CN107883381A - 一种微波多螺旋热解设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波多螺旋热解设备，它包括机架(1)，安装在机架(1)上的微波热解腔(2)，与微波热解腔(2)相连的进料管道(3)、泄爆系统(4)、出料管道(5)、排气管道(11)和冲氮管道(12)；微波热解腔(2)上安装有炉门(7)，微波热解腔(2)与微波传输系统(8)相连，微波传输系统(8)与微波能发生器(9)相连，微波热解腔(2)与多螺旋输送系统(6)相连，多螺旋输送系统(6)由电机(10)驱动旋转。本结构设计合理，微波辐射均匀，加热效率高，可加热到800℃，且密封隔氧性好，具有防爆功能，安全性高，可避免炉体内壁结焦，可满足多种物料不同温度微波处理。
Description
技术领域
本发明属于微波加热技术领域，具体涉及一种微波多螺旋热解设备。本发明用于物料的中高温微波加热，温度范围可达800℃，特别适合处理含有机溶剂的物料，主要应用于油田开采时产生的含油固废处理，也可应用于吸附后的活性炭再生以及土壤的改良等环保领域项目。
背景技术
常规能源热解设备主要是利用常规能源(如电、煤、燃气等)，通过对炉体进行外加热从而使炉体内物料升温，常规能源存在热转化效率低(一般热利用效率仅为30～40％)、时效慢、能耗高的缺点，而且常规能源燃烧后的排放物也会造成二次污染。
常规能源的热解设备在处理油田开采产生的含油固废时，其处理量小，外加热产生明火具有很大的安全隐患及设备炉体内极易结焦等缺点尤为突出。
现有微波回转炉设备，物料填充率低，一般仅为6％～15％，造成产能低下。现有微波回转炉设备存在微波源只能从窑头一个方向馈入微波能量，馈口数量及面积受极大地限制，造成微波场不均匀，加热效率较低。现有回转炉设备一般都是常压型设备且窑头与窑体之间气密封差，其炉体内部无法隔绝氧气与物料接触，不能处理有危险气体挥发的物料，会有着火甚至爆炸等安全风险。
发明内容
发明目的：本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构设计合理，微波辐射均匀，加热效率高，密封隔氧性好，具有防爆功能，可避免炉体内壁结焦，可满足多种物料不同温度微波处理的微波多螺旋热解设备。
技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：
一种微波多螺旋热解设备，它包括机架，安装在机架上的微波热解腔，与微波热解腔相连的进料管道、泄爆系统、出料管道、排气管道和冲氮管道；所述的微波热解腔上安装有炉门，微波热解腔与微波传输系统相连，微波传输系统与微波能发生器相连，微波热解腔与多螺旋输送系统相连，多螺旋输送系统由电机驱动旋转。
作为优选方案，以上所述的微波多螺旋热解设备，所述的微波热解腔为全金属焊接的微波谐振腔；微波热解腔外周均安装有隔热层，可以起到隔热保温作用，从而可减少设备的热量散失。
作为优选方案，以上所述的微波多螺旋热解设备，所述微波能发生器包括微波电源柜和与微波电源柜相连的微波输出柜，微波输出柜的微波功率为3kW至100kW，频率为915MHz或2450MHz；微波能发生器为1至多台联合使用，微波输出柜的微波功率输出可连续调节。
作为优选方案，以上所述的微波多螺旋热解设备，所述微波传输系统包括电源保护系统、波导、三螺钉调配波导及馈能波导；
所述的电源保护系统一端通过法兰连接在微波发生器上，另一端通过法兰与波导连接，波导通过法兰与三螺钉调配波导一端相连，三螺钉调配波导的另一端通过法兰与馈能波导相连，馈能波导连接在微波热解腔的上腔盖上，本发明微波传输系统可保证微波能的顺利传输，减少能量损耗。
作为优选方案，以上所述的微波多螺旋热解设备，所述的波导包括E面90°圆弧波导、H面90°圆弧波导和直波导。
作为优选方案，以上所述的微波多螺旋热解设备，所述电源保护系统包括三端环形器和水负载。
作为优选方案，以上所述的微波多螺旋热解设备，所述的多螺旋输送系统包括旋转轴、轴部密封装置及轴承；旋转轴安装在微波热解腔内，轴部密封装置安装在微波热解腔的尾部。
作为优选方案，以上所述的微波多螺旋热解设备，所述的轴部密封装置采用填料密封加螺旋线式氮气环密封多重密封，使旋转轴与外界实现密封，可避免空气进入微波热解腔。
作为优选方案，以上所述的微波多螺旋热解设备，所述的多螺旋输送系统为多组焊接螺旋叶片的旋转轴，螺旋叶片为连续型或非连续型，螺旋叶片上焊有用于物料翻滚的抄板。
