CN109945650A

CN109945650A - 一种可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置

Info

Publication number: CN109945650A
Application number: CN201910101074.7A
Authority: CN
Inventors: 宋晓峰; 张志伟; 王世刚; 苏文生; 贾延庆; 杨志; 崔玉明
Original assignee: Shanshan Energy (ningxia) Co Ltd; CETC 48 Research Institute
Current assignee: Shanshan Energy (ningxia) Co Ltd; CETC 48 Research Institute
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2019-06-28

Abstract

本发明公开了一种可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，包括：主加热单元，采用加热棒作为加热元件，位于炉腔内部辊道的上方和下方；辅助加热单元，采用电热丝作为加热元件，位于主加热单元中上、下加热区域之间的炉腔内侧壁上，用来调控局部区域温度；温度自适应调控单元，采用温度传感器作为温度数据采集元件，利用闭环反馈方式对主加热单元和辅助加热单元的加热功率进行调控。本发明具有结构简单、能够提高炉腔内部整体温度均匀性等优点。

Description

一种可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置

技术领域

本发明主要涉及到烧结设备领域，特指一种可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置。

背景技术

随着材料性能的提升，烧结行业的工艺技术要求越来越严格，烧成设备内部温度均匀性已成为衡量烧结设备性能好坏的一项关键指标。电加热式辊道炉作为一种烧成设备在其自身优势及环保要求下，近年来应用越来越广。

现电热式辊道炉为方便加工、安装与运输，通常按一定的长度分为若干节制造，节与节之间通过法兰连接，在客户现场再进行拼装；炉腔内沿炉体长度方向在辊棒上、下布置横向放置加热棒的方式进行加热，底部和侧壁上设有进气孔。这使得节与节连接部位附近因结构限制无法布置加热元件，引起此处温度偏低；并且由于辊道炉正常工作时辊道上物料的阻挡，底部进入炉体内的气流大部分从侧壁和物料的间距通过流到炉内上部空间，这导致炉体横截面方向上靠近炉壁的温度比中间部位温度低。

由上可知，传统电热式辊道炉的不足之处就在于：

1、辊道炉通常有几十米长，为方便制造和安装，一般分成若干节，每节炉体长度在1至4米之间，由于炉体结构限制使得炉体节与节连接部位通常难以布置加热元件，导致炉内温度在炉体衔接处偏低；同时辊道炉采用在辊棒上、下安装数根电加热棒方式对炉腔进行加热，主要依靠辐射进行热量传递，因此距离加热棒远的地方，温度就会偏低。

2、为满足工艺需要，辊道炉内会通入工艺用气，大部分采用“底部进气+侧壁进气”的进气方式，在生产工程中由于辊棒上物料对气流的阻挡，会造成靠近炉腔壁面的气流流速大，炉腔中间区域流速小，同时由于壁面散热的原因，使得炉腔内整体温度分布呈现中间温度高，周边温度低。

3、由于炉腔内温度主要通过调控加热棒温度来调节，每根加热棒所控制的区域很大，不能对某一小范围区域进行精细调控，且相邻加热棒所控制的温度范围之间相互影响，这就造成对单根加热棒调整时会对其他区域造成较大的温度波动，使实现温度调控比较困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、能够提高炉腔内部整体温度均匀性的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，包括：

主加热单元，采用加热棒作为加热元件，位于炉腔内部辊道的上方和下方；

辅助加热单元，采用电热丝作为加热元件，位于主加热单元中上、下加热区域之间的炉腔内侧壁上，用来调控局部区域温度；

温度自适应调控单元，采用温度传感器作为温度数据采集元件，利用闭环反馈方式对主加热单元和辅助加热单元的加热功率进行调控。

作为本发明的进一步改进：所述主加热单元包括上加热棒和下加热棒，分别布置在炉腔内部辊道的上方和下方。

作为本发明的进一步改进：在炉体长度方向上每层加热棒采用均匀布置。

作为本发明的进一步改进：所述加热棒的两端延伸至炉体外用于连接电源，加热棒和炉壁的间隙采用保温棉密封，最外端覆盖第一密封端管。

作为本发明的进一步改进：所述辅助加热单元包括左右两侧的侧壁加热丝、支撑件及温度控制部件，所述侧壁加热丝包括若干行和若干列加热丝形成的组合，所述加热丝均匀布置或呈在高度方向上靠近辊道的位置、在长度方向上靠近炉体连接处加密布置。

