CN103644730B - 一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉及其煅烧方法 - Google Patents
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Abstract
一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉及其煅烧方法,属于粉体材料高温煅烧用回转炉技术领域,包括壳体、后部的进料装置、炉管、前部的出料装置、加热系统、炉管回转传动系统、密封系统和自动控制操作系统;所述折流板块的截面呈等腰三角形,等腰三角形的底边与炉管内壁连为一体;炉管回转传动系统包括风冷电动机、减速机、小齿轮和大齿轮,所述自动控制操作系统包括控制面板、智能温度显示仪、PLC可编程逻辑控制器和控制操作电脑;可直接进水分含量在10-50%的非浆料的物料。本发明的有益效果是:产能大,进料量可达到200-400kg/h;能耗低,能使连续进料、连续煅烧、连续出料,利用炉内余热加热烘干湿料,达到节能高效的效果,且煅烧质量高,无环境污染。
Description
技术领域
本发明为一种粉体材料煅烧回转炉及其煅烧方法,特别涉及一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉及其煅烧方法,属于粉体材料高温煅烧炉技术领域。
背景技术
目前,粉体材料煅烧装置引用有静态煅烧和回转炉煅烧两种,物料静态煅烧是将粉体物料放入盒内,将盒放置于运行的传送带上的装置,静态煅烧装置由于粉体物料自身不运动,在盒内堆积的粉体物料会出现未煅烧完全的现象,在保证煅烧完全的状态下,产能也有所限制。粉体材料煅烧回转炉对粉体物料在自身运动下、在连续给料下、在产能和密封环境下、在能耗下非常通用。粉体材料煅烧回转炉在产量、温度、回收率上的综合利用上非常复杂,现有粉体材料煅烧回转炉的炉管直径在300mm以下,使产能小、能耗高,只能进水分含量10%以内的物料;因此,多数使用者未能更好的利用粉体材料煅烧回转炉独特设计和控制参数来提高产量和质量。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有粉体材料煅烧回转炉中,产能小、能耗高、未能更好的利用粉体材料煅烧回转炉独特设计和控制参数来提高产量和质量的缺陷,提供了一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉及其煅烧方法,可以达到产能大、能耗低、能更好的利用粉体材料煅烧回转炉独特设计和控制参数来提高产量和质量的目的。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是:一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,包括壳体、后部的进料装置、炉管、前部的出料装置、加热系统、炉管回转传动系统、密封系统、自动控制操作系统、抽气装置,所述密封系统包括前、后密封罩;
所述炉管为刚玉炉管,即Al2O3炉管,炉管的直径为600-1400mm、长度为4500-12000mm;
在炉管内壁设置有6行折流板块,每行的折流板块数量为2块以上,所述折流板块整体呈长方体形,尺寸为15×1×3cm,折流板块在炉管内壁纵向排列、均匀设置,折流板块与炉管为一次压模成型;所述前、后密封罩分别设置在炉管的前、后端;
所述折流板块的截面呈等腰三角形,等腰三角形的底边与炉管内壁连为一体,等腰三角形的顶角指向炉管的中心。
所述炉管回转传动系统设置在炉管后部,炉管回转传动系统包括风冷电动机、减速机、小齿轮和大齿轮,所述大齿轮装配在回转炉管外部;当风冷电动机启动时,风冷电动机带动减速机传动,减速机传动小齿轮,小齿轮传动大齿轮,大齿轮带动炉管回转,这样形成齿轮机械传动。
所述自动控制操作系统包括控制面板、智能温度显示仪、PLC可编程逻辑控制器和控制操作电脑;所述控制面板上设置有电流表、温度显示表、温度控制表、进料变频器、炉管变频器、冷却变频器和密封变频器;所述智能温度显示仪包括声光报警灯;控制面板、智能温度显示仪、可编程逻辑控制器和控制操作电脑之间电连接。
