CN101762155B - 高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑 - Google Patents

Abstract

一种高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，其特征是它由耐火材料的窑体、置于窑体内的贯通的耐火材料管通道和电加热体组成，电加热体位于窑体和耐火材料管通道之间。本发明较现有的隧道窑、连续推板窑相比结构简单，无需匣钵、推板和轨道，且高技术陶瓷材料预烧粉料完全置于耐火材料管内，加热空间紧凑，大大减小了散热体积，热能效率大幅提高。本发明的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑的放置角度还可进行调节，可以水平或者倾斜些放置，倾斜的角度可以便于高技术陶瓷材料在耐火材料管内流动输送，更可以实现当加热完成的高技术陶瓷材料冷却时，其散发的余热沿耐火材料管向上回流，进而提高热能的利用率。

Description

高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑

技术领域

本发明涉及一种合成预烧窑，具体提供了一种高效节能高技术陶瓷材料及其他无机材料的合成预烧窑。

背景技术

目前，绝大多数高技术陶瓷及许多无机材料，如PTC、NTC、氧化锌压敏陶瓷、介质陶瓷、电容器陶瓷、微波介质陶瓷和铁氧体类磁性材料以及莫来石陶瓷和堇青石陶瓷材料生产中都涉及预烧合成工艺。通常是将欲合成的陶瓷或其他无机材料的粉料装在匣钵中，置于连续式的隧道窑(推板窑或辊道窑)或间歇式的窑炉中，根据不同的材料在800度至1500度之间预烧1-5小时。间歇式窑炉的优点是比较机动，但不利于规模化生产，此外因窑内通常存在较大的温差，因而预烧料的均匀性往往难以保证。歇式窑的另一个缺点是热效率低下，能耗较高。因而合成预烧大多采用的是连续的隧道窑，其特点是生产量大、预烧料性能稳定便于质量控制。同时，相对歇式窑，其能耗较低。

目前的陶瓷预烧推板窑是水平放置的，由预热段、加热段和冷却段三段组成。预烧过程一般为：将预烧料装入匣钵内，而后将匣钵置于窑体内的推板上，在推进器的推动下，依次经过预热段、加热段和冷却段，直至从窑尾推出。这种预烧方式存在以下问题：

1.由于装载粉料的匣钵和推板与粉料必须一同经历低温预热、高温加热和冷却过程，因而也消耗了大量的能源。通常的匣钵和推板是由耐火氧化铝、莫来石或碳化硅类耐火材料制成的，其热容很大，所消耗的能源一般都超过粉料本身，最高可达70％，这部分能源消耗完全是无效的。

2.推板、轨道、匣钵以及窑体内壁之间存在大量无法利用的无效空间，加之窑头，窑尾为开放式结构，热能浪费极大。

3.由于窑体通常均为水平放置，推进器必须推动窑内整条推板线，其能耗也十分可观，一般达到窑炉总能耗的7-10％。此外，推板与轨道间的巨大摩擦力，不仅会磨损推板，而且可能由此产生污染。

4.预烧窑的窑体长度一般较短，匣钵和推板因经历低温预热、高温加热和冷却的急冷急热过程，很容易发生开裂损坏。匣钵和推板的费用占预烧工序成本比例很高。

5.窑体的水平放置无法控制窑体中的气流流向，难以使余热回流利用。如要引导气流反向流向窑头，就必须增加辅助装置，提高了成本。

6.考虑到生产效率和成本因素，通常预烧匣钵都相对较大，因而或多或少造成了预烧时匣钵内粉料的各处受热状态的差异，导致了预烧程度的不均。

发明内容

本发明的目的在于克服上述弊端，提供一种高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，该合成预烧窑可以大大提高热能效率，节约电能，降低成本。

本发明的技术方案是：

本发明的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑的窑体由耐火材料制成，窑体内设置首尾贯通的耐火材料管，在窑体内设有靠近耐火材料管的电加热体，直接将欲合成的陶瓷粉料或将由其压制而成的柱状块体放入耐火材料管内，并使其在推力和/或自身重力的作用下通过贯通的耐火材料管通道，完成预热、加热、冷却的合成预烧过程。

作为优选，本发明的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑的放置角度还可进行调节，可以水平或者倾斜些放置，倾斜的角度不仅可以便于欲进行合成预烧的粉料散料或由散料经过压制成型的粉料块体在管内流动输送，更可以实现当加热完成的合成预烧料冷却时，其散发的余热沿耐火材料管向上回流，进而进一步提高热能的利用率。

