CN103335513B - 一种电加热回转窑 - Google Patents

Abstract

一种电加热回转窑，包括回转管、保温隔热部分、带轮、承重轮、加热系统、窑头进料和窑尾出料部件，其特征在于：所述的回转管内壁或者保温隔热部分接触物料部分为绝缘材料；所述的加热系统由至少两个或者两组电极构成，其中一个或者一组电极为正极，另外一个或者一组电极为负极，在这两个或者两组电极上施加交流或者直流电压，电极穿过回转管到达回转窑内部与被加热的物料接触，电流经由正极到物料再到负极，使得物料自身作为电阻发热，以完成对物料的加热。与其它电加热回转窑相比，其优点是可以做成内加热电热回转窑，物料本身发热，受热均匀，电热效率高，能耗低，加热和保温措施简单方便。

Description

一种电加热回转窑

技术领域

本发明涉及一种新型加热形式的回转窑，其通过将电源直接馈入回转窑内的物料，利用物料的电阻使得物料自身直接发热。

背景技术

回转窑是化工、材料、甚至医药行业重要的加热煅烧设备，应用非常广泛。其加热方式按照热源在回转窑中的位置，可以分为外加热和内加热；按照热源种类的不同，可以分为电加热、燃气加热、喷煤加热；还有在物料中混入燃料如燃煤等进行燃烧的加热方式。

内加热回转窑，喷煤和喷燃气到回转窑炉膛内部，并且导入空气或者氧气进行燃烧，其适用的被加热物料必须具有一定的抗氧化性能或者对氧化性气氛本身没有要求，另外物料对燃料带来的污染要有一定的耐受程度或者对杂质污染要求不高。比如常见的石灰窑，由于某些应用领域对石灰的品质要求较高，就采用电热回转窑，如中国专利CN202543076U。因此喷煤和喷气或者在加热物料中加入燃煤的加热方式，对被加热物料的种类限制还是比较大的。

外热式燃煤燃气回转窑，一般回转管为金属，以利于热量传递到回转管内的加热物料。而金属回转管在燃烧热源里面持续工作，容易氧化损坏。即使这样，热量传递的效率也比较低，因此，才有了对内热燃煤或者燃气回转窑的需求；另外也开发了一些将热气导管通过炉膛内部的传热方式，比如中国专利CN201915016U公开的回转窑。

对于温度控制精度要求较高、物料洁净度要求高、物料不适宜氧化气氛、或者燃煤燃气不方便的情况，一般采用电热回转窑，如世界专利WO2009/028541A1、JP2000161859(A)公开的回转窑。但是外加热的电热回转窑也存在传热效率低的问题，而且回转管一般也用金属件，金属件在高温状况下容易腐蚀，且使用温度一般不会超过1000℃。已有的研究也在研发如何提高外热电热回转窑传热效率的，如中国专利CN201697448就通过在回转管内壁设置杨料板，以增加传热面积和对物料的翻动，CN201555443则对回转管下部和两侧进行加热，也是为了增加回转管的受热面和传热面。

通过以上文献可以看出，外加热回转窑的热效率始终是比较低的，而且为了较高的传热效率，回转管一般使用金属管，而金属管易在高温氧化，并且最高使用温度低于1000℃。

内热式回转窑中，燃煤燃气方式加热的，一般只用于水泥和矿石的煅烧，因为氧化气氛和洁净度不高的限制。电热内热式回转窑，一般是回转管内侧有保温材料，保温材料内壁或者靠近内壁部分设置电热元件。为了提高传热效率，有专利CN202166304U将电热元件置于石墨块之中，或者直接采用石墨作发热元件如CN102393138A。中国专利CN2627438在回转窑回转管中心轴位置安装一根不锈钢管，上涂绝缘材料，把电加热元件设置在该绝缘材料之中。还有将微波加热和电热元件加热结合的回转窑CN102419086A。

比较特别的是，中国专利CN202116629U，其利用中频感应给回转窑回转管和其内部的石墨层加热，再通过石墨层将热量传递给被加热的物料。

综上所述，现有的回转窑，无论是外热或者内热回转窑，无论是电加热还是燃煤燃气加热，都是通过间接加热的方式对物料进行加热，热量都有一个从发热体到被加热物料的传热过程，该过程导致热效率低，设备复杂，回转管寿命低等一系列问题。而且间接加热方式，包括微波加热方式，都会对回转窑中的保温耐火材料或者回转管等材料进行无区别的加热，也是导致热效率低的原因之一。并且回转窑的使用温度收到发热元件本身最高发热温度的限制。本发明的回转窑设备不同于现有的回转窑，本发明是将电流直接通入被加热物料，物料本身直接发热，电功率对物料定向加热，热效率高，设备简单，保温方便。