炉管直径、长度与每行折流板块块数量配比设计如表1:
直径(mm) | 600 | 800 | 1000 | 1200 | 1400 |
长度(mm) | 4500 | 6500 | 8500 | 10000 | 12000 |
折流板块数量 | 13 | 19 | 25 | 30 | 36 |
所述进料装置包括高位料仓、进料管和给料电机,所述高位料仓与进料管上端连接,所述进料管下端经后密封罩斜向插入炉管内与炉管连接,所述给料电机设置在高位料仓与进料管之间,高位料仓内的粉体材料可在给料电机带动下、连续不断地经过进料管进入炉管内;
所述出料装置包括出料电机和带冷却器的出料管,所述出料管由后端向前端斜向向上设置,出料管后端与前密封罩连接,所述出料电机设置在出料管后端与前密封罩之间。
所述抽气装置包括抽气风机、抽尘布袋、进气阀,所述后密封罩、抽尘布袋、抽气风机通过管路联通。
所述加热系统设置在壳体与炉管之间,包括电阻丝加热结构和直火加热结构:所述电阻丝加热结构采用镍络合金丝Cr15Ni60绕成,电阻丝加热结构设置在炉管下半部外侧;所述直火加热结构可将炉管分为4-8段,在每段的炉管下部设置有直火加热口。
所述一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,其结构使能连续进料、连续煅烧、连续出料;
当炉管通过炉管回转传动系统运转起来,再开启密封系统,然后开启加热系统给炉管升温至煅烧温度后,粉体物料由进料装置进入炉管,粉体物料在炉管运转下、在炉管内折流板的作用下,能连续缓慢运行至出料装置,完成粉体物料的煅烧工作。
刚玉材质熔点为2050℃,可以大大提高耐热温度和耐腐蚀性;
所述前、后密封罩与炉管采用迷宫密封,前、后密封罩内充入有冷却的保护气体,使得前、后密封罩内的气体压力处于0.005MPa的微正压。
在控制面板上通过智能温度显示仪循环监测实际温度,智能温度显示仪各区独立控制,自动控制操作系统元件采用多晶硅控制,更加精确和稳定,智能温度显示仪自带声光报警,实现自动温控;显示电流、显示温度、设定温度、设定频率通过捕捉电流将数据传输至PLC可编程逻辑控制器,PLC可编程逻辑控制器通过编程后将数据传输至控制操作电脑,进行人机画面处理,和报警并将参数与数据进行存储,对升降温度可以进行限定操作,对历史显示温度可以进行查询,确保系统始终处于良好运行状态;
风冷电动机为变频风冷电动机,采用变频控制,当炉管需要不同转速时,调动变频风冷电动机的变频即可实现;进料变频器、炉管变频器、冷却变频器和密封变频器,可对进料量、炉管转速、冷却速度和密封罩充气量根据需要进行自动控制。
所述的一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉的煅烧方法在于:
可直接进水分含量在10-50%的非浆料的物料,利用炉内余热干燥湿料,达到节能的效果,进料量与炉管直径和长度的关系如表2:
煅烧回转炉内最高温度可达1600℃;
调节抽气风机将炉管内气压控制在-0.005MPa(微负压)状态下。
进料量、进料水分含量值与加热温度实例“碳酸钴煅烧、四氧化三钴干燥、α-Al2O3的制备”分别如表3、表4、表5所示:
表3:碳酸钴煅烧
进料量 | 200kg/h | 250kg/h | 300kg/h | 350kg/h | 400kg/h |
进料水分含量值 | ±50% | ±50% | ±50% | ±50% | ±50% |
加热温度 | 700℃ | 750℃ | 800℃ | 850℃ | 900℃ |
表4:四氧化三钴干燥
进料量 | 200kg/h | 250kg/h | 300kg/h | 350kg/h | 400kg/h |
进料水分含量值 | 45-50% | 45-50% | 45-50% | 45-50% | 45-50% |
加热温度 | 500℃ | 550℃ | 600℃ | 650℃ | 700℃ |
表5:α-Al2O3的制备
进料量 | 200kg/h | 250kg/h | 300kg/h | 350kg/h | 400kg/h |