本发明所述的微波多螺旋热解设备，所述的微波热解腔的一侧安装有排气管道，用于排出微波热解腔的烟气，也可用于连接气体处理装置。所述的冲氮管道用于微波热解腔的充氮赶氧。使得微波热解腔内充满氮气，从而可避免微波作用物料产生的气体发生燃爆。
作为优选方案，以上所述的微波多螺旋热解设备，所述的泄爆系统包括自动泄爆装置，与自动泄爆装置相连的卸爆管道及与卸爆管道相连的水封罐。当微波热解腔内的压力达到泄爆压力时进行泄爆，便于设备的安全生产和人员的安全防护。
本发明所述的微波多螺旋热解设备，所述微波热解腔的三维尺寸要经过专业电磁场仿真软件计算，得到最优化的馈能波导的具体尺寸及位置。
有益效果：本发明提供的微波多螺旋热解设备与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明提供的微波多螺旋热解设备，结构设计合理，可解决高温、隔氧、微波电磁屏蔽状态下设备不能连续进出料生产的问题。
2、本发明提供的微波多螺旋热解设备，采用微波能作为热源，可使微波热解腔内部的物料在旋转轴上的螺旋叶片作用下进行翻滚，内部物料加热无死角，可实现物料受热均匀，热利用效率可达80％～85％，实现物料热解快速且效果均匀。
3、本发明提供的微波多螺旋热解设备采用微波能作为热源，可避免其它加热方式需要产生的明火，提高加热安全性。
4、本发明提供的微波多螺旋热解设备适用性较宽，采用模块化设计，撬装式安装，便于设备的运输与现场快速安装使用。
5、本发明提供的微波多螺旋热解设备的速度可实现无级可调，可以按照处理要求控制物料在微波热解腔内的停留时间。
6、本发明提供的微波多螺旋热解设备易实现密封，对需隔氧加热的物料(如含有有机物固料)，可有效的控制氧气进入腔体内部，加热时安全可靠。
7、本发明提供的微波多螺旋热解设备设有泄爆口，更加安全可靠，可用于产生易燃易爆气体的物料的升温。
8、本发明提供的微波多螺旋热解设备，可以有效地避免其它加热方式加热含机溶剂物料，尤其是含油固废的处理，带来的炉体内壁结焦问题。
9、本发明提供的微波多螺旋热解设备可有效的抑制微波能的泄漏，防止进出料口微波的泄漏，安全性好。
10、本发明提供的微波多螺旋热解设备的工作温度范围为室温～800℃，耐温范围大，炉内物料填充率达40％～60％，运载能力强，可满足多种物料不同温度的微波处理，尤其是含油固废的处理。
附图说明
图1是本发明提供的一种微波多螺旋热解设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，一种微波多螺旋热解设备，它包括机架1，安装在机架1上的微波热解腔2，与微波热解腔2相连的进料管道3、泄爆系统4、出料管道5、排气管道11和冲氮管道12；所述的微波热解腔2上安装有炉门7，微波热解腔2与微波传输系统8相连，微波传输系统8与微波能发生器9相连，微波热解腔2与多螺旋输送系统6相连，多螺旋输送系统6由电机10驱动旋转。
以上所述的微波多螺旋热解设备，所述的微波热解腔2为全金属焊接的微波谐振腔，使用温度达700℃高温，可满足多种物料的加热。微波热解腔2外周均安装有保温隔热层13。
以上所述的微波多螺旋热解设备，所述微波能发生器9包括微波电源柜和与微波电源柜相连的微波输出柜，该实施例使用两台频率为915MHz的微波能发生器9，单台微波能发生器9产生的微波功率为75kW，且微波功率输出是可连续调节的。
以上所述的微波多螺旋热解设备，所述微波传输系统8包括电源保护系统801、波导802、三螺钉调配波导803及馈能波导804；其中电源保护系统801一端通过法兰连接在微波发生器9上，另一端通过法兰与波导802连接，波导802通过法兰与三螺钉调配波导803一端相连，三螺钉调配波导803的另一端通过法兰与馈能波导804相连，馈能波导804连接在微波热解腔2的上腔盖上。其中波导802包括相互连接的E面90°圆弧波导、H面90°圆弧波导和直波导。其中电源保护系统801包括三端环形器和水负载。所述的电源保护系统801及三螺钉调配波导803可有效降低微波能量的反射，既可提高微波能利用的效率，又可大大减小反射的微波能对微波能发生器9造成的损害。