发明内容

为了克服现有电加热回转窑技术中发热元件到被加热物料有一个传热过程，热效率低，结构复杂等问题，本发明提供了一种让物料本身发热的回转窑，避免了热量从电热元件传递到物料的传热过程，从而达到提高热效率、降低能耗的目的。

本发明的目的是这样实现的，通过将电源电极穿过回转管和(或)保温隔热部分到达回转窑炉膛内部并与被加热或者干燥的物料接触，电源电流经由电源正极到物料再到电源负极，使得物料自身作为电阻发热，以完成对物料的干燥或者加热。电源电极与回转管作绝缘处理。电源可以是交流电，也可以是直流电。是直流电的时候，一个(组)电极为正极，一个(组)电极为负极；是交流电的时候，无所谓正负极，但为了方便起见本发明中还是以正负极指称。

本发明的具体技术方案如下。

本发明所述的电加热回转窑，包括回转管5、保温隔热部分6、带轮2、承重轮3、加热系统、窑头进料1和窑尾出料9部件；所述的回转管5内壁或者保温隔热部分6接触被加热物料部分为绝缘材料；所述的加热系统至少由两个或者两组电极构成，其中一个或者一组电极为正极，另外一个或者一组电极为负极，在所述的两组电极上施加交流或者直流电压，电极穿过回转管5和(或)保温隔热部分6到达回转窑炉膛内部与被加热物料接触，电流经由正极到被加热物料再到负极，使得物料自身作为电阻发热，以完成对物料的干燥或者加热。

进一步的是由于加热的物料不同，回转窑使用时具体设定的功率不同，回转窑制造时设定的所述的正极和负极之间的间距不同，所述的电流的操作范围为5～100000安培(A)，或者所述的电压的操作范围为5～10000伏特(V)。

进一步的是所述的电极由一个正极10和一个负极11构成，正极10负极11都穿过回转管5和保温隔热部分6，在工作的时候与回转窑炉膛内的被加热物料接触。

或者所述的电极由穿过回转管5和保温隔热部分6的导电材料10、11和分别与导电材料10和11导电接触的环状导电材料12和13构成，环状导电材料12和13固定在回转窑炉膛内壁上，其在工作的时候与回转窑炉膛内的物料接触。

又或者所述的电极由一组正极10、14和一组负极11、15构成，正极10、14和负极11、15都穿过回转管和保温隔热部分6，在工作的时候与回转窑炉膛内的物料接触。

进一步的是回转管5外部固定有导电圆环4和7，电圆环4和7分别与电极10和(或)14、电极11和(或)15导电连接，导电圆环4和7进一步与不随回转管5旋转电刷导电连接。

由于本发明的特殊加热方式，本发明只适用于对电阻率在某一特定范围的物料进行加热或者干燥，就像每种加热方式的回转窑对加热物料种类都有所限制一样。比如物料的电阻率太大，类似绝缘材料的电阻率，则流过物料的电流会太小，不能对物料进行有效加热；而物料电阻率太低，接近良好的导体的电阻率的时候，虽然可以有较大的电流流过物料，但是在所述的电极之间的物料两端电压太低，电功率太小，也不能有效的对物料进行加热。所以，只有物料的电阻率合适，并且调整物料在电源两极之间堆积的厚薄等方式，才能发挥本发明回转窑的优势。最终使得物料的电阻率和在回转管里面堆积的方式，配合电源的正极和负极在回转管径向方向相距的距离，使得流过物料的电流为5～100000A，物料上的电源电压为5～10000V范围内。因此本发明的回转窑用于活性炭的干燥或者热处理或者氮化钒的生产，具有节能降耗、设备简单的优势。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

1)被加热或者干燥的物料自身直接发热，没有硅碳棒、硅钼棒或者电阻丝等其它发热元件，省却了热量从发热元件到物料的传热过程，热效率高。

2)物料自身受热均匀，品质容易控制。

3)传热对物料的堆积厚度等物料堆积方式的限制被消除。

4)由于不设置其它发热元件，回转窑的保温和电热等结构相对简单，成本低。

5)物料能够被加热到的最高温度不受硅碳棒、硅钼棒、电阻丝等电热元件最高发热温度的限制，只受回转窑耐火材料和物料本身耐高温性能的限制，可以方便的将物料升到即使比较高的要求温度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是实施例1回转窑炉膛内具有一个电源正极和一个电源负极的原理图。