作为本发明的进一步改进：各个所述加热丝之间采用并联的方式连接。

作为本发明的进一步改进：在炉体宽度方向上，所述加热丝伸入炉腔内的长度不超过物料通过边界。

作为本发明的进一步改进：在侧壁上所述侧壁加热丝的布置避开侧进气口。

作为本发明的进一步改进：所述侧壁加热丝为两部分，一部分为电热丝外接电源段，从炉腔内壁伸到炉体外部与外接电源相连，另一部分为炉内发热段的电热丝加热段，两部分采用快插结构连接。

作为本发明的进一步改进：所述电热丝外接电源段与炉壁的间隙采用隔热棉密封，最外端覆盖第二密封端管。

作为本发明的进一步改进：所述温度自适应调控单元包括传感器、控制器和执行器；所述传感器包括位于每节炉体中间区域的中心温度传感器和电热丝上的侧壁温度传感器；所述控制器通过接收到的温度数据，确定炉体内部中间位置和近壁位置的温度差以及与设定温度的温度差，并根据温差的大小通过特殊的自适应式PID算法，调节器输出控制信号到调功器，调功器调节加热棒及加热丝两端的加热功率。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，主要用于电热式辊道炉温控系统，其侧壁辅助加热系统通过对炉腔内低温区域（炉体侧壁附近、炉体对接部位）直接加热，弥补了和炉腔中间位置的温度差，提高了炉腔内部整体温度的均匀性。

2、本发明的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，通过温度自适应调控系统通过对侧壁电热丝、炉腔中间温度以及设定温度的偏差进行修正调控，很好的保证了炉体内的温度准确性和均匀性，并大大提高了对炉腔内温度局部温度调控的能力。

3、本发明的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，辅助加热元件与炉体之间采用快插结构连接，大大提高了安装效率和维修方便性。

附图说明

图1是本发明在具体应用实例中的结构原理示意图。

图2是本发明在具体应用实例中安装位置原理示意图。

图3是本发明在具体应用实例中温度自适应调控单元的原理示意图。

图4是本发明在具体应用实例中电热丝的安装原理示意图。

图例说明：

1、上加热棒；2、下加热棒；3、传动辊棒；4、侧壁加热丝；5、中心温度传感器；6、侧壁温度传感器；7、保温棉；8、炉腔内侧壁；9、侧进气口；10、第一密封端管；11、电热丝加热段；12、电热丝外接电源段；13、隔热棉；14、第二密封端管。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，包括：

主加热单元，采用加热棒作为加热元件，位于炉腔内部辊道的上方和下方，为辊道炉的主要加热元件，用来保证炉内温度。

辅助加热单元，采用电热丝作为加热元件，位于主加热单元中上、下加热区域之间的炉腔内侧壁8上，为辅助加热元件，主要用来调控局部区域温度，达到提高炉内温度均匀性的目的；

本发明将辅助加热单元的加热元件分段分层布置，通过对每个加热元件的温度与对应炉节中心的温度进行对比、运算来控制加热元件的加热功率实现对炉腔内局部温度的精细控制。

在具体应用实例中，主加热单元包括上加热棒1和下加热棒2，分别布置在炉腔内部辊道的上方和下方，在炉体长度方向上每层加热棒在结构允许范围内尽量均匀布置。在具体应用时，加热棒数量由加热所需功率及单根加热棒加热功率计算得出。

在具体应用时，加热棒的两端延伸至炉体外用于连接电源，加热棒和炉壁的间隙采用保温棉7密封，最外端覆盖第一密封端管10。上加热棒1与传动辊棒3间垂直距离应大于烧结物料堆积高度，保证物料正常输送。

