CN101266099B - 电磁感应焙烧连续作业工艺及其专用电磁感应焙烧设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁感应焙烧连续作业工艺及其专用电磁感应焙烧设备。电磁感应焙烧设备包括进料仓，电磁感应焙烧炉，出料仓和热交换器，进料仓直接安装在电磁感应焙烧炉的上方，电磁感应焙烧炉下方安装出料器，出料器下方与出料仓连接，热交换器与电磁感应焙烧炉侧上部连通。通过电磁感应焙烧设备实现了电磁感应焙烧连续作业工艺。本发明具有工艺简单、安全、节能、低成本、产能大、易操作等优点。本发明采用非接触无氧电磁感应加热，重力自曲落料固体物料连续焙烧工艺，反应环境干净、作业流程简洁、可控；核心设备电磁感应焙烧炉构成焙烧连动控制及加热-恒温控制系统。

Description

电磁感应焙烧连续作业工艺及其专用电磁感应焙烧设备

技术领域

本发明属于化工设备技术领域，具体涉及一种可用于轻工、化工及冶金工业领域的，对固体物料进行加热焙烧的电磁感应焙烧连续作业工艺及其专用电磁感应焙烧设备。

背景技术

焙烧是轻工、化工和冶金领域中对固体物料(矿石)进行处理的重要过程之一，是固体物料在高温不发生溶融条件下的反应过程。在这个过程中一般需要燃料(固体燃料、气体燃料、液体燃料)燃烧发热；需要大量的空气作为热交换介质；需要由焙烧设备的运动或者是空气的动力提供固体物料运动的动能。常用的焙烧过程设备，按固体物料的运动特征可分为固定床、移动床和流动床；按加热的形式分，有反射炉、多膛炉、竖窑、回转窑、沸腾炉和旋风炉等。从实践和理论上看，通过对焙烧过程加热、固体物料运动和反应环境各环节的改进和革新，对改善焙烧条件、操作环境和控制工艺，提高固体物料焙烧的效率，乃至轻工、化工和冶金过程的生产效率具有重要的意义。

现有技术的立窑、反射炉、回转窑、流化床沸腾炉等焙烧设备，从加热形式上看，都使用了燃烧器，以燃料燃烧热量作为加热固体物料的热源；从热能传递看，主要通过空气介质，以空气热辐射和热对流的方式传热；从固体物料的运动方式看，主要通过炉体的运动或压缩气流的作用使固体物料运动；从过程控制上看，主要进行比较粗略的温度控制。由于大量的使用燃料(固体的、气体)加热，残留物质和气体导致反应环境复杂；使用空气介质传热，导致传热效率低下，使用空气动力或整个设备的运动，为固体物料的提供运动能量，致使焙烧设备和它的辅助设备结构复杂、体积庞大、操作控制困难等。本发明人经过潜心研究，开发研制了一种全新电磁感应加热焙烧连续作业新工艺，以及与之配套的电磁感应焙烧设备。克服了现有技术的不足，试验证明，应用效果良好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简便，利用电磁感应热能加热方式连续对固体物料进行焙烧连续作业的工艺。

本发明的另一目的在于提供能够实现第一目的工艺的电磁感应焙烧设备。

本发明的第一目的是这样实现的：其电磁感应焙烧连续作业工艺包括下列工序：

A、经干燥脱水后的固体物料和返料由进料仓在重力的作用下由上到下自然落料进入感应加热料仓，直到固体物料充满所有感应加热料仓；

B、电磁感应炉通电后，感应加热料仓通过感应电流产生的涡流发热，进入感应加热料仓的固体物料随即被加热，达到所需温度后，调整加热电流，恒定感应炉内温度，对物料进行动态焙烧；