一种高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，它由耐火材料的窑体、置于窑体内的贯通的耐火材料管通道和电加热体组成，电加热体位于窑体和耐火材料管通道之间，所述电加热体位于窑体内中段，所述窑体为倾斜，窑体的预热段高于冷却段，该合成预烧窑工作时，耐火材料管通道的横截面由陶瓷粉料预烧块体基本充满；在耐火材料管通道进料端设有推进装置，推进装置的推进杆末端设有推进盘。

所述耐火材料管通道并排或层叠布置；耐火材料管通道的截面形状为方形、圆形、椭圆形或多边形状；耐火材料管通道由单个耐火材料管组成或由多个耐火材料管连接而成。

所述耐火材料管通道的材质为氧化铝类陶瓷、堇青石类陶瓷、莫来石类陶瓷、碳化硅类陶瓷或氮化硅类陶瓷耐火材料。

所述电加热体为电热丝、碳棒、硅碳棒或硅钼棒；电加热体在窑体内靠近耐火材料管外壁设置。

所述窑体设置在吊架或底座上，吊架或底座上设有连接窑体的角度调节装置。

所述角度调节装置为转动轴、连杆组件、杠杆组件、千斤顶、油缸组件、螺杆起动机、铰接定位机构、传动杆、铰接机构或上述任意组合。

所述推进装置连接电动机，电动机设置在窑体末端，推进装置包括丝杠螺母机构，推进杆连接丝杠螺母机构的丝杠，丝杠螺母机构的螺母连接电动机。

为了增加窑体的强度，还可在窑体边角处设置角钢、方钢等构件进行加固，还可在窑体外表面铺设金属皮。

本发明的有益效果是：

1.不使用匣钵和推板，大大减少了不必要的能耗，同时大大降低了预烧成本。

2.窑炉的体积可大幅缩减，基本消除了无效加热空间。因而窑体本身的热容、散热和通道两端热能损失均随之大幅降低。

3.由于可将窑体按“头高尾低”的方式倾斜，因此有两个优点：其一，可控制窑内空气流向窑头，不但充分利用了余热加热进料，而且还可降低出料温度。其二，由于倾斜，粉料块体与窑体之间的摩擦力大大降低，推进器的功率可随之大幅减少。

4.因粉料直接放入管道内，避免了粉料在匣钵内的受热不均匀问题，不但可明显提高粉料的合成质量，同时也可降低最佳合成预烧温度，进而降低能耗。

本发明的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑的窑体由耐火材料制成，窑体内设置首尾贯通的耐火材料管，在窑体内设有靠近耐火材料管的电加热体，直接将陶瓷材料放入陶瓷通道管内，并使其在推力和/或自身重力的作用下通过耐火材料管通道，完成预热、加热、冷却的合成预烧过程。与现有的隧道窑相比结构简单，无需匣钵和轨道，且陶瓷粉料完全置于耐火材料管内，加热空间紧凑，大大减小了散热体积，热能效率大幅提高。本发明的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑的放置角度还可进行调节，可以水平或者倾斜些放置，倾斜的角度可以便于粉料或其块体在耐火材料管通道内利用重力下滑趋势输送，更可以实现当加热预烧的完成的陶瓷材料冷却时，其散发的余热沿耐火材料管通道向上回流，进而提高热能的利用率。使用本发明的高效节能陶瓷材料合成预烧窑可降低总能耗达30～70％。极大地节约了电能和匣钵推板等耐火材料的使用，其经济效益和社会效益十分显著。

附图说明

图1是本发明的正视结构示意图。

图2是本发明的侧视结构示意图。

图3是本发明的铰接定位机构的局部放大示意图。

图4是图3的侧视图。

图5是本发明的铰接机构结构示意图。

图6是本发明的推进装置的侧视结构示意图。

图7是本发明的推进装置的俯视结构示意图。

图中部件说明：1、地脚固定片，2、地脚螺栓，3、支撑钢管，4、表面铁皮，5、方形钢管，6、自攻螺钉，7、等边角钢，8、窑体，9、电加热体，10、耐火材料管，11、推进装置，12、电动机，13、铰接支架，14、转动轴，15、螺杆起动机，16、铰接定位机构，17、传动杆，18、铰接机构，19、推进盘，20、推进杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

一种高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，它由耐火材料的窑体8、置于窑体8内的贯通的耐火材料管通道10和电加热体9组成，电加热体9位于窑体8和耐火材料管通道10之间。

