CN103347322B - 微波物料处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波物料处理技术。本发明所公开了一种微波物料处理设备，能够避免介质隔板被污染。本发明的技术方案是，微波物料处理设备，包括盛物箱、波导和微波源，所述波导分别与盛物箱和微波源连接，所述微波源发射的微波通过波导输入盛物箱，所述盛物箱与波导之间设置有介质隔板，用于传输微波并隔离微波源，所述盛物箱连接有排气装置，所述介质隔板设置在波导中，所述介质隔板与盛物箱之间有一段距离，在介质隔板与盛物箱之间的一段波导上连接有输气管道，所述输气管道用于向波导中输入气体，在该段波导中产生高于盛物箱的气压。本发明彻底解决了微波介质窗被污染这一实际工业应用问题，解除了由此产生的安全隐患。

Description

微波物料处理设备

技术领域

本发明涉及微波物料处理技术，特别涉及一种防止微波物料处理过程中产生的焦油、飞灰等污物对微波处理装置造成损坏的技术，属于微波能工业应用领域。

微波通常公认的是频率从0.3GHz到300GHz(真空波长从1m到1mm)的电磁波。微波技术广泛应用于雷达、导航、多路通讯、遥感及电视等方面。20世纪60年代开始，人们逐渐将微波作为一种特殊新能源，予以高度重视，进行了广泛地研究和开发。随着研究的不断深入与技术水平的提高，微波加热，正成为节能效果好的工业加热和干燥的实用方法，已被应用于纸类、木材、树脂挤出等物理加工过程。

所谓“微波加热”，其实是一种依靠物体吸收微波能将其转换成热能，使自身整体同时升温的加热方式。通常都是利用传输线(由于工业应用的微波功率流密度比较大，大都采用波导作为其微波传输线)，将微波能量由微波输入端口，馈入至待加热的物料。微波加热技术与传统加热方式不同，它是通过被加热体内部极性分子高频往复运动，产生“内摩擦热”而使被加热物料温度升高，不须任何热传导过程，就能使物料内外部同时加热、同时升温，加热速度快且均匀，仅需传统加热方式能耗的几分之一或几十分之一就可达到加热目的。所以把微波加热应用于工业领域中，便成为了一种新的工艺方法，极大突显了节能、清洁、环保的优良特性。20世纪90年代以来，随着微波化学这门交叉学科的研究兴起，越来越多的研究发现，利用微波照射(加热)，还能显著改变化学反应速率，大大提高产品的转化率，获得一般条件下不易制备的产物。这使得微波处理技术进一步向着更广阔的化工应用拓展。

现有技术的微波物料处理设备结构如图1所示，一般包括盛物箱(或称为反应腔体)1、波导2和微波源3，在盛物箱1与波导2之间设置有介质隔板12，用于传输微波、隔离微波源并起着密闭盛物箱的作用。波导2两端分别连接盛物箱1和微波源3，微波源发射的微波通过波导输入盛物箱1对盛物箱中的物料进行处理。在实际工业应用中，盛物箱1通常还连接有排气装置(图中未示出)，可以在需要的时候排除盛物箱中的气体。现有技术的微波物料处理设备，介质隔板常常受到盛物箱内被微波加热、裂解产生的油污、飞灰等等各种污染物的影响，这些污染物很容易附着于介质隔板内表面。这不但给清洗带来很大的困难，更严重危害体现在以下两方面：如果污染物对微波的损耗较大，则馈入的微波能量主要被这些污染物吸收产生热量，进而加热介质隔板，在热应力和腔体内压产生的机械应力作用下，非常容易导致介质隔板变形甚至破裂，导致微波反射增加，轻则降低生产效率，重则致使盛物箱体气体泄漏、微波源被反射的微波烧坏；另一方面，附着到介质隔板上的污物，本身也会引起微波反射增大，对微波源的安全工作，同样具有不可忽视的安全隐患。最终导致微波工业加热反应装置运行时间很短，时不时地就要被迫停机清理介质隔板上的污物，严重影响生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种微波物料处理设备，能够避免介质隔板被污染。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，微波物料处理设备，包括盛物箱、波导和微波源，所述波导分别与盛物箱和微波源连接，所述微波源发射的微波通过波导输入盛物箱，所述盛物箱与波导之间设置有介质隔板，用于传输微波并隔离微波源，所述盛物箱连接有排气装置，其特征在于，所述介质隔板设置在波导中，所述介质隔板与盛物箱之间有一段距离，在介质隔板与盛物箱之间的一段波导上连接有输气管道，所述输气管道用于向波导中输入气体，在该段波导中产生高于盛物箱的气压。

波导常用于传输大功率微波，也称为波导传输线。在本发明的技术方案中，将介质隔板从盛物箱上移动到波导中，使介质隔板与盛物箱之间的一段波导构成腔体，并在该段波导上连接输气管道，向该段波导中输入气体，使管状腔体内的气压大于盛物箱中的气压，使盛物箱中的焦油、飞灰等污物不能向波导中漂移和扩散，阻止这些污物附着到介质隔板上。由于波导结构比较规整，非常容易实现波导与介质隔板的密封装配，介质隔板的移动不会影响微波物料处理设备的密封性能。

进一步的，所述输气管道结构尺寸满足截止波导管的结构尺寸要求，可以阻止波导中的微波通过输气管道泄漏。

本发明由于在波导上连接排气装置，需要在波导上开孔和焊接金属管，有可能产生微波泄漏。根据微波传输理论，当输气管道结构尺寸满足截止波导管的结构尺寸要求时，就可以阻止微波通过输气管道泄漏。根据微波源的工作频率，截止波导管结构尺寸可以不同。本方案利用截止波导管的特性，既可以阻止微波泄漏，又不会影响气体流动。