进料水分含量值 | ±10% | ±10% | ±10% | ±10% | ±10% |
加热温度 | 1300℃ | 1330℃ | 1360℃ | 1490℃ | 1430℃ |
从此表中我们发现,对应的物料,它的进料量、进料水分含量值和加热温度是对应的。
煅烧过程具体操作步骤为:
(1)开启炉管回转传动系统,炉管开始运行;
(2)开启加热系统,开启抽气装置,密封系统,开启出料装置;
(3)加热升温达到设定值后,开启高位料仓给料,确定连续固定进料;
(4)确认出气温度,从进气阀调节,控制在60摄氏度左右;
(5)查看出料视窗,确定出料量和煅烧质量;
(6)调节抽气风机转速控制负压压力,使负压压力控制在-0.01MPa左右;
(7)通过控制负压压力和进气温度控制抽气和密封;
(8)通过抽气装置、密封系统和加热系统调节范围配合控制进料量;
(9)关闭停止进料4h后开始降温,降温过程以25℃/h的速度降温,直至炉温降至200℃以下再停止炉管回转传动系统,使炉管炉膛停止转动。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)产能大:本发明结构为一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,刚玉加热炉管的直径为600-1400mm、长度为4500-12000mm,进料量可达到200-400kg/h;
(2)能耗低:本发明结构能使连续进料、连续煅烧、连续出料,进料可以采用水分含量10-50%以内的湿料(非浆料),利用炉内余热加热烘干,达到节能高效的效果;
(3)在炉管内壁设置有折流板块,折流板块与炉管为一次压模成型,在炉管内壁纵向排列、均匀设置,在粉体物料由进料装置进入炉管后,粉体物料可在炉管运转及折流板的作用下,连续缓慢运行至出料装置,完成粉体物料的煅烧工作,从而确保了煅烧质量;
(4)回转炉因为物料沿炉壁底部做自身运动,炉内上方可以进行适量抽气,所以炉内密封为负压,无环境污染。
附图说明
图1-1是:本发明主视图;
图1-2是:本发明俯视图(没有抽气装置);
图2是:图1-1A-A剖视图;
图3是:图1-1B-B部视图;
图4是:图1-1C-C剖视图;
图5是:折流板块分布放大图;
图6是:本发明的自动控制操作系统。
附图标记说明:进料装置1、高位料仓101、进料管102、给料电机103、炉管2、折流板块201、出料装置3、出料电机301、出料管302、电阻丝加热结构4、直火加热结构4a、炉管回转传动系统5、风冷电动机501、减速机502、小齿轮503、大齿轮504、密封系统6、前密封罩601、后密封罩602、自动控制操作系统7、控制面板701、1区71、2区72、3区73、4区74、5区75、电流表7011、温度显示表7012、温度控制表7013、进料变频器7014、炉管变频器7015、冷却变频器7016、密封变频器7017、智能温度显示仪702、声光报警灯7021、控制操作电脑703、抽气装置8、抽气风机801、抽尘布袋802、进气阀803、壳体9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为对本发明的限定。
实施例1:
如图1-1至图6所示,一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,包括壳体9、后部的进料装置1、炉管2、前部的出料装置3、电阻丝加热结构4、直火加热结构4a、炉管回转传动系统5、密封系统6、自动控制操作系统7、抽气装置8,所述密封系统6包括前密封罩601、后密封罩602;
所述炉管2为刚玉炉管,即Al2O3炉管,用于碳酸钴煅烧时,炉管的直径为600mm、长度为4500mm,进料量为200kg/h;
在炉管2内壁设置有6行折流板块201,每行的折流板块201数量为13块,所述折流板块201整体呈长方体形,尺寸为15×1×3cm,折流板块201在炉管2内壁纵向排列、均匀设置,折流板块201与炉管为一次压模成型;所述前密封罩601、后密封罩602分别设置在炉管2的前、后端;
