CN117588933A - 一种采用微波加热的回转窑煅烧设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用微波加热的回转窑煅烧设备，属于回转窑加热技术领域。包括进料系统、进气系统、煅烧加热系统和出料与冷却系统；所述煅烧加热系统包括窑体支撑单元和内壁设置有若干个磁控管的回转窑窑体；所述投料系统和进气系统均与回转窑窑体的进口连接；所述出料与冷却系统与回转窑窑体的出口连接。通过在回转窑窑体的内壁面上设置若干个磁控管，采用微波加热，可使回转窑内物料自身整体加热，缩短煅烧时间，降低烧结温度；通过在防火砖的裸露面设置一层氮化硅材料，提高烧结腔温度分布的均匀性，降低生产能耗，提高产品质量。磁控管分布在回转窑的各部分，可以根据煅烧需求灵活设计回转窑的磁控管分布方式、实时调整各个磁控管的功率。
Description
技术领域
本发明属于回转窑加热技术领域，涉及一种采用微波加热的回转窑煅烧设备。
背景技术
在地下空间开发、房屋建筑、市政及道路工程建设中国会产生大量渣土，占建筑废弃物的60％。工程渣土堆放不仅占用大量土地资源、造成环境污染。因此，使用回转窑将渣土焙烧为陶粒，实现工程废弃渣土再利用，对节约资源和环境保护有重要意义。陶粒是一种在回转窑中经发泡生产的轻骨料。具有球状的外形，表面光滑而坚硬，内部呈蜂窝状，有密度小、热导率低、强度高等特点。因其独特的特征，广泛应用于建筑材料、水处理、重金属处理等领域。目前陶粒的主要制做方法是使用回转窑焙烧。回转窑是对散状或浆状物进行加热处理的热工设备，是一种重载、超长、超静定的机械运行系统，广泛用于水泥、矿冶、建材及化工等方面。
但是，传统回转窑内部使用煤或者其他热源对物料煅烧，其热源在回转窑的一端，窑体内部的温度分布难以控制，燃料燃烧时产生的高温烟气不仅对产品的最终质量具有重要影响，也对环境造成了巨大的污染。并且，传统回转窑对物料的加热都是从外至内的，加热效率低且加热不均匀。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中回转窑加热时热源仅在其一端并且从外至内加热，导致加热效率低且加热不均匀的技术问题，提供一种采用微波加热的回转窑煅烧设备。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供一种采用微波加热的回转窑煅烧设备，包括进料系统、进气系统、煅烧加热系统和出料与冷却系统；所述煅烧加热系统包括窑体支撑单元和内壁设置有若干个磁控管的回转窑窑体；所述投料系统和进气系统均与回转窑窑体的进口连接；所述出料与冷却系统与回转窑窑体的出口连接。
本发明进一步地改进在于：
所述窑体支撑单元包括固定连接在所述回转窑窑体外壁上的回转窑外表面齿轮体，所述回转窑外表面齿轮体与支撑在述回转窑窑体下部平面上的托轮啮合；所述托轮连接有变速箱，所述变速箱连接有电机。
还包括温控系统；所述温控系统包括测温单元和控温单元；所述测温单元包括均匀设置在所述回转窑窑体的内壁的若干个热电偶；所述控温单元与所述热电偶连接，用于监测回转窑窑体内的物料温度；所述控温单元与所述电机连接，用于通过控制电机的转速调节回转窑窑体的转速。
还包括与回转窑窑体的气体出口连接的尾气回收净化系统，用于将尾气经冷却后净化排放。
所述磁控管的功率为100W-1500W；所述回转窑窑体的内壁上磁控管的数量分布不小于20kW/m3。
所述磁控管的端口为矩形端口；两个矩形端口垂直的磁控管组成一个磁控管组；所述回转窑窑体的同一截面圆上均匀设置有若干各磁控管组，所述回转窑窑体的同一截面圆上的所有磁控管组组成一个磁控管单元；所述回转窑窑体的内壁面上均匀设置有若干个磁控管单元。
所述回转窑窑体的内壁面防火砖采用微波透明复合氧化铝保温材料制造；所述防火砖的裸露面设置有一层氮化硅材料，所述氮化硅材料的厚度为3-6mm。
所述回转窑窑体采用进口端高、出口端低的倾斜设置；所述倾斜角度为3°-10°。
所述回转窑窑体的进口和出口处均设置有微波屏蔽装置。
所述回转窑窑体的内壁为金属材质。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种采用微波加热的回转窑煅烧设备，通过在回转窑窑体的内壁面上设置若干个磁控管，采用微波加热，可使回转窑内物料自身整体加热，缩短煅烧时间，降低烧结温度，提高产品质量。