C、然后启动出料器，按工艺要求控制出料速度，随着底部固体物料的连续排除，进料仓中的固体物料和感应加热料仓中的固体物料，在焙烧的环境下，依次落料实现连续焙烧作业；

D、经焙烧处理合格的焙烧熟料送下工序进一步处理，不合格的焙烧生料返送回进料仓做再次焙烧处理；

E、焙烧过程中产生的高温气体，通过热交换器将热能转换后用于原料的干燥。

本发明工艺中国体物料的运动是通过立式炉体、感应加热料仓串联组合结构，漏斗形感应加热料仓的形状使得形成圆锥形料堆，料堆形状对自上而下固体物料起到阻滞作用，通过控制进料仓与出料仓之间的高差以及出料器出料连动工作机制，实现由出料器控制出料速度，从而达到对固体物料连续焙烧作业的目的。

本发明的另一目的是这样实现的：包括进料仓，电磁感应焙烧炉，感应加热料仓，内支撑架出料仓和热交换器，进料仓直接安装在电磁感应焙烧炉的上方，电磁感应焙烧炉下方安装出料器，出料器下方与出料仓连接，热交换器与电磁感应焙烧炉的侧上部连接；电磁感应焙烧炉包括感应加热料仓，内支撑架，保温层，感应线圈，屏蔽圈，出料斗和排气孔，感应加热料仓位于炉体的中心，其与保温层之间设有内支撑架，外壳包缚于保温层外；感应加热料仓顶部设有顶盖，感应加热料仓下部设有底座，底座下部设有料斗，外壳与屏蔽圈之间装设感应线圈；感应加热料仓上部保温层设有撑环，感应加热料仓仓壁上设有排气孔。

本发明采用非接触无氧电磁感应加热，重力自由落料固体物料连续焙烧工艺，反应环境干净、作业流程简洁、可控；核心设备电磁感应焙烧炉构成焙烧连动控制及加热-恒温控制系统。本发明特别适用于对固体物料的连续焙烧，也可应用于加热或煅烧工艺中。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制。

图1为本发明新型电磁感应加热焙烧流程图；

图2为本发明电磁感应焙烧设备工艺配置简图；

图3为本发明电磁感应焙烧炉一种实施结构示意图；

图4为本发明电磁感应焙烧炉另一种实施结构示意图；

图5为图3之实施例感应加热料仓结构示意图；

图6为图4之实施例感应加热料仓结构示意图。

其中：1进料仓，2电磁感应焙烧炉，3出料器，4出料仓，5热交换器，6感应加热料仓，7内支撑架，8保温层，9外壳，10感应线圈，11屏蔽圈，12底座，13出料斗，14顶盖、15撑环，16排气孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明电磁感应焙烧连续作业工艺包括下列工序：

A、经干燥脱水后的固体物料和返料由进料仓在重力的作用下由上到下自然落料进入感应加热料仓，直到固体物料充满所有感应加热料仓；

B、电磁感应炉通电后，感应加热料仓通过感应电流产生的涡流发热，进入感应加热料仓的固体物料随即被加热，达到所需的温度后，调整加热电流，恒定感应炉内温度，对物料进行动态焙烧；

C、然后启动出料器，按工艺要求控制出料速度，随着底部固体物料的连续排除，进料仓中的固体物料和感应加热料仓中的固体物料，在焙烧的环境下，依次落料实现连续焙烧作业；

D、经焙烧处理合格的焙烧熟料送下工序进一步处理，不合格的焙烧生料返送回进料仓做再次焙烧处理；

E、焙烧过程中产生的高温气体，通过热交换器将热能转换后用于原料的干燥。

如图2所示，本发明电磁感应连续焙烧设备包括进料仓1，电磁感应焙烧炉2，出料仓4和热交换器5，进料仓1直接安装在电磁感应焙烧炉2的上方，电磁感应焙烧炉2下方安装出料器3，出料器3下方与出料仓4连接，热交换器5与电磁感应焙烧炉2的侧上部连接。

