CN204373389U - 一种微波双螺旋管式炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种微波双螺旋管式炉，属于微波设备和锰冶金技术领域。该微波双螺旋管式炉包括机架、微波腔体和双螺旋搅拌装置三个部分。该管式炉采用微波加热，可使物料实现非接触式的直接快速加热；该反应器磁控管的布局，使微波能转化为热能的效率大为提高；大量小功率磁控管的组合匹配实现了工业生产用的大功率微波反应器的成功研发。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种微波双螺旋管式炉，属于微波设备和锰冶金技术领域。
背景技术
微波加热是新近发展起来并日渐成熟的加热技术，具有非接触式直接加热，体加热，升温速率快，能促进粒子间的渗透，能及时对所处理物料进行控温等优点。
大功率多模腔微波加热反应器的设计一直是业界的瓶颈。由于小功率磁控管组合成的大功率微波反应器的效能低，主要是铬磁控管安装位置的不合理，造成各磁控管发出的电磁波相互干涉抵消、并造成磁控管寿命大幅缩短。
在现代工业中，锰铁合金具有十分重要的战略地位。在钢铁和不锈钢制造过程中，锰铁合金的应用非常广泛，消耗量为钢铁产量的0.8~0.9%，此类用量占到锰总需求的85-90%。
锰铁合金目前的主要工业生产工艺是将含碳锰矿石“冷料”直接入高炉或矿热炉进行熔炼。该工艺的优点在于，若使用价格较高的大块度矿石（50-80mm），则所需配套附属设备相对较少。但其有严重的缺陷：熔炼炉的负荷大，生产周期长，生产率较低，且在熔炼过程中易出现塌料、喷溅等有害现象。若采用价格较低的小块度的矿石，则需要配套烧结机、冷却设备、粉碎机等设备，在粉碎前的冷却造成热量的极大无谓耗散，使锰铁合金生产能耗大幅升高。
对于热料入炉近年也有相关报道。专利CN1912159A，将硅石、锰矿、白云石、富锰渣和高铁锰矿粉料混匀后在回转窑内经850-1300℃处理50-70min，继而将得到的粒度为5-70mm、温度为680-900℃的热态物料配加焦粉后入矿热炉熔炼。该法具有明显的固有缺陷，一是升温较慢，烧结处理时间长，造成生产周期长；二是烧结过程中未添加还原剂造成高价MnxOy需在极高的温度下才能较好的分解；三是回转窑在烧结过程中易出现结圈等现象；四是回转窑的烟气温度高，能量利用率低，能耗高；五是烧结矿的块度控制难度大；六是回转窑设备庞大，占地面积大，需要额外的动力消耗等。
4MnO2=2Mn2O3+O2 (g)
6Mn2O3=4Mn3O4+O2 (g)
2Mn3O4=6MnO+O2 (g)
微波加热是较为新型的高效加热方式，具有升温速率快，整体加热，能量利用率高，占地面积小等优点。
因此，开发一种短周期，低能耗，高生产率，高稳定连续生产运行的工艺具有十分重要的意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种微波双螺旋管式炉。该管式炉采用微波加热，可使物料实现非接触式的直接快速加热；该反应器磁控管的布局，使微波能转化为热能的效率大为提高；大量小功率磁控管的组合匹配实现了工业生产用的大功率微波反应器的成功研发，本实用新型通过以下技术方案实现。
本实用新型的原理如下(中国云南昆明的大气压力为81444 Pa，CO2占比为0.03%)：
CaCO3=CaO+CO2 (g)
Mn2O3+C=2MnO+CO (g) 。
一种微波双螺旋管式炉，包括机架2、微波腔体和双螺旋搅拌装置三个部分；
所述机架2由上端面的机架封装顶板A3和机架封装顶板B7、前后左右侧的机架封装侧板A10、下底面的机架封装底板组成，机架封装侧板A10表面设有拉扣9，机架封装底板上设有机架支撑脚11；
所述微波腔体位于机架2内部上侧，微波腔体包括前后两侧的微波腔体侧板A56和微波腔体侧板B58、左右两侧的微波腔体端盖17和微波腔体进料端板57、顶部的微波腔体顶板5及底部的微波腔体底板，微波腔体侧板A56和微波腔体侧板B58上设有测温孔41、微波馈口27，微波馈口27上设有两两搭配的磁控管28和波导29，微波腔体端盖17和微波腔体进料端板57上分别设有进气孔18和微波腔体出料端板进气孔54，微波腔体顶板5通过支撑板A21与微波腔体顶板5连接，微波腔体顶板5上设有散热风机和散热风机固定孔20，微波腔体底板上通过出料管固定板35设有微波腔体底板出料口55，微波腔体底板出料口55设有下料管法兰36，微波腔体底板出料口55与出料步进电机38连接，出料步进电机38通过出料步进电机固定板39固定在微波腔体底部，微波腔体还包括烟气管法兰4、烟气管37、进料管法兰8、进料管22、灯丝盒子33、总进水管12和总出冷却水管，机架封装顶板一侧设有烟气管37、进料管22，烟气管37、进料管22顶部分别设有烟气管法兰4和进料管法兰8，烟气管37上设有烟气管测温孔34，灯丝盒子33、总进水管12固定在机架2内部，并依次相邻在微波腔体侧板底部一侧，总进水管12上设有分进冷却水管32，分进冷却水管32上的水管连接磁控管28入水口，磁控管28出水口与总出冷却水管连接，总出冷却水管设有总出冷却水管法兰26并位于靠近进料管22一侧的微波腔体侧板侧面；