进一步地，利用防火砖上设置的氮化硅材料加热与微波加热相互协调，煅烧能耗低、生产效率高、生产过程污染少。
进一步地，磁控管分布在回转窑的各部分，可以根据煅烧需求灵活设计回转窑的磁控管分布方式、实时调整各个磁控管的功率，使回转窑内部各焙烧部分的温度达到设定要求，回转窑内部可设定不同的烧结区域，如烧结陶粒过程中设置预热带、过渡带、焙烧带、冷却带等，使产品的生产效率与生产质量得到进一步提高。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中一种采用微波加热的回转窑煅烧设备的剖面结构示意图。
其中：1-进料系统；2-煅烧物料；3-进气系统；4-磁控管；5-回转窑外表面齿轮体；6-变速箱；7-电机；8-尾气回收净化系统；9-回转窑窑体；10-托轮；11-出料与冷却系统；12-内部保温砖内壁氮化硅层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明实施例公开了一种采用微波加热的回转窑煅烧设备，包括进料系统1、进气系统3、温控系统、尾气回收净化系统8、煅烧加热系统和出料与冷却系统11；
所述煅烧加热系统包括窑体支撑单元和内壁设置有若干个磁控管4的回转窑窑体9；所述窑体支撑单元包括固定连接在所述回转窑窑体9外壁上的回转窑外表面齿轮体5，所述回转窑外表面齿轮体5与支撑在述回转窑窑体9下部平面上的托轮10啮合；所述托轮10连接有变速箱6，所述变速箱连接有电机7，托轮10负责稳定回转窑窑体9的旋转，电机7给回转窑窑体9的旋转提供动力，变速箱6决定回转窑窑体9的旋转速度，回转窑外表面齿轮体5，可以将变速箱6输出动力传递至回转窑窑体9。
所述磁控管4的功率为100W-1500W；所述回转窑窑体9的内壁上磁控管4的数量分布不小于20kW/m3。所述磁控管4的端口为矩形端口；两个矩形端口垂直的磁控管4组成一个磁控管组；所述回转窑窑体9的同一截面圆上均匀设置有若干各磁控管组，所述回转窑窑体9的同一截面圆上的所有磁控管组组成一个磁控管单元；所述回转窑窑体9的内壁面上均匀设置有若干个磁控管单元。每一个磁控管组中的磁控管的端口均使用矩形端口且两端口相互垂直，以保证回转窑窑体9内壁电磁场分布的均匀性；对于内径为1m的回转窑窑体9而言，沿轴向每隔0.4m布置一个磁控管单元，一个磁控管单元内设置两个各磁控管组，一个磁控管单元即一个截面圆上共计4个磁控管；对于内径更小的回转窑窑体，其内部某一段需要精确控温，可以灵活改变磁控管的位置与排布方式，但其同一截面应保证有两个方向不同的端口，例如对于内径为0.5m的回转窑窑体而言，其内壁面沿径向两端各仅布置一个磁控管，而非一个磁控管组，两个磁控管的端口相反，沿轴向每隔0.75m放置一个磁控管单元，一个磁控管单元有2个磁控管；对于内径为3m的特大回转窑窑体而言，将每个回转窑截面圆16等分，每一份放置为一个磁控管组，沿轴向每隔0.35m放置一个磁控管单元，一个磁控管单元有32个磁控管。对于回转窑内特定煅烧部分如过渡区需要快速加热，可以适当提高磁控管的密度，以提高产品的生产效率。
所述回转窑窑体9的内壁面防火砖采用微波透明复合氧化铝保温材料制造；所述防火砖的裸露面设置有一层内部保温砖内壁氮化硅层12，所述氮化硅材料的厚度为3-6mm，回转窑窑体9的内壁为金属材质。筒体内壁的防火砖使用微波透明材料复合氧化铝保温材料制作，防火砖裸漏的一面附着氮化硅材料；氮化硅材料的厚度根据回转窑焙烧材料吸波性能的不同而不同，一般在3-6mm之间，此厚度范围内可以保证腔内电磁场的存在，使得物料在借助氮化硅材料加热的同时其内部还有足够强度的电磁波的存在，以保证物料存在足够比例的微波加热；窑体内使用金属材料，确保窑体不吸收微波能量。
所述回转窑窑体9采用进口端高、出口端低的倾斜设置；所述倾斜角度为4°。所述回转窑窑体9的进口和出口处均设置有微波屏蔽装置。以防微波泄露，微波屏蔽装置外部均设有微波检测仪，当微波强度达到国家安全标准后系统会自动发出警报并关闭磁控管。
所述进料系统1和进气系统3均与回转窑窑体9的进口连接；进料系统1，将已经制作好的原始材料按照一定的速度均匀进入回转窑。进气系统3，使用风机使空气或其他窑内反应需要的特殊氛围气体进入回转窑，内部气体的流动可以提高物料的反应效率；此外回转窑内部空气的流动，可以使其内部的温度场分布更加均匀。