所述炉管2的型号为A99-1;所述折流板块201的截面呈等腰三角形,等腰三角形的底边与炉管2内壁连为一体,等腰三角形的顶角指向炉管2的中心。
所述进料装置1包括高位料仓101、进料管102和给料电机103,所述高位料仓101与进料管102上端连接,所述进料管102下端经后密封罩602斜向插入炉管2内与炉管2连接,所述给料电机103设置在高位料仓101与进料管102之间,高位料仓101内的粉体材料可在给料电机103带动下、连续不断地经过进料管102进入炉管内;
所述出料装置3包括出料电机301和带冷却器的出料管302,所述出料管302由后端向前端斜向向上设置,出料管302后端与前密封罩601连接,所述出料电机301设置在出料管302后端与前密封罩601之间。
所述抽气装置8包括抽气风机801、抽尘布袋802、进气阀803,所述后密封罩602、抽尘布袋802、抽气风机801通过管路联通。
所述加热系统设置在壳体9与炉管2之间,包括电阻丝加热结构4和直火加热结构4a:所述电阻丝加热结构4采用镍络合金丝Cr15Ni60绕成,电阻丝加热结构4设置在炉管2下半部外侧;所述直火加热结构4a可将炉管2分为4段,在每段的炉管下部设置有直火加热口。
所述炉管回转传动系统5设置在炉管2后部,炉管回转传动系统5包括风冷电动机501、减速机502、小齿轮503和大齿轮504,所述大齿轮504装配在回转炉管外部;当风冷电动机501启动时,风冷电动机501带动减速机502传动,减速机502传动小齿轮503,小齿轮503传动大齿轮504,大齿轮504带动炉管2回转,这样形成齿轮机械传动。
所述一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,其结构使能连续进料、连续煅烧、连续出料;
当炉管2通过炉管回转传动系统5运转起来,再开启密封系统6,然后开启加热系统给炉管2升温至煅烧温度后,粉体物料由进料装置1进入炉管2,粉体物料在炉管2运转下、在炉管2内折流板块201的作用下,能连续缓慢运行至出料装置3,完成粉体物料的煅烧工作。
所述前密封罩601、后密封罩602与炉管2采用迷宫密封,前密封罩601、后密封罩602内充入有冷却的保护气体,使得前密封罩601、后密封罩602内的气体压力处于0.005MPa的微正压。
所述自动控制操作系统7包括控制面板701、智能温度显示仪702、PLC可编程逻辑控制器(图中未显示)和控制操作电脑703;所述控制面板701上设置有电流表7011、温度显示表7012、温度控制表7013、进料变频器7014、炉管变频器7015、冷却变频器7016和密封变频器7017;所述智能温度显示仪702包括声光报警灯7021;控制面板701、智能温度显示仪702、可编程逻辑控制器(图中未显示)和控制操作电脑703之间电连接;
在控制面板701上通过智能温度显示仪702循环监测实际温度,控制面板701上,电流表7011、温度显示表7012和温度控制表7013分为1区71、2区72、3区73、4区74、5区75,每个区独立控制,自动控制操作系统7元件采用多晶硅控制,更加精确和稳定,智能温度显示仪702自带声光报警7021,实现自动温控;显示电流、显示温度、设定温度、设定频率通过捕捉电流将数据传输至PLC可编程逻辑控制器,PLC可编程逻辑控制器通过编程后将数据传输至控制操作电脑703,进行人机画面处理,和报警并将参数与数据进行存储,对升降温度可以进行限定操作,对历史显示温度可以进行查询,确保系统始终处于良好运行状态。
风冷电动机501为变频风冷电动机,采用变频控制,当炉管2需要不同转速时,调动变频风冷电动机501的变频即可实现;进料变频器7014、炉管变频器7015、冷却变频器7016和密封变频器7017可对进料量、炉管转速、冷却速度和密封罩充气量根据需要进行自动控制。
所述的一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉的煅烧方法在于:
可直接进水分含量在10-50%的非浆料的物料,利用炉内余热干燥湿料,达到节能的效果,煅烧回转炉内加热温度为700℃;
调节抽气风机801将炉管2内气压控制在-0.005MPa(微负压)状态下。
煅烧过程具体操作步骤为:
