CN102331174B - 一种微波、电混合加热辊道窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波、电混合加热辊道窑，升温段炉体由前段的电加热升温段炉体(2)对接后段的微波升温段炉体(3)组成，保温段炉体为微波保温段炉体(4)，微波升温段炉体(3)和微波保温段炉体(4)的微波能馈入系统(9)连接有微波控制系统(13)，电加热升温段炉体(2)的进口端对接有进窑微波抑制段(1)，冷却段炉体(5)的出口端对接有出窑微波抑制段(6)，整个窑炉的各个部件连接处均设有微波密封装置。本发明采用微波、电加热综合了电加热合微波加热的优点，克服了它们各自的缺点，基于微波、电混合加热的优势，本发明是一种加热温度低，反应速度快，处理材料品质高、加热匹配性能高、能量效率高的微波、电混合加热辊道窑。

Description

一种微波、电混合加热辊道窑

技术领域

本发明涉及一种辊道窑，特别是涉及一种在辊道窑炉中利用微波、电混合加热代替传统的电阻加热、燃气加热、燃油加热和微波加热的微波、电混合加热辊道窑。

背景技术

辊道窑是一种连续进料连续出料的大型窑炉，生产效率高，广泛应用于陶瓷、冶金、电池材料等行业的干燥和烧结。现在的加热方式为电阻加热、燃气加热、燃油加热和微波加热四种方式。传统的辊道窑的结构是：包括电阻加热、燃气加热或燃油加热组成的升温段炉体和保温段炉体、冷却段炉体、抽湿排风系统、冷却排风系统、测温控制系统、保温系统及传动系统，采用电阻加热、燃气加热或燃油加热组成的升温段炉体和保温段炉体，电阻加热、燃气加热或燃油加热对材料进行加热，烧结温度一般比较高，反应速度慢，烧结后材料的品质低；对材料的干燥加热温度高，干燥速度慢。微波加热与前面四种加热方式在作用机理上不同，在实验中对同种材料进行加热比较，利用微波加热材料的烧结温度一般要比传统加热低，反应速度快，烧结后材料的品质高，但部分材料在低温时微波吸收性能差，微波加热匹配性能差，反射功率大，能量效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种加热温度低，反应速度快，处理材料品质高、加热匹配性能高、能量效率高的微波、电混合加热辊道窑。

为了解决上述技术问题，本发明采取的微波、电混合加热辊道窑，包括升温段炉体、保温段炉体、冷却段炉体、抽湿排风系统、冷却排风系统、测温控制系统及棍棒传动系统，所述的升温段炉体由前段的电加热升温段炉体对接后段的微波升温段炉体组成，所述的保温段炉体为微波保温段炉体，所述的微波升温段炉体和所述的微波保温段炉体的微波能馈入系统连接有微波控制系统，所述的电加热升温段炉体的进口端对接有进窑微波抑制段，所述的冷却段炉体的出口端对接有出窑微波抑制段，整个窑炉的各个部件连接处均设有微波密封装置。

所述的电加热升温段炉体的结构是在炉体内侧设有保温材料，所述的保温材料包裹耐火材料，在所述的耐火材料内侧设有耐热不锈钢炉管，在所述的耐热不锈钢炉管和所述的耐火材料之间设有加热元件电阻丝。

所述的电加热升温段炉体与所述的微波升温段炉体之间设有耐热不锈钢微波抑制板和导电密封圈。

所述的微波升温段炉体和所述的微波保温段炉体的微波能馈入系统均采用微波裂缝天线，所述的微波裂缝天线在炉体两侧呈对应交错布置。

炉体的保温结构是：在炉体的内壁四周设有耐火砖，在所述的耐火砖上设有保温顶板和保温侧板，所述的保温顶板和保温侧板包裹有炉管槽和炉管盖。

在进出窑口上设有微波泄漏超标在线检测报警装置。

所述的棍棒传动系统的微波密封装置是在炉体上设有套住棍棒的第一截止波导管。

所述的微波密封装置是在炉体与炉体的连接法兰面之间安装有一套导电密封圈，在炉体的法兰面与炉盖之间安装有一套导电密封圈。

所述的抽湿排风系统和所述的冷却排风系统的微波密封装置是在所述的抽湿排风系统和所述的冷却排风系统的风罩内的炉体的排湿孔上设有多个并列的第二截止波导管。

所述的进窑微波抑制段和所述的出窑微波抑制段的结构是在炉体内设有微波抑制片。

所述的微波能馈入系统的冷却系统是磁控管的进口端通过进水支路和供水泵与进水主管连接，所述的磁控管的出口端通过回水支路和回水泵与回水主管连接，所述的回水主管与冷却塔连接。