窑体8内耐火材料管通道10中心线与水平面的夹角或为0度至60度的固定夹角，或为0度至60度的可调夹角。

耐火材料管通道10并排或层叠布置；耐火材料管通道10的截面形状为方形、圆形、椭圆形或多边形状；耐火材料管通道10由单个耐火材料管组成或由多个耐火材料管连接而成。

耐火材料管通道10的材质为氧化铝类陶瓷、堇青石类陶瓷、莫来石类陶瓷、碳化硅类陶瓷或氮化硅类陶瓷耐火材料，或其他类似耐火陶瓷材料。

电加热体9为电热丝、碳棒、硅碳棒或硅钼棒；电加热体9在窑体内靠近耐火材料管外壁设置。

电加热体9设置在窑体8内中段。

窑体8设置在吊架或底座上，吊架或底座上设有连接窑体8的角度调节装置。

角度调节装置为转动轴、连杆组件、杠杆组件、千斤顶、油缸组件、螺杆起动机15、铰接定位机构16、传动杆17、铰接机构18或上述任意组合。

耐火材料管通道10进料端设有推进装置11。

推进装置11连接电动机12，电动机12设置在窑体8末端，推进装置11的推进杆20末端设有推进盘19，推进装置11包括丝杠螺母机构，推进杆20连接丝杠螺母机构的丝杠，丝杠螺母机构的螺母连接电动机12。

窑体设置在吊架或底座上，吊架或底座上设有连接窑体的角度调节装置。所述角度调节装置为转动轴、连杆组件、杠杆组件、千斤顶、油缸组件、螺杆起动机、铰接定位机构、传动杆、铰接机构或上述任意组合。

耐火材料管通道内设有推进装置。所述推进装置连接电动机，电动机设置在窑体末端，推进装置的推进杆末端设有推进盘，推进装置包括丝杠螺母机构，推进杆连接丝杠螺母机构的丝杠，丝杠螺母机构的螺母连接电动机。推进盘19安装在推进杆20的末端，推进杆20可为多杆结构，即多根推进杆20同时连接丝杠螺母机构的丝杠，已实现同时推动多个耐火材料管通道10内的高技术陶瓷材料。

为了增加窑体的强度，还可在窑体边角处设置角钢、方钢等构件进行加固，还可在窑体外表面铺设金属皮。

实施例一。

本实施例的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑水平放置，将被合成预烧的粉料压制成圆柱体，由推进装置11的推进杆20将其送进耐火材料管通道10内，并在推进杆20作用下在耐火材料管通道10内运送。

一种高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，它由耐火材料的窑体8、置于窑体8内的耐火材料管通道10和电加热体9组成，所述耐火材料管通道10为两根首尾贯通的耐火材料管体，电加热体9设置在窑体8中段。

耐火材料管通道10并排布置。耐火材料管通道10的截面形状为圆形。耐火材料管的材质为氧化铝陶瓷。电加热体9为碳棒，碳棒设置在耐火材料管通道10上下两侧，靠近耐火材料管通道10并与耐火材料管通道10垂直。

实施例二。

本实施例的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑的倾斜角度可调节控制，高技术陶瓷材料有推进杆20送进耐火材料管通道10内，并在推进杆20和自身重力作用下在耐火材料管通道10内运送。

一种高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，它由耐火材料的窑体8、置于窑体8内的耐火材料管通道10和电加热体9组成，所述耐火材料管通道10为四根首尾贯通的耐火材料管体，电加热体9设置在窑体中段。

窑体8的倾斜角度可调。耐火材料管通道10并排布置。耐火材料管通道10的截面形状为方形。耐火材料管通道10的材质为董青石陶瓷。电加热体9为碳棒。碳棒设置在耐火材料管通道10上下两侧，靠近耐火材料管通道10并与耐火材料管通道10垂直。窑体10设置在底座上，底座上设有连接窑体的角度调节装置。

角度调节装置为转动轴14、杠杆组件、螺杆起动机15的组合。

转动轴14设置在由支撑钢管3组成的底座上，并通过铰接支架13与窑体8转动连接，转动轴14一端连接螺杆起动机15，可通过蜗轮蜗杆机构实现窑体8的转动和倾斜角度的任意调节。

还可通过由铰接定位机构16、传动杆17和铰接机构18组成的辅助机构来控制窑体8的倾斜角度，并可由铰接定位机构16实现锁紧定位。

实施例三。

本实施例的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑的倾斜角度可调节控制，高技术陶瓷材料有推进杆20送进耐火材料管通道10内，并在推进杆20和自身重力作用下在耐火材料管通道10内运送。

一种高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，它由耐火材料的窑体、置于窑体8内的耐火材料管通道10和电加热体9组成，所述耐火材料管通道10为四根首尾贯通的耐火材料管体，电加热体9设置在窑体8中段。