(1)开启炉管回转传动系统5,炉管2开始运行;
(2)开启加热系统,开启抽气装置8,密封系统6,开启出料装置3;
(3)加热升温达到设定值后,开启高位料仓101给料,确定连续固定进料;
(4)确认出气温度,从进气阀803调节,控制在60摄氏度左右;
(5)查看出料视窗,确定出料量和煅烧质量;
(6)调节抽气风机801转速控制负压压力,使负压压力控制在-0.01MPa左右;
(7)通过控制负压压力和进气温度控制抽气和密封;
(8)通过抽气装置8、密封系统6和加热系统调节范围配合控制进料量;
(9)关闭停止进料4h后开始降温,降温过程以25℃/h的速度降温,直至炉温降至200℃以下再停止炉管回转传动系统5,使炉管2炉膛停止转动。
实施例2-5:
如图1-1至图6所示,一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,所述炉管2为刚玉炉管,即Al2O3炉管;
用于碳酸钴煅烧时煅烧时“进料量、进料水分含量值、加热温度、直火加热结构可将炉子分段数、每行折流板块块数量”与炉管直径和长度的关系如表6:
余同实施例1。
实施例6:
如图1-1至图6所示,一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,所述炉管2为刚玉炉管,即Al2O3炉管,用于四氧化三钴干燥时,当炉管的直径为600mm、长度为4500mm,进料量为200kg/h、进料水分含量值为45-50%时,加热温度为500℃。
余同实施例1。
实施例7-10:
如图1-1至图6所示,一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,所述炉管2为刚玉炉管,即Al2O3炉管;
用于四氧化三钴干燥时“进料量、进料水分含量值、加热温度、直火加热结构可将炉子分段数、每行折流板块块数量”与炉管直径和长度的关系如表7:
余同实施例6。
实施例11:
如图1-1至图6所示,一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,所述炉管2为刚玉炉管,即Al2O3炉管,用于α-Al2O3的制备时,当炉管的直径为600mm、长度为4500mm,进料量为200kg/h、进料水分含量值为±10%时,加热温度为1300℃。
余同实施例1。
实施例12-15:
如图1-1至图6所示,一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,所述炉管2为刚玉炉管,即Al2O3炉管;
用于α-Al2O3的制备时“进料量、进料水分含量值、加热温度、直火加热结构可将炉子分段数、每行折流板块块数量”与炉管直径和长度的关系如表8:
余同实施例11。
以上所述的实施例,只是本发明较优选的具体实施方式的15种,本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,包括壳体、后部的进料装置、炉管、前部的出料装置、加热系统、炉管回转传动系统、密封系统、自动控制操作系统和抽气装置,所述密封系统包括前、后密封罩;所述炉管回转传动系统设置在炉管后部;
所述炉管为刚玉炉管,即Al2O3炉管,炉管的直径为600-1400mm、长度为4500-12000mm;
在炉管内壁设置有6行折流板块,每行折流板块数量为2块以上,所述折流板块整体呈长方体形,尺寸为15×1×3cm,折流板块在炉管内壁纵向排列、均匀设置,折流板块与炉管为一次压模成型;所述前、后密封罩分别设置在炉管的前、后端,其特征在于:
所述折流板块的截面呈等腰三角形,等腰三角形的底边与炉管内壁连为一体,等腰三角形的顶角指向炉管的中心;
炉管回转传动系统包括风冷电动机、减速机、小齿轮和大齿轮,所述大齿轮装配在回转炉管外部;当风冷电动机启动时,风冷电动机带动减速机传动,减速机传动小齿轮,小齿轮传动大齿轮,大齿轮带动炉管回转,这样形成齿轮机械传动;
所述自动控制操作系统包括控制面板、智能温度显示仪、PLC可编程逻辑控制器和控制操作电脑;所述控制面板上设置有电流表、温度显示表、温度控制表、进料变频器、炉管变频器、冷却变频器和密封变频器;所述智能温度显示仪包括声光报警灯;控制面板、智能温度显示仪、可编程逻辑控制器和控制操作电脑之间电连接。