所述温控系统包括测温单元和控温单元；所述测温单元包括均匀设置在所述回转窑窑体9的内壁的若干个热电偶；所述控温单元与所述热电偶连接，用于监测回转窑窑体9内的物料温度；所述控温单元与所述电机7连接，用于通过控制电机7的转速调节回转窑窑体9的转速。温控系统包括测温系统与控温系统。测温系统有热电偶测温、红外测温与红外成像三部分；热电偶均匀分布在回转窑内壁，可以实时输出回转窑内壁的温度，红外测温可以实时测量物料表面的温度，反馈出窑内物料与内壁的温度差，红外成像负责反馈窑内各部分实时温度分布情况，验证控温效果的准确性；控温系统接受并显示各测温系统的数据，操作者根据烧结产品的不同，输入不同的温度曲线，控温系统可以根据温度曲线调整回转窑的转速，根据温控系统反馈温度实时调整各位置磁控管的功率，使证物料温度严格遵循预设温度曲线。
尾气回收净化系统8与回转窑窑体9的气体出口连接，可以将回转窑内产出的尾气经冷却后净化为符合排放标准的气体并排放。若煅烧使用的特殊氛围其他则回收系统也可以将尾气净化为符合进气系统标准的气体并回收。
所述出料与冷却系统11与回转窑窑体9的出口连接。出料与冷却系统将回转窑生产的物料移至传送带，传送带下面连接冷却装置，传送带在一边传送的同时一边搅拌物料，保证物料降温的均匀性。
本发明的工作过程如下：
在控温系统中输入煅烧参数：1.煅烧时间设置40min，即陶粒从进料口到出料口花费40min；2.位置——温度曲线，陶粒在回转窑窑体9前四分之一处升温至400℃、二分之一处升温至600℃、四分之三处升温至1250℃，最后一部分恒温1250℃；
将已经干燥好的陶粒生球投入进料口，经过传送装置后陶粒进入回转窑窑体9，陶粒在回转窑窑体9前四分之一处充分干燥，在四分之一到二分之一处处于预烧状态，在二分之一到四分之三快速加热至1250℃，在最后四分之一处陶粒处于温度膨胀阶段，陶粒的焙烧时间为40min，陶粒的每个烧结阶段都为10min，最终陶粒经过出料与冷却系统11后就可以投入工业生产中。
本发明的工作原理如下：
氮化硅，是典型的强共价键化合物，具备硬度高、热稳定性良好、化学结构稳定、绝缘性能优良、单晶热导率高等特点，在常压下，氮化硅在1877℃分解，氮化硅制品耐氧化性良好，在干燥空气中最高使用温度高达1600℃，在中性和还原性气氛中最高使用温度达1850℃，且强度较常温无显著下降。回转窑内壁使用氮化硅材料，可以提供更块的升温速率，同时由于窑内温度较高，氮化硅的热量以热辐射的方式快速传递至物料表面，一方面使烧结腔内部温度分布更加均匀，一方面解决了微波加热过程中物料内部温度过高的问题。同时氮化硅的微波吸收能力与大部分利用回转窑煅烧的物料吸波能力在梯队，不会出现温度差过大的情况。
传统回转窑对物料的加热都是从外至内的，加热效率低且加热不均匀。微波加热是一种全新的加热方法，其加热原理是：当有极分子电介质和无极分子电介质置于微波电磁场中时，介质材料中会形成偶极子或已有的偶极子重新排列，并随着高频交变电磁场以每秒高达数亿次的速度摆动，分子要随着不断变化的高频电场的方向重新排列，就必须克服分子原有的热运动和分子相互间作用的干扰和阻碍，产生类似于摩擦的作用，实现分子水平的“搅拌”，从而产生大量的热。对比传统加热，微波加热具有即时性、整体性、选择加热性、能源利用高效性、环保无污染等特点。
在常规加热中，设备预热、辐射热损失和高温介质热损失在总的能耗中占据较大的比例，而微波进行加热时，介质材料能吸收微波，并转化为热能，而设备内壁使用的金属材料是微波反射型材料，它只能反射而不能吸收微波(或极少吸收微波)。所以，组成微波加热设备的热损失仅占总能耗的极少部分。再加上微波加热是内部“体热源”，它并不需要高温介质来传热，因此绝大部分微波能量被介质物料吸收并转化为升温所需要的热量，在烧结过程中可以大大提高能量利用率。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采用微波加热的回转窑煅烧设备，其特征在于，包括进料系统(1)、进气系统(3)、煅烧加热系统和出料与冷却系统(11)；所述煅烧加热系统包括窑体支撑单元和内壁设置有若干个磁控管(4)的回转窑窑体(9)；所述投料系统和进气系统均与回转窑窑体(9)的进口连接；所述出料与冷却系统(11)与回转窑窑体(9)的出口连接。