采用上述技术方案的微波、电混合加热辊道窑，在电加热与微波屏蔽技术方面，一是采用电加热与微波加热分段进行，在窑炉中低温段以电加热为主，使窑炉及材料升温到一定温度，中高温段采用微波加热。在一台窑炉中微波加热和电加热同时进行，使电加热与微波加热隔离；二是电加热采用耐热不锈钢板作炉管，电加热发热元件安装在不锈钢炉体与保温材料之间，电加热段与微波加热段连接法兰处装有微波抑制板。在辊道窑进出口处设置了微波抑制装置，传动棍棒穿过炉体的两端孔设计有专用的微波密封装置，炉体与炉体连接处、炉体与炉盖连接处都设计有微波密封件，排湿从炉体内抽气孔、冷却从外面给炉内通冷却空气孔都设计有微波密封装置，测温热电偶与炉体连接处的微波密封装置及热电偶测温的屏蔽。在微波能馈入方面，设置多模腔微波能馈入口，采取裂缝天线馈入微波能。在炉体内温度场均匀方面，保温材料采用高纯度的保温板，炉内保温材料形成的内腔安装有耐火材料。磁控管冷却方式采取水冷方式，水冷却系统采用先进水后排水技术，使各点冷却水压力均衡，主回水管采用零压回水或负压回水。在控制方面，通过温控仪和PLC，在设定的温度曲线上自动控制微波源的微波能馈入，磁控管水冷却自动超温报警。在安全使用方面，在进出窑口设有微波泄漏超标在线检测报警装置。

本发明采用微波、电加热综合了电加热合微波加热的优点，克服了它们各自的缺点，基于微波、电混合加热的优势，本发明是一种加热温度低，反应速度快，处理材料品质高、加热匹配性能高、能量效率高的微波、电混合加热辊道窑。

附图说明

图1为本发明微波、电混合加热辊道窑结构主视图。

图2为本发明微波、电混合加热辊道窑结构俯视图。

图3为进出窑端微波抑制装置结构示意图。

图4为电加热装置结构示意图。

图5为电加热微波屏蔽装置结构示意图。

图6为棍棒微波泄漏密封装置结构示意图。

图7排湿孔或排风孔微波密封装置结构示意图。

图8保温结构示意图。

图9为冷却水设计原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9，电加热升温段炉体2与微波升温段炉体3之间通过耐热不锈钢微波抑制板44和导电密封圈45对接，微波升温段炉体3对接微波保温段炉体4，微波升温段炉体3和微波保温段炉体4的微波能馈入系统9连接有微波控制系统13，电加热升温段炉体2的进口端对接有进窑微波抑制段1，微波保温段炉体4对接冷却段炉体5，冷却段炉体5的出口端对接有出窑微波抑制段6，微波升温段炉体3连接有抽湿排风系统10，电加热升温段炉体2、微波升温段炉体3和微波保温段炉体4设有测温控制系统8，冷却段炉体5连接有冷却排风系统11，窑炉还包括陶瓷保温棉板13和棍棒传动系统7和水冷系统12，在进窑微波抑制段1和出窑微波抑制段6的窑口上设有微波泄漏超标在线检测报警装置14。电加热升温段炉体2的结构是在炉体16内侧设有保温材料40，保温材料40包裹耐火材料41，在耐火材料41内侧设有耐热不锈钢炉管43，在耐热不锈钢炉管43和耐火材料41之间设有加热元件电阻丝42。微波升温段炉体3和微波保温段炉体4的微波能馈入系统9均采用微波裂缝天线24，微波裂缝天线24在炉体两侧呈对应交错布置，微波裂缝天线24连接有微波源25。在炉体16的内壁四周设有耐火砖22，在耐火砖22上设有保温顶板21和保温侧板23，陶瓷纤维保温顶板21和陶瓷纤维保温侧板23包裹有炉管槽19和炉管盖20，炉体16和保温顶板21上设有排湿孔18，在炉体16上设有棍棒17。棍棒传动系统7的微波密封装置是在炉体16上设有套住棍棒17的第一截止波导管26。炉体与炉体的连接法兰面之间安装有一套导电密封圈，在炉体的法兰面与炉盖之间安装有一套导电密封圈。抽湿排风系统10和冷却排风系统11的微波密封装置是在抽湿排风系统10和冷却排风系统11的风罩27内的炉体16的排湿孔18上设有多个并列的第二截止波导管30。进窑微波抑制段1和出窑微波抑制段6的结构是在炉体16内设有多片微波抑制片31，微波抑制片31，微波抑制片31之间间距L＝λ/4+nλ/2mm(n＝0，1，2，3…)，λ为需抑制的微波的波长。微波能馈入系统9的冷却系统12是磁控管32的进口端通过进水支路37和供水泵38与进水主管39连接，磁控管32的出口端通过回水支路33和回水泵34与回水主管35连接，回水主管35与冷却塔36连接。