2.根据权利要求1所述的一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,其特征在于:
所述炉管直径、长度与每行折流板块块数量配比设计如表1:
3.根据权利要求1所述的一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,其特征在于:所述进料装置包括高位料仓、进料管和给料电机,所述高位料仓与进料管上端连接,所述进料管下端经后密封罩斜向插入炉管内与炉管连接,所述给料电机设置在高位料仓与进料管之间,高位料仓内的粉体材料可在给料电机带动下、连续不断地经过进料管进入炉管内;
所述出料装置包括出料电机和带冷却器的出料管,所述出料管由后端向前端斜向向上设置,出料管后端与前密封罩连接,所述出料电机设置在出料管后端与前密封罩之间;
所述抽气装置包括抽气风机、抽尘布袋、进气阀,所述后密封罩、抽尘布袋、抽气风机通过管路联通。
4.根据权利要求1所述的一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,其特征在于:所述加热系统设置在壳体与炉管之间,包括电阻丝加热结构和直火加热结构:所述电阻丝加热结构采用镍络合金丝Cr15Ni60绕成,电阻丝加热结构设置在炉管下半部外侧;所述直火加热结构可将炉管分为4-8段,在每段的炉管下部设置有直火加热口。
5.根据权利要求1所述的一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,其特征在于:所述前、后密封罩与炉管采用迷宫密封,前、后密封罩内充入有冷却的保护气体,使得前密封罩、后密封罩内的气体压力处于0.005MPa的微正压。
6.根据权利要求1所述的一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉,其特征在于:风冷电动机为变频风冷电动机,采用变频控制,当炉管需要不同转速时,调动变频风冷电动机的变频即可实现;进料变频器、炉管变频器、冷却变频器和密封变频器,可对进料量、炉管转速、冷却速度和密封罩充气量根据需要进行自动控制。
7.根据权利要求1所述的一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉的煅烧方法,其特征在于:
可直接进水分含量在10-50%的非浆料的物料,利用炉内余热干燥湿料,达到节能的效果,进料量与炉管直径和长度的关系如表2:
煅烧回转炉内最高温度可达1600℃;
调节抽气风机将炉管内气压控制在-0.005MPa(微负压)状态下。
8.根据权利要求7所述的一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉的煅烧方法,其特征在于:进料量、进料水分含量值与加热温度实例“碳酸钴煅烧、四氧化三钴干燥、α-Al2O3的制备”分别如表3、表4、表5所示:
表3:碳酸钴煅烧
表4:四氧化三钴干燥
表5:α-Al2O3的制备
从此表中我们发现,对应的物料,它的进料量、进料水分含量值和加热温度是对应的。
9.根据权利要求7所述的一种具大直径炉管的粉体材料煅烧回转炉的煅烧方法,其特征在于:煅烧过程具体操作步骤为:(1)开启炉管回转传动系统,炉管开始运行;
(2)开启加热系统,开启抽气装置,密封系统,开启出料装置;
(3)加热升温达到设定值后,开启高位料仓给料,确定连续固定进料;
(4)确认出气温度,从进气阀调节,控制在60摄氏度左右;
(5)查看出料视窗,确定出料量和煅烧质量;
(6)调节抽气风机转速控制负压压力,使负压压力控制在-0.01MPa左右;
(7)通过控制负压压力和进气温度控制抽气和密封;
(8)通过抽气装置、密封系统和加热系统调节范围配合控制进料量;
(9)关闭停止进料4h后开始降温,降温过程以25℃/h的速度降温,直至炉温降至200℃以下再停止炉管回转传动系统,使炉管炉膛停止转动。
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