2.根据权利要求1所述的采用微波加热的回转窑煅烧设备，其特征在于，所述窑体支撑单元包括固定连接在所述回转窑窑体(9)外壁上的回转窑外表面齿轮体(5)，所述回转窑外表面齿轮体(5)与支撑在述回转窑窑体(9)下部平面上的托轮(10)啮合；所述托轮(10)连接有变速箱(6)，所述变速箱连接有电机(7)。
3.根据权利要求1所述的采用微波加热的回转窑煅烧设备，其特征在于，还包括温控系统；所述温控系统包括测温单元和控温单元；所述测温单元包括均匀设置在所述回转窑窑体(9)的内壁的若干个热电偶；所述控温单元与所述热电偶连接，用于监测回转窑窑体(9)内的物料温度；所述控温单元与所述电机(7)连接，用于通过控制电机(7)的转速调节回转窑窑体(9)的转速。
4.根据权利要求1所述的采用微波加热的回转窑煅烧设备，其特征在于，还包括与回转窑窑体(9)的气体出口连接的尾气回收净化系统(8)，用于将尾气经冷却后净化排放。
5.根据权利要求1所述的采用微波加热的回转窑煅烧设备，其特征在于，所述磁控管(4)的功率为100W-1500W；所述回转窑窑体(9)的内壁上磁控管(4)的数量分布不小于20kW/m3。
6.根据权利要求5所述的采用微波加热的回转窑煅烧设备，其特征在于，所述磁控管(4)的端口为矩形端口；两个矩形端口垂直的磁控管(4)组成一个磁控管组；所述回转窑窑体(9)的同一截面圆上均匀设置有若干各磁控管组，所述回转窑窑体(9)的同一截面圆上的所有磁控管组组成一个磁控管单元；所述回转窑窑体(9)的内壁面上均匀设置有若干个磁控管单元。
7.根据权利要求1所述的采用微波加热的回转窑煅烧设备，其特征在于，所述回转窑窑体(9)的内壁面防火砖采用微波透明复合氧化铝保温材料制造；所述防火砖的裸露面设置有一层氮化硅材料，所述氮化硅材料的厚度为3-6mm。
8.根据权利要求1所述的采用微波加热的回转窑煅烧设备，其特征在于，所述回转窑窑体(9)采用进口端高、出口端低的倾斜设置；所述倾斜角度为3°-10°。
9.根据权利要求1所述的采用微波加热的回转窑煅烧设备，其特征在于，所述回转窑窑体(9)的进口和出口处均设置有微波屏蔽装置。
10.根据权利要求1所述的采用微波加热的回转窑煅烧设备，其特征在于，所述回转窑窑体(9)的内壁为金属材质。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311844537.1A CN117588933A (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 一种采用微波加热的回转窑煅烧设备 |
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Publications (1)
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| CN117588933A true CN117588933A (zh) | 2024-02-23 |
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ID=89915265
Family Applications (1)
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| CN202311844537.1A Pending CN117588933A (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 一种采用微波加热的回转窑煅烧设备 |
Country Status (1)
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2023
- 2023-12-28 CN CN202311844537.1A patent/CN117588933A/zh active Pending
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