进窑微波抑制段1和出窑微波抑制段6与常规电(燃气、燃油)窑不同，它们的主要作用是进窑端和出窑端的微波抑制。防止微波在窑炉的进料口和出料口泄漏。微波抑制结构如图3。微波抑制片31与炉体16满焊，每一组内微波抑制片31间距保证为半波波长的奇数倍。

电加热升温段炉体2是对物料按工艺要求由电加热对物料进行升温加热。电加热与微波加热各自成为一个独立系统。电加热升温控制由热电偶、温控仪、PLC等组成，使物料经过电加热段时温度达到工艺要求。

微波、电混合加热的技术难点是克服微波对电加热元件的干扰，对电加热元件进行微波屏蔽。图5为电加热微波屏蔽结构示意图。耐热不锈钢炉管43与炉体16焊接成一体，加热元件电阻丝42缠绕在耐火材料41上，耐火材料41安装在耐热不锈钢炉管43外面，保温材料40安装在加热元件电阻丝42外面。电加热升温段炉体2与微波升温段炉体3连接法兰面上焊接一块耐热不锈钢微波抑制板44，耐热不锈钢微波抑制板44与电加热升温段炉体2的法兰四周焊成一体，耐热不锈钢微波抑制板44与耐热不锈钢网孔板炉管接触部分开孔并焊成一体，电加热升温段炉体2与微波升温段炉体3法兰连接面之间压不导电密封圈45。

在微波升温段炉体3有排湿系统。排湿孔应设计成可调，排湿风机采用变频调速。排湿系统的调节影响物料的升温曲线。

排湿孔(排风孔)微波密封装置如图7，第二截止波导管30与炉体16用氩弧焊满焊连接在一起，炉体16内的热风或水汽从第二截止波导管30排出炉体外的风罩27内，风机经风管29将热风或水汽抽出。风管29上设有调节阀门28，调节阀门28的开启程度，可以调节排风抽湿的强度。

微波保温段炉体4是物料在工艺要求的温度下进行烧结或干燥的过程。微波保温段炉体4馈入的微波能主要是补充窑炉散失的热量。

在冷却段炉体5设置了冷却排风系统11，采用高压风机向炉体16内鼓风，高温风机抽风，风机采用变频器调速。调节冷却系统的各参数可以实现物料按工艺要求冷却。

棍棒传动系统7由一个变频器控制多个电机，实现同步调速，棍棒17的同速运行。棍棒17需要穿过炉膛，两端伸出炉体16外。密封结构如图4。第一截止波导管26与炉体16用氩弧焊满焊连接在一起，棍棒17穿过第一截止波导管26，棍棒17的材料必须与第一截止波导管26相匹配。

测温控制系统8的测温热电偶采用铠装热电偶，对于低于800℃采用不锈钢铠装单支铂铑铂热电偶。对于高于800℃采用硅钼管铠装双支铂铑铂热电偶。热电偶与炉体连接采用细牙螺纹连接。

炉体16上因安装工艺所需开的孔，在安装完成后须盖上盲板的，在炉体与盲板间压一层导电密封圈。

微波加热段炉腔内保温结构如图8，为安装方便将炉管分为炉管槽19和炉管盖20，紧贴炉管安装陶瓷纤维保温顶板21和陶瓷纤维保温侧板23，炉管由耐火砖22支撑，棍棒17穿过炉管槽19和陶瓷纤维保温侧板23、炉体16，延伸到炉体外，在炉管盖上设有排湿孔18或排风孔、测温孔。炉管材料为陶瓷炉管。