所述的电磁感应焙烧炉2包括感应加热料仓6，内支撑架7，保温层8，感应线圈10，屏蔽圈11，出料斗13和排气孔16，感应加热料仓6位于炉体的中心，其与保温层8之间设有内支撑架7，外壳9包缚于保温层外；感应加热料仓6顶部设有顶盖14，感应加热料仓6下部设有底座12，底座12下部设有料斗13，外壳9与屏蔽圈11之间装设感应线圈10；感应加热料仓6上部保温层8中设有撑环15，感应加热料仓6仓壁上设有排气孔16。

所述的撑环15对上位、下位感应加热料仓的起支撑固定作用，用石墨及碳制品制作。

如图3、图5所示，所述的感应加热料仓6为斗型，其上端敞开，下端为单孔锥形出料口，侧壁设有多个排气孔。

所述的感应加热料仓6由石墨碳制品或合金钢制作，具有耐热、耐腐蚀、导热性好的金属及非金属导体。

所述的内支承架7为圆桶型结构，起耐热结构及固定保温层作用。所述的外壳9起固定顶盖14、底座12及保温层8的作用。

所述的电磁感应炉底座12起固定炉体、下料斗及与外部支撑的联接作用，底座可用不锈钢材料制作。

所述的顶盖14由非金属非导体材料制作(例如玻璃钢、树脂、陶瓷烧结料等)。

图4、图6示出了另一实例桶型结构感应加热料仓，该种结构对物料起加热、盛料作用，侧壁有多个斜角排气孔。

在不需要对原料进行干燥的情况下，本发明的热交换器可以替换为冷却器，冷却器将来自电磁感应炉的高温气体进行冷却处理后直接排空。

所述的感应加热料仓6与进料仓1合二为一，感应加热料仓6与进料仓1与炉子保温层8合三为一，构成了感应加热焙烧单元，可对物料加热、物料流量限流、物料堆砌形状控制、炉内气体流通起到很好的作用。

作为实施例，根据上述设计原理，发明人制作了一台320KVA的立式电磁感应焙烧炉，高2米、外径1米、内0.8米。通过实际运行操作和初步实验结果看，炉子启动快、温度容易控制、运行平稳、可以实现固体物料焙烧的连续作业，达到了设计的目的。

本发明的工作过程：

经干燥除去水分的固体物料进入进料仓1，并自然下落充满感应加热料仓6，启动电源后，电磁感应焙烧炉2随即对感应加热料仓6进行感应加热形成温差，进而向固体物料传热，达到固体物料焙烧工艺指标所需的温度后，调整电磁感应焙烧炉2恒定温度，启动出料器3，按固体物料特性和工艺要求，控制出料量(也就是控制固体物料加热、反应、保温的时间)。随着底部的固体物料连续排除，炉内的固体物料从上到下依次跌落，与次对应，进料仓中的固体物料也不断的进入炉内，而出料仓4也不断的收集经焙烧加工的固体物料。合格的物料送下工序；不合格的物料返回进料仓1再加工。焙烧过程中产生的挥发性气体，通过感应加热料仓加热料仓边壁透气孔图四a、b和电磁感应炉支撑内壁的间隙向上，经排气孔孔16到热交换器5冷却后排空。由于，具备了独特的加热、传热、物料运动、温度和反应环境的控制手段，整个焙烧工艺过程在一个相对密闭的条件下完成。因而，可以在焙烧实施过程中，根据不同的固体物料。需要的不同的工艺参数和要求，对焙烧过程实施不同的控制。

本发明的突出效果和特点：

1、通过感应加热方式对感应加热料仓加热，把电能转变为热能，加热迅速。不用燃料和燃烧器，不需要空气，不排除燃烧废物，使反应气体不受燃烧物杂质、烟气的影响。而且，感应电流只对感应加热料仓加热，通过配置适当的辅助感应加热料仓，可以分别实现对固体物料的不等温加热，控制固体物料的反应过程；(例如：前加热和后加热)。