在具体应用实例中，辅助加热单元包括左右两侧的侧壁加热丝4、支撑件及温度控制部件，侧壁加热丝4包括若干行和若干列加热丝形成的组合，加热丝均匀布置或呈在高度方向上靠近辊道的位置、在长度方向上靠近炉体连接处加密布置，每根加热丝两端经炉壁伸到炉体外面连接电源，各个加热丝之间采用并联的方式连接。

在具体应用时，在炉体宽度方向加热丝伸入炉腔内的长度不能超过物料通过边界，以免和烧结物料干涉。

在具体应用时，在侧壁上侧壁加热丝4的布置应避开侧进气口9，以免阻挡进气。

参见图4，在具体应用时，侧壁加热丝4的安装结构为两部分，一部分为电热丝外接电源段12，从炉腔内壁伸到炉体外部与外接电源相连，和炉壁的间隙采用隔热棉13密封，最外端覆盖第二密封端管14，另一部分为炉内发热段的电热丝加热段11，两部分采用快插结构连接。通过采用这种结构，一方面提高了安装效率和维修方便性，另一方面由于侧壁加热丝4外接电源部分安装位置温度较低，其材质可选用相对便宜的材料，有利于降制造低成本。

在具体应用实例中，温度自适应调控单元包括传感器、控制器和执行器。传感器包括位于每节炉体中间区域的中心温度传感器5和电热丝上的侧壁温度传感器6；控制器通过接收到的温度数据，确定炉体内部中间位置和近壁位置的温度差以及与设定温度的温度差，并根据温差的大小通过特殊的自适应式PID算法，调节器输出控制信号到调功器，调功器调节加热棒及加热丝两端的加热功率，使炉内温度维持在设定温度并保证炉内温度均匀性。每根电热丝上各有一个温度传感器，从而实现对单根电热丝的独立控制，提高了局部温度控制的精度。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，其特征在于，包括：

辅助加热单元，采用电热丝作为加热元件，位于主加热单元中上、下加热区域之间的炉腔内侧壁（8）上，用来调控局部区域温度；

2.根据权利要求1所述的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，其特征在于，所述主加热单元包括上加热棒（1）和下加热棒（2），分别布置在炉腔内部辊道的上方和下方。

3.根据权利要求2所述的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，其特征在于，所述加热棒的两端延伸至炉体外用于连接电源，加热棒和炉壁的间隙采用保温棉（7）密封，最外端覆盖第一密封端管（10）。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，其特征在于，所述辅助加热单元包括左右两侧的侧壁加热丝（4）、支撑件及温度控制部件，所述侧壁加热丝（4）包括若干行和若干列加热丝形成的组合，所述加热丝均匀布置或呈在高度方向上靠近辊道的位置、在长度方向上靠近炉体连接处加密布置。

5.根据权利要求4所述的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，其特征在于，各个所述加热丝之间采用并联的方式连接。

6.根据权利要求4所述的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，其特征在于，在炉体宽度方向上，所述加热丝伸入炉腔内的长度不超过物料通过边界。

7.根据权利要求4所述的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，其特征在于，在侧壁上所述侧壁加热丝（4）的布置避开侧进气口（9）。

8.根据权利要求4所述的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，其特征在于，所述侧壁加热丝（4）为两部分，一部分为电热丝外接电源段（12），从炉腔内壁伸到炉体外部与外接电源相连，另一部分为炉内发热段的电热丝加热段（11），两部分采用快插结构连接。

9.根据权利要求8所述的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，其特征在于，所述电热丝外接电源段（12）与炉壁的间隙采用隔热棉（13）密封，最外端覆盖第二密封端管（14）。

10.根据权利要求1-3中任意一项所述的可提高电热式辊道炉炉内温度均匀性的加热装置，其特征在于，所述温度自适应调控单元包括传感器、控制器和执行器；所述传感器包括位于每节炉体中间区域的中心温度传感器（5）和电热丝上的侧壁温度传感器（6）；所述控制器通过接收到的温度数据，确定炉体内部中间位置和近壁位置的温度差以及与设定温度的温度差，并根据温差的大小通过特殊的自适应式PID算法，调节器输出控制信号到调功器，调功器调节加热棒及加热丝两端的加热功率。