具体的，所述截止波导管截面为矩形或圆形。

截面为矩形或圆形的截止波导管，是应用最普遍，技术最成熟的截止波导管，特别是截面为圆形的截止波导管，非常方便与输气装置连接。

具体的，所述波导截面为矩形或圆形。

本方案采用矩形波导或圆形波导，也是一种技术成熟、应用普遍的波导结构，应用在本发明中有利于降低设备成本。

进一步的，所述气体为空气、氮气或氦气。

根据微波物料处理设备处理的物料不同，可以采用不同的气体输入波导中。对于普通物料的加热处理，可以采用压缩空气。对于一些化学物料(或化学反应)的微波处理，通常要求输入的气体不会与物料发生化学反应，这时一般需要采用氮气或氦气等惰性气体。

更具体的，所述微波源采用磁控管构成。

磁控管是工业应用比较普遍的微波源。磁控管可以产生大功率的微波输出，还可以通过微波相干或非相干合成产生更大功率的微波。磁控管非常适合用于本发明的方案中，作为大功率微波源，满足工业化微波物料处理的要求。

本发明的有益效果是，彻底解决了微波介质窗被污染这一实际工业应用问题，解除了由此产生的安全隐患。本发明原理简单，不需要复杂的配套设施，对微波介质窗的形状没有要求，对盛物箱的气密性也没有要求。本发明适用范围广，无论波导传输线是矩形波导还是圆波导，无论盛物箱具体形状如何，都能应用本发明。

下面结合附图及具体实施方式，详细描述本发明的技术方案。

附图说明

图1是现有技术微波物料处理设备结构示意图；

图2是实施例1的结构示意图；

图3是截面为圆形的截止波导管结构示意图；

图4是截面为矩形的截止波导管结构示意图；

图5是实施例2的结构示意图。

具体实施方式

本发明的微波物料处理设备，将用于隔离微波源和封闭盛物箱的介质隔板，从盛物箱上移动到波导中，使介质隔板与盛物箱之间的一段波导构成腔体，并在该段波导上安装输气管道，向该段波导中输入气体，使管状腔体内的气压大于盛物箱中的气压，使盛物箱中的焦油、飞灰等污物不能向波导中漂移和扩散，阻止这些污物附着到介质隔板上。

实施例1

本例微波物料处理设备结构如图2所示，包括盛物箱1、波导2和微波源3。波导2两端分别连接盛物箱1和微波源3，将微波源3发射的微波通过波导2输入盛物箱1中，对盛物箱1中的物料进行处理。盛物箱1与波导2之间设置有介质隔板12，用于传输微波并隔离微波源，避免盛物箱中产生有害物质和污染物对微波源造成损害。本例微波物料处理设备盛物箱3连接有排气装置(图2中未示出)，用于排除盛物箱中的气体和污染物等。图2中，介质隔板12被设置在波导2中，介质隔板12与盛物箱1之间有一段距离L，在介质隔板12与盛物箱1之间的一段波导上形成腔体21，该段波导上连接有输气管道20，输气管道20与气源连通向腔体21中输入气体，在该段波导中产生高于盛物箱的气压，使盛物箱中的焦油、飞灰等污物不能向波导中漂移和扩散，阻止这些污物附着到介质隔板上。本例输气管道20结构如图3所示，其结构尺寸，主要是波导管的直径d和长度h，满足截止波导管的结构尺寸要求，能够阻止波导中的微波通过输气管道泄漏。根据微波源的工作频率和截止波导管的设计要求，图3中圆形波导管的长度h和直径d，取值满足截止波导管的结构尺寸要求，就可以达到阻止微波泄漏的目的。如果采用图4所示的矩形波导管，按照截止波导管的结构尺寸要求选择长度h和对角线d的尺寸，同样也可以满足截止波导管的结构要求，达到阻止微波泄漏的目的。

实施例2

本例结构如图5所示，本例采用了2只截止波导管作为输气管道20，可以增加输气流量，本例主要用于盛物箱体积较大的物料处理设备，以保证腔体21的气压大于盛物箱的气压。

上述输入气体除了最常用的压缩空气外，也可以根据物料特性和处理过程选择氮气或氦气等。本发明可以采用磁控管作为微波源，单只磁控管就可以达到kW级的微波功率输出。

上述实施例对本发明进行了详细描述，但本发明并不局限于上述实施例的实现方式。本发明中盛物箱的形状除了上述描述的矩形箱体结构外，也可以采用球形盛物箱、椭球形盛物箱等。

Claims (6)

1.微波物料处理设备，包括盛物箱、波导和微波源，所述波导分别与盛物箱和微波源连接，所述微波源发射的微波通过波导输入盛物箱，所述盛物箱与波导之间设置有介质隔板，用于传输微波并隔离微波源，所述盛物箱连接有排气装置，其特征在于，所述介质隔板设置在波导中，所述介质隔板与盛物箱之间有一段距离，在介质隔板与盛物箱之间的一段波导上连接有输气管道，所述输气管道用于向波导中输入气体，在该段波导中产生高于盛物箱的气压。

2.根据权利要求1所述的微波物料处理设备，其特征在于，所述输气管道结构尺寸满足截止波导管的结构尺寸要求，可以阻止波导中的微波通过输气管道泄漏。

3.根据权利要求2所述的微波物料处理设备，其特征在于，所述截止波导管截面为矩形或圆形。

4.根据权利要求1所述的微波物料处理设备，其特征在于，所述波导截面为矩形或圆形。

5.根据权利要求1所述的微波物料处理设备，其特征在于，所述气体为空气、氮气或氦气。

6.根据权利要求1所述的微波物料处理设备，其特征在于，所述微波源采用磁控管构成。