窑体8的倾斜角度可调。耐火材料管通道10上下各两根层叠布置。耐火材料管通道10的截面形状为圆形。耐火材料管通道10的材质为氧化铝陶瓷。

电加热体9为电热丝。电热丝靠近耐火材料管通道10设置。

窑体8设置在吊架上，吊架上设有连接窑体的角度调节装置。角度调节装置为转动轴和油缸的组合。转动轴设置在吊架上，并通过连接支架与窑体8转动连接，连接支架或窑体8上连接油缸一端，油缸另一端两块连接吊架，通过控制油缸的伸缩，进而实现窑体8的转动和倾斜角度的任意调节。

为了增加窑体8的强度，还可在窑体8边角处设置等边角钢7、方形钢管5等构件进行加固，还可在窑体外表面铺设表面铁皮4并通过自攻螺钉6固定。

本发明的工作原理过程为：

电加热体设置在窑体8中段，窑体8首尾段不设电加热体9，使得本发明的窑体8可以大致形成窑首的预热段、窑体中部的加热段和位于窑尾的冷却段，将欲合成或预烧的陶瓷粉体材料压制成柱状块体，如圆柱体或方形柱体，放置于窑首，并通过推进装置11的推进杆20将压制成块粉料定时定量送入耐火材料管通道10内，陶瓷粉料预烧块体基本充满耐火材料管通道10的横截面，预热后，块体进入位于窑体8中段的加热段，加热段的温度通过普通的热电偶和控温装置进行控制。预烧合成后块体进入冷却段冷却，粉料块体在合成预烧时，可以将窑体8倾斜，使窑体8预热段高于窑体冷却段，以便减小陶瓷粉料块体的推进阻力，倾斜角度以确保成块的陶瓷粉料块体不会在自身重力作用下下滑而只能在推进装置11推力下推进为宜。

窑首位于高位，用于进料，利用倾斜角度将窑尾的冷空气通过加热段后流至窑首的原料进口端，对进口的粉料块体进行预热，充分利用热能；工作时，被合成预烧的陶瓷粉料块体自窑首的进口端逐段推入耐火材料管通道10内，经预热后的陶瓷粉料块体进入窑体8中段的加热段合成预烧，陶瓷粉料块体一个接一个地被预烧、加热、冷却，最终从窑尾的出口排出，得到合成预烧完毕的半成品。

凡是利用耐火材料制成的窑体，并在窑体内设置首尾贯通的耐火材料管通道和电加热体，直接将高技术陶瓷材料的合成粉料或其块体放入耐火材料管通道，并使其在推力或其他机械外力，如震动、自身重力的作用下通过连通的耐火材料管通道，完成预热、加热、冷却的合成或预烧过程的装置均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，其特征是它由耐火材料的窑体(8)、置于窑体(8)内的贯通的耐火材料管通道(10)和电加热体(9)组成，电加热体(9)位于窑体(8)和耐火材料管通道(10)之间，所述电加热体(9)位于窑体(8)内中段，所述窑体(8)为倾斜，窑体的预热段高于冷却段，该合成预烧窑工作时，耐火材料管通道(10)的横截面由陶瓷粉料预烧块体基本充满；在耐火材料管通道(10)进料端设有推进装置(11)，推进装置(11)的推进杆(20)末端设有与推进杆(20)垂直的推进盘(19)。

2.根据权利要求1所述的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，其特征是所述耐火材料管通道(10)并排或层叠布置；耐火材料管通道(10)的截面形状为圆形、椭圆形或多边形状；耐火材料管通道(10)由单个耐火材料管组成或由多个耐火材料管连接而成。

3.根据权利要求1或2所述的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，其特征是所述耐火材料管通道(10)的材质为氧化铝类陶瓷、堇青石类陶瓷、莫来石类陶瓷、碳化硅类陶瓷或氮化硅类陶瓷耐火材料。

4.根据权利要求1所述的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，其特征是所述电加热体(9)为电热丝、碳棒、硅碳棒或硅钼棒；电加热体(9)在窑体内靠近耐火材料管外壁设置。

5.根据权利要求1所述的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，其特征是所述窑体(8)设置在吊架或底座上，吊架或底座上设有连接窑体(8)的角度调节装置。

6.根据权利要求5所述的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，其特征是所述角度调节装置为转动轴、连杆组件、杠杆组件、千斤顶、油缸组件、螺杆起动机(15)、铰接定位机构(16)、传动杆(17)、铰接机构(18)或上述任意组合。

7.根据权利要求1所述的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，其特征是所述推进装置(11)连接电动机(12)，电动机(12)设置在窑体(8)末端，推进装置(11)包括丝杠螺母机构，推进杆(20)连接丝杠螺母机构的丝杠，丝杠螺母机构的螺母连接电动机(12)。

8.根据权利要求1所述的高效节能高技术陶瓷材料合成预烧窑，其特征是所述耐火材料管通道(10)的截面形状为方形。

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