2、热源与固体物料之间的热传递，主要通过感应加热料仓与固体物料之间、固体物料与固体物料之间的直接接触，实现高效的热传导为主，热辐射、热对流为辅传热加热机制。

3、由于主要的加热方式为静态加热和固体热传导和热辐射传热，不需要大量的空气作为热加换介质，因而也不会因气体热交换而带走大量热能。节能效果显著。

4、在固体物料势能、重力的作用下，通过感应加热料仓的形状、感应加热料仓间接串联组合结构、感应加热料仓圆锥形堆料对自上而下的固体物料的阻止作用，和与出料仓出料控制器连动控制的机制与结构，实现固体物料自上而下的连续流动，实现固体物料与反应气体的充分接触和分离。同时实现了对固体物料的下落速度、焙烧时间和焙烧温度的控制。巨大的简化了焙烧系统的结构、设备和过程控制。

5、感应加热料仓旁的透气孔、感应加热料仓边壁透气孔、炉体排气孔组成，能使焙烧过程中产生的挥发性气体快速释放。

6、感应加热料仓间接串联安装结构，实现与出料器出料之间的连动控制。它通过控制固体物料的出料量，来控制物料的焙烧时间、温度以及物化反应过程。

7、进料仓中的固体物料在出料器的控制下，经过焙烧炉焙烧，在一个相对封闭的环境中实现焙烧连续作业。

8、本发明电磁感应焙烧设备用于处理矿石、渣料和其它固体物料的焙烧、加热和煅烧。

Claims (5)

1.一种电磁感应焙烧连续作业工艺，其特征是：包括下列工序：

A、经干燥脱水后的固体物料和返料由进料仓在重力的作用下由上到下自然落料进入感应加热料仓，直到固体物料充满所有感应加热料仓；

B、电磁感应炉通电后，感应加热料仓通过感应电流产生的涡流发热，进入感应加热料仓的固体物料随即被加热，达到所需的温度后，调整加热电流，恒定感应炉内温度，对物料进行动态焙烧；

C、然后启动出料器，按工艺要求控制出料速度，随着底部固体物料的连续排除，进料仓中的固体物料和感应加热料仓中的固体物料，在焙烧的环境下，依次落料实现连续焙烧作业；

D、经焙烧处理合格的焙烧熟料送下工序进一步处理，不合格的焙烧生料返送回进料仓做再次焙烧处理；

E、焙烧过程中产生的高温气体，通过热交换器将热能转换后用于原料的干燥。

2.一种实现权利要求1所述工艺的电磁感应连续焙烧设备，包括进料仓(1)，电磁感应焙烧炉(2)，感应加热料仓(6)，内支撑架(7)出料仓(4)和热交换器(5)，其特征是：进料仓(1)直接安装在电磁感应焙烧炉(2)的上方，电磁感应焙烧炉(2)下方安装出料器(3)，出料器(3)下方与出料仓(4)连接，热交换器(5)与电磁感应焙烧炉(2)的侧上部连接；电磁感应焙烧炉(2)包括感应加热料仓(6)，内支撑架(7)，保温层(8)，感应线圈(10)，屏蔽圈(11)，出料斗(13)和排气孔(16)，感应加热料仓(6)位于炉体的中心，其与保温层(8)之间设有内支撑架(7)，外壳(9)包缚于保温层(8)外；感应加热料仓(6)顶部设有顶盖(14)，感应加热料仓(6)下部设有底座(12)，底座(12)下部设有料斗(13)，外壳(9)与屏蔽圈(11)之间装设感应线圈(10)；感应加热料仓(6)上部保温层(8)设有撑环(15)，感应加热料仓(6)仓壁上设有排气孔(16)。

3.如权利要求2所述的电磁感应连续焙烧设备，其特征是：所述的感应加热料仓(6)为斗型，其上端敞开，下端为单孔锥形出料口，侧壁设有多个排气孔(16)。

4.如权利要求2所述的电磁感应连续焙烧设备，其特征是：所述的内支撑架(7)为圆桶型结构。

5.如权利要求2所述的电磁感应连续焙烧设备，其特征是：所述的感应加热料仓(6)为桶形。

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