冷却系统12如图9，微波能馈入系统9的冷却系统12是磁控管32的进口端通过进水支路37和供水泵38与进水主管39连接，磁控管32的出口端通过回水支路33和回水泵34与回水主管35连接，回水主管35与冷却塔36连接。为平衡各进水点压力，采用进水支路37排列与回水支路33排列相反，先进水后排水，先进水的进水压力高，后排水的排水压力也高，进出水压力差基本一致。磁控管32冷却需要保证水流量。为增加水的流速，降低回水主管35的压力，在回水管路上安装回水泵34，回水泵34一方面将水抽到冷却塔36上对水进行冷却，另一方面降低了回水主管35内的压力。

微波源25的微波电源变压器为380V，采用三角形接法，消除零线对地线的电位差。

微波控制系统13的供电与微波源25的微波电源的供电用隔离变压器分开供电。控制线与电机电缆分别走电缆桥架。

在进窑微波抑制段1和出窑微波抑制段6的窑口上设有微波泄漏超标在线检测报警装置14，微波泄露超标，微波泄漏超标在线检测报警装置14报警，提醒操作人员解除故障，保护人身安全。

Claims (8)

1.一种微波、电混合加热辊道窑，包括升温段炉体、保温段炉体、冷却段炉体(5)、抽湿排风系统(10)、冷却排风系统(11)、测温控制系统(8)及棍棒传动系统(7)，其特征在于：所述的升温段炉体由前段的电加热升温段炉体(2)对接后段的微波升温段炉体(3)组成，所述的保温段炉体为微波保温段炉体(4)，所述的微波升温段炉体(3)和所述的微波保温段炉体(4)的微波能馈入系统(9)连接有微波控制系统(13)，所述的电加热升温段炉体(2)的进口端对接有进窑微波抑制段(1)，所述的冷却段炉体(5)的出口端对接有岀窑微波抑制段(6)，整个窑炉的各个部件连接处均设有微波密封装置，所述的棍棒传动系统(7)的微波密封装置是在炉体(16)上设有套住棍棒(17)的第一截止波导管(26)；所述的微波密封装置是在炉体(16)与炉体(16)的连接法兰面之间安装有一套导电密封圈，在炉体(16)的法兰面与炉盖之间安装有一套导电密封圈；所述的抽湿排风系统(10)和所述的冷却排风系统(11)的微波密封装置是在所述的抽湿排风系统(10)和所述的冷却排风系统(11)的风罩(27)内的炉体(16)的排湿孔上设有多个并列的第二截止波导管(30)。

2.根据权利要求1所述的微波、电混合加热辊道窑，其特征在于：所述的电加热升温段炉体(2)的结构是在炉体(16)内侧设有保温材料(40)，所述的保温材料(40)包裹耐火材料(41)，在所述的耐火材料(41)内侧设有耐热不锈钢炉管(43)，在所述的耐热不锈钢炉管(43)和所述的耐火材料(41)之间设有加热元件电阻丝(42)。

3.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热辊道窑，其特征在于：所述的电加热升温段炉体(2)与所述的微波升温段炉体(3)之间设有耐热不锈钢微波抑制板(44)。

4.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热辊道窑，其特征在于：所述的微波升温段炉体(3)和所述的微波保温段炉体(4)的微波能馈入系统(9)均采用微波裂缝天线，所述的微波裂缝天线在炉体两侧呈对应交错布置。

5.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热辊道窑，其特征在于：炉体的保温结构是：在炉体(16)的内壁四周设有耐火砖(22)，在所述的耐火砖(22)上设有保温顶板(21)和保温侧板(23)，所述的保温顶板(21)和保温侧板(23)包裹有炉管槽(19)和炉管盖(20)。

6.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热辊道窑，其特征在于：在进出窑口上设有微波泄漏超标在线检测报警装置(14)。

7.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热辊道窑，其特征在于：所述的进窑微波抑制段(1)和所述的岀窑微波抑制段(6)的结构是在炉体(16)内设有微波抑制片(31)。

8.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热辊道窑，其特征在于：所述的微波能馈入系统(9)的冷却系统是磁控管(32)的进口端通过进水支路(37)和供水泵(38)与进水主管(39)连接，所述的磁控管(32)的出口端通过回水支路(33)和回水泵(34)与回水主管(35)连接，所述的回水主管(35)与冷却塔(36)连接。

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