图2是实施例2回转窑炉膛内具有环状电源正负极电极的原理图。

图3是实施例3回转窑炉膛内具有一组电源正极和一组电源负极的原理图。

具体实施方式

实施例1

图1为实施例1的原理图，电加热回转窑装置，其用于干燥或者加热物料，包括回转管5、回转管保温隔热绝缘部分6、带轮2、承重轮3、加热系统、窑头进料1和窑尾出料9等部件，保温隔热部分内层接触物料部分为绝缘材料。电极由一个正极10和一个负极11构成，这两个电极都穿过回转管和保温隔热绝缘部分6，在工作的时候与回转窑炉膛内的物料接触。在回转管外壁圆周上固定有导电圆环4和7分别与电极10和11导电连接，电源通过电刷与导电环4和7接通。工作的时候，电源电流依次流过电刷、导电环4、电极10、回转窑炉膛内被加热的物料、电极11和导电环7、再通过与导电环7接触的电刷回到电源。电源可以是交流电，也可以是直流电。是直流电的时候，一个电极为正极，一个电极为负极；是交流电的时候，无所谓正负极，但为了方便起见本发明中还是以正负极指称。

实施例2

图2为实施例2的原理图，电加热回转窑装置，其用于干燥或者加热物料，包括回转管5、回转管保温隔热绝缘部分6、带轮2、承重轮3、加热系统、窑头进料1和窑尾出料9等部件，保温隔热部分内层接触物料部分为绝缘材料。电极由导电材料10、11和分别与其导电连接的环状导电材料12和13构成，环状导电材料12和13固定在回转窑炉膛内壁上，其在工作的时候与回转窑炉膛内的物料接触，导电材料10和11穿过回转管和保温隔热绝缘部分6，在工作的时候导电材料12和13与回转窑炉膛内的物料接触。在回转管外壁圆周上固定有导电圆环4和7分别与导电材料10和11导电连接，电源通过电刷与导电环4和7接通。工作的时候，电源电流依次流过电刷、导电环4、电极10与12、回转窑炉膛内被加热的物料、电极11与13和导电环7、再通过与导电环7接触的电刷回到电源。电源可以是交流电，也可以是直流电。

实施例3

图3为实施例3的原理图，电加热回转窑装置，其用于干燥或者加热物料，包括回转管5、回转管保温隔热绝缘部分6、带轮2、承重轮3、加热系统、窑头进料1和窑尾出料9等部件，保温隔热部分内层接触物料部分为绝缘材料。电极由一组正极10和14、一组负极11和15构成，这两组电极都穿过回转管和保温隔热绝缘部分6，在工作的时候与回转窑炉膛内的物料接触。在回转管外壁圆周上固定有导电圆环4和7分别与电极组10和14、11和15导电连接，电源通过电刷与导电环4和7接通。工作的时候，电源电流依次流过电刷、导电环4、电极10和14、回转窑炉膛内被加热的物料、电极11和15、导电环7、再通过与导电环7接触的电刷回到电源。可以设置更多的正极和负极，并让其分别与导电环4和7接通，用以增加被加热的物料与电极之间的接触面积。电源可以是交流电，也可以是直流电。

Claims (6)

1.一种电加热回转窑，包括回转管(5)、保温隔热部分(6)、带轮(2)、承重轮(3)、加热系统、窑头进料(1)和窑尾出料(9)部件，其特征在于：所述的回转管(5)内壁或者保温隔热部分(6)接触回转窑炉膛内被加热物料部分为绝缘材料；

所述的加热系统至少由两个或者两组电极构成，其中一个或者一组电极为正极，另外一个或者一组电极为负极，在所述的两个或者两组电极上施加交流或者直流电压，电极穿过回转管(5)和/或保温隔热部分(6)到达回转窑炉膛内部与被加热物料接触，电流经由正极到物料再到负极，使得被加热物料自身作为电阻发热，以完成对物料的干燥或者加热；

所述的回转管(5)外部固定有导电圆环(4、7)，导电圆环(4、7)分别与所述的正极和负极导电连接，导电圆环(4、7)进一步与不随回转管(5)旋转的电刷导电连接。

2.根据权利要求1所述的一种电加热回转窑，其特征在于：所述的电流为5～100000安培(A)。

3.根据权利要求1所述的一种电加热回转窑，其特征在于：所述交流或者直流电压为5～10000伏特(V)。

4.根据权利要求1～3中任何一项所述的一种电加热回转窑，其特征在于：所述的电极由一个正极(10)和一个负极(11)构成，正极(10)和负极(11)都穿过回转管(5)和保温隔热部分(6)，在工作的时候与被加热物料接触。

5.根据权利要求1～3中任何一项所述的一种电加热回转窑，其特征在于：所述的电极由穿过回转管(5)和保温隔热部分(6)的导电材料和分别与导电材料导电接触的环状导电材料(12、13)构成，环状导电材料(12、13)固定在回转窑炉膛内壁上，其在工作的时候与被加热物料接触。

6.根据权利要求1～3中任何一项所述的一种电加热回转窑，其特征在于：所述的电极由一组正极(10、14)和一组负极(11、15)构成，一组正极(10、14)和一组负极(11、15)都穿过回转管和保温隔热部分(6)，在工作的时候与被加热物料接触。