以上所述的微波多螺旋热解设备，所述的多螺旋输送系统6包括旋转轴601、轴部密封装置602及轴承；旋转轴601安装在微波热解腔2内，轴部密封装置602安装在微波热解腔2的尾部。其中轴部密封装置602采用填料密封加螺旋线式氮气环密封多重密封，使旋转轴601与外界实现密封，减少空气进入微波热解腔2。本发明所述的多螺旋输送系统6为多组焊接螺旋叶片的旋转轴601，螺旋叶片为连续型或非连续型，且螺旋叶片上焊有用于物料翻滚的抄板。
以上所述的微波多螺旋热解设备，所述的泄爆系统4包括自动泄爆装置，与自动泄爆装置相连的卸爆管道及与卸爆管道相连的水封罐。
物料由进料口3输送至微波热解腔2，氮气经冲氮管道12通入微波热解腔2进行赶氧，当氧气含量降至物料处理所需的安全范围后可终止氮气供应，这时微波能发生器9开始输出大功率微波能量，经微波传输系统8进入微波热解腔2并作用在物料上，同时多螺旋输送系统6中的多根螺旋轴由电机10驱动齿轮啮合进行正反向旋转，使物料在轴向上会按不同的方向进行不断地翻滚，使物料均匀的吸收微波能量，可大大加快微波的热解效率，缩短微波的工作时间，并提高产品的综合质量。当物料升温至所需温度时多螺旋输送系统6推动物料进入出料管道5进行出料。
本发明中微波热解腔2的一侧设有二合一的排气管道11，可将微波热解过程中的烟气排出。微波热解腔2后部设有泄爆系统4，泄爆压力设定为0.02MPa，当腔体内的压力达到泄爆压力时自动泄爆，泄爆出的烟气经卸爆管道直接排入水封罐中，即可避免有害气体进入大气，也可防止泄爆后的空气回灌入微波热解腔2造成二次燃爆，便于设备的安全生产和人员的安全防护。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种微波多螺旋热解设备，其特征在于，它包括机架(1)，安装在机架(1)上的微波热解腔(2)，与微波热解腔(2)相连的进料管道(3)、泄爆系统(4)、出料管道(5)、排气管道(11)和冲氮管道(12)；所述的微波热解腔(2)上安装有炉门(7)，微波热解腔(2)与微波传输系统(8)相连，微波传输系统(8)与微波能发生器(9)相连，微波热解腔(2)与多螺旋输送系统(6)相连，多螺旋输送系统(6)由电机(10)驱动旋转。
2.根据权利要求1所述的微波多螺旋热解设备，其特征在于，所述的微波热解腔(2)为全金属焊接的微波谐振腔；微波热解腔(2)外周均安装有隔热层(13)。
3.根据权利要求1所述的微波多螺旋热解设备，其特征在于，所述微波能发生器(9)包括微波电源柜和与微波电源柜相连的微波输出柜，微波输出柜的微波功率为3kW至100kW，频率为915MHz或2450MHz；微波能发生器(9)为1至多台联合使用，微波输出柜的微波功率输出可连续调节。
4.根据权利要求1至3任一项所述的微波多螺旋热解设备，其特征在于，所述微波传输系统(8)包括电源保护系统(801)、波导(802)、三螺钉调配波导(803)及馈能波导(804)；
所述的电源保护系统(801)一端通过法兰连接在微波发生器(9)上，另一端通过法兰与波导(802)连接，波导(802)通过法兰与三螺钉调配波导(803)一端相连，三螺钉调配波导(803)的另一端通过法兰与馈能波导(804)相连，馈能波导(804)连接在微波热解腔(2)的上腔盖上。
5.根据权利要求4所述的微波多螺旋热解设备，其特征在于，所述的波导(802)包括E面90°圆弧波导、H面90°圆弧波导和直波导。
6.根据权利要求4所述的微波多螺旋热解设备，其特征在于，所述电源保护系统(801)包括三端环形器和水负载。
7.根据权利要求1所述的微波多螺旋热解设备，其特征在于，所述的多螺旋输送系统(6)包括旋转轴(601)、轴部密封装置(602)及轴承；旋转轴(601)安装在微波热解腔(2)内，轴部密封装置(602)安装在微波热解腔(2)的尾部。
8.根据权利要求7所述的微波多螺旋热解设备，其特征在于，所述的轴部密封装置(602)采用填料密封加螺旋线式氮气环密封多重密封，使旋转轴(601)与外界实现密封，减少空气进入微波热解腔(2)。
9.根据权利要求1所述的微波多螺旋热解设备，其特征在于，所述的多螺旋输送系统(6)为多组焊接螺旋叶片的旋转轴(601)，螺旋叶片为连续型或非连续型，螺旋叶片上焊有用于物料翻滚的抄板。
10.根据权利要求1所述的微波多螺旋热解设备，其特征在于，所述的泄爆系统(4)包括自动泄爆装置，与自动泄爆装置相连的卸爆管道及与卸爆管道相连的水封罐。
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