纠偏槽13中，从结构上防止传送带3在运动时跑偏及掉带现象。从而确保传送系统能够长时间可靠运动。
图5是油变箱示意图，如图5所示，油变箱为长方形箱体水套17，水套17为夹层结构，在水套17的箱体外部分别上下连接有进水管18和出水管19，冷却水16在夹层内循环，在电器箱体5的内腔底板上固定连接有变压器14，在变压器14的四周有变压器油15。
为解决变压器烧损问题，将变压器14固定在水套17的内侧底板上，将变压器油(高压绝缘油)15注入具有冷却循环水的水套17容器内，当变压器14工作时，变压器油15吸附变压器14所散失热量，外接冷却水16，由进水管18进入水套17，冷却水16在水套17内经对容器内变压器油15吸附热量后，由出水管19排出水套17容器外。本结构实现变压器14与变压器油15热量平衡交换原理，变压器油15与冷却水16热量平衡交换原理，冷却水16由于不断进入、排出，调解降低容器内热量平衡，从而解决变压器14散热问题。
如图6所示，微波腔体4中的电源正极24、断路器20、电流表21、磁控管恒温器22与磁控管电源变压器14和电源负极25串联，组成一微波电源回路；指示灯23的一端与电流表21和磁控管恒温器22之间连接，指示灯23的另一端与微波电源电源负极25连接。这样就构成了完整的微波功率显示器用与检测多个微波电源功率的大小。
隧道式履带微波烘干工艺的具体步骤为：每一道工序所采用的参数及方法。
一、HTW—A型，隧道式履带微波烘干设备参数：
输入电流电压(交流) 380V±10％50HZ
输入视在功率： 36KVA
微波频率： 2455MHZ
微波输出功率： 20KW
工作环境温度： 0～40℃
冷动水流量； 4～6L/min
微波泄露量： 符合国家安全卫生标准
工作环境： 不可有腐蚀性气体，尽量少灰尘
二、操作步骤
1、准备工作
①检查设备是否完好的接地，水、电是否配接完好，所有的门、履板是否关好；
②将主控操作台控制面板开关置于“关”的位置。
2、开机
①合上主控操作台总电源开关，并检查油变箱冷却循环水路是否开启畅通。
②打开操作台控制面板电源按钮，此时触摸屏红外温度表均应显示。
③接触摸屏首页中的
进入下级菜单；
④按
此时磁控管冷却风机工作：
⑤按
按如需高速传动速度，可转动变频器旋钮，如再按
则传动停止。
⑥开启高压磁控工作有两种起动方法：
a按传动指示灯下方空白处，弹出键盘输入IIII数，按
退出，按设定值，弹出键盘改变数值后按
按
磁控管工作。
b按传动指示灯下方空白处，弹出键盘输入IIII数，按
退出，按设定值，弹出键盘将设定功率改为0后，按
按
按[故障检测]进入子菜单，根据生产工艺要求，开启相应磁控管组。
⑦按
排湿风机启动，再按[排湿开关]则排湿风机关闭。
3、关机
①按
②按
③等5分钟后，按
④关冷却水；
⑤拉下空气开关。
三、物料及设备烘干操作工艺
1、按以上操作步骤操作，操作开机工作并检查传动系统是否运转正常。
2、物料加工热烘干时，将物料均匀辅放在进料端传送带上，输料厚度控制在20mm以下，并用输助工具耙搂松散平整，传送带线速度调整在1m/min。
3、在进入第一个区域时受到微波作用，其能量瞬时转化为热能，使物料由里到外开始升温，颗粒内层的水蒸汽压力骤升驱动水蒸汽颗粒外层逐渐扩展逸出。此进，物料传送至第二个区域，大量补偿加热或循环加热后的热空气进入箱体，夹带湿空气迅速向外排出。进入第三区域后，此时部分水分已蒸发，料温已下降，再次受到微波作用，料温又迅速升高，水分经风孔排除。如此周而复始，水分逐步下降，达到干燥金属盐或金属精矿的干燥目的，其干燥温度一般设定为80℃～120℃范围内。由于物料进入微波加热型腔，物料中的水蒸汽由排湿风机将大量的水蒸汽排出加热型腔体。
本实用新型的有益效果是：在微波设备正常工作时，可检测到磁控管26是否老化和能否正常工作，能准确提供维修依据。具有加工方便、直观、结构简单的特点。根据聚四氟乙烯材料性质，为防止传送带3跑偏选择设计带导向条的传送带，在主动轮6、被动轮11上设置加工导向V型纠偏槽13，在传送带3切向拉伸工作时，强制使聚四氟乙烯传送带上的V型导向条，镶滑入主动轮6、被动轮11的导向槽。传送带3的张紧调节由被动轮11上的调整螺丝10顶丝进行，使整个传送系统结构调整简化，减少降低功率消耗及传送带3因多轮产生摩擦损坏现象，提高传送带3的有效使用寿命。微波功率发生器在电器箱型腔上设置电流表21，并接在每单元体磁控管26输入端，可以实使现场运行观察各个磁控管26工作运行效率，当磁控管26运行电流较低时，低于所原配电流70％时，直接影响物料烘干质量及生产效率。通过此系统设置安装维修人员及时发现磁控管26工作实施状况，并对老化衰减磁控管26予以及时更换。将变压器组合箱由自然空气导流冷却变为将变压器14浸泡在变压器油15(羟烷基高压绝缘油)容器内，利用变压器油15吸附变压器14工作热量，再利用水套17(循环水容器)给变压器油15降温，形成油与水循环综合降温。将此系统装置设置在电器箱体5内上方，利用角钢支架固定在其箱内，通过电器箱内两件排风扇对其外部强制再冷却。油变箱以水套17结构焊接，接入进出循环冷却水16对变压器油15予以冷却。经此系统改造后测定变压器14工作环境大为改善，油温由原来60～80℃变为30～35℃，完全符合变压器14工作环境技术规范要求。
Claims (1)
1、一种节能高效烘干设备，它选用波频率是2450MHz的微波直接对金属盐及金属精矿粉进行作用烘干，其特征是：它是隧道式履带微波烘干结构，它的主传动机构(1)与被动传动机构(2)通过传送带(3)连接，微波腔体(4)位于主传动机构(1)和被动传动机构(2)之上，长方体电器箱体(5)在微波腔体(4)的上方，油变箱在长方体电器箱体(5)一侧的两个顶角处；所述的油变箱被设置为油变箱中有水套(17)，水套(17)为夹层结构，在水套(17)的箱体外部上下分别连接有进水管(18)和出水管(19)，冷却水(16)在夹层内循环，在长方体电器箱体(5)的内腔底板上固定连接有变压器(14)，并且上述变压器(14)还固定在水套(17)的内侧底板上，在变压器(14)的四周有变压器油(15)；主传动机构(1)、被动传动机构(2)中的电机(8)与减速机(9)传动连接，并通过主动轮链轮(7)传动连接主动轮(6)，带动主动轮(6)转动运行；主动轮(6)通过传送带(3)与被动轮(11)连接；主传动机构(1)中的主动轮的两个端面的内侧有V型纠偏槽(13)，传送带(3)上的V型导向条镶嵌在V型纠偏槽(13)中；微波腔体(4)中的电源正极(24)、断路器(20)、电流表(21)和磁控管恒温器(22)与磁控管电源变压器(14)和电源负极(25)串联，组成一微波电源回路；指示灯(23)的两端其中一端与电流表(21)和磁控管恒温器(22)之间连接，另一端与微波电源电路负极(25)连接。
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