所述双螺旋搅拌装置包括顶部的内腔体顶板46、两侧的内腔体出料端板50、前后侧的内腔体侧板53、底部内腔体底板52及底部内腔体底板52的内腔体底部支撑板51，内腔体顶板46顶部设有微波腔体顶板支撑杆18，内腔体顶板46表面设有烟气出口和进料口，双螺旋搅拌装置中间插入搅拌轴1，搅拌轴1上安装双螺旋条47，搅拌轴1一端端部连接出料端轴承14，出料端轴承14安装在出料端轴承座15，出料端轴承14上设有出料端轴承冷却环16，出料端轴承冷却环16上设有一片式球阀40，搅拌轴1另一端端部依次连接进料端轴承冷却环44、进料端轴承24、从动链轮23，进料端轴承24连接进料端轴承座25，搅拌轴1与行星减速机42连接。
所述搅拌轴1为中空状。
所述微波腔体为陶瓷透波材料。
所述双螺旋条47与双螺旋搅拌装置底部的内腔体为距离为3mm，双螺旋条47螺旋方向相反的内外双螺旋结构。
如图9所示，采用上述微波双螺旋管式炉与矿热炉联合制备锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将锰矿石、碳质还原剂分别破碎至粒度为5~80mm、1~30mm，然后将破碎的锰矿石、碳质还原剂按照质量比为（65~80）：（35~20）混合均匀得到混合物料；
步骤2、将步骤1得到的混合物料通过原料输送带62输送到微波双螺旋管式炉进料管22中，然后在微波双螺旋管式炉内加热至750~950℃预焙烧20~50min获得温度维持在700~950℃的无烧结、低粉化率的热态物料，该热态物料无水分、碳酸盐分解率和高价锰氧化物还原率达到70~92%；
步骤3、将步骤2得到的热态物料从微波双螺旋管式炉微波腔体底板出料口55排出进入到热料储存仓64，从热料储存仓64中将步骤2得到的热态物料置于矿热炉69中，添加焦炭后在矿热炉内将温度加热至1450~1550℃熔炼3~4.5h制备得到锰铁合金。
所述步骤1中的锰矿石为质量百分比成分为：MnxOy35~55%，FexOy5~10%，CaCO35~25%。
所述步骤1中碳质还原剂为石油焦、焦炭、煤或木炭。
上述70~92%是指含碳锰矿石彻底干燥后在经微波煅烧时的锰矿石失重率与锰矿石中碳酸盐彻底分解和高价锰氧化物彻底还原为MnO时的理论失重率的比值。
本实用新型的有益效果是：（1）本实用新型设计和制造了工业用大功率微波高温反应器，可实现大宗化工、冶金及食品等行业的大宗物料的微波高温处理；（2）本实用新型易于实现工艺流程的自动化、智能化；（3）本实用新型高的能量利用率易于实现绿色低能耗的连续化工业生产；（4）微波螺旋管式炉煅烧含碳锰矿石生产供矿热炉使用的热料，由于微波加热升温速率快，热利用率高，因此可实现短周期、低能耗的煅烧工艺；矿热炉与微波螺旋管式炉布局合理，可精简物料运输的路径，可最大限度的减小高温热料在运送过程中热量的无谓损失。
附图说明
图1是本实用新型微波双螺旋管式炉结构示意图；
图2是本实用新型微波双螺旋管式炉局部示意图
图3是本实用新型微波双螺旋管式炉去除机架、封装板、机架支撑脚结构示意图；
图4是本实用新型微波双螺旋管式炉去除机架、封装板、机架支撑脚正视示意图；
图5是本实用新型微波双螺旋管式炉去除机架、封装板、机架支撑脚、进料端左侧视示意图；
图6是本实用新型微波双螺旋管式炉去除微波腔体、灯丝盒子、总冷却水管俯视示意图；
图7是本实用新型微波双螺旋管式炉去除微波腔体、灯丝盒子、总冷却水管俯视示意图；
图8是本实用新型微波双螺旋管式炉腔体板示意图；
图9是本实用新型微波双螺旋管式炉与矿热炉联合制备锰铁合金的设备制备图。
图中：1-搅拌轴，2-机架，3-机架封装顶板A，4-烟气管法兰，5-微波腔体顶板，6-散热风机A，7-机架封装顶板B，8-进料管法兰，9-拉扣，10-机架封装侧板A，11-机架支撑脚，12-总进水管，13-分进水管，14-出料端轴承，15-出料端轴承座，16-出料端轴承冷却环，17-微波腔体端盖，18-进气孔，19-散热风机B，20-散热风机固定孔，21-支撑板A，22-进料管，23-从动链轮，24-进料端轴承，25-进料端轴承座，26-总出冷却水管法兰，27-微波馈口，28-磁控管，29-波导，30-总进冷却水管法兰，31-总进冷却水管固定板，32-分进冷却水管，33-灯丝盒子A，34-烟气管测温孔，35-出料管固定板，36-下料管法兰，37-烟气管，38-出料步进电机，39-出料步进电机固定板，40-一片式球阀；41-测温孔，42-行星减速机，43-灯丝盒子B，44-进料端轴承冷却环，45-内腔体烟气出口顶板，46-内腔体顶板，47-双螺旋条，48-微波腔体顶板支撑杆，49-内腔体进料口顶板，50-内腔体出料端板，51-内腔体底部支撑板，52-内腔体底板，53-内腔体侧板，54-微波腔体出料端板进气孔，55-微波腔体底板出料口，56-微波腔体侧板A，57-微波腔体进料端板，58-微波腔体侧板B，59-微波双螺旋管式炉，60-透波保温棉，61-透波陶瓷管微波腔体，62-原料输送带，63-原料，64-热料储存仓，65-阀门A，66-称重仓，67-阀门B，68-矿热炉进料管，69-矿热炉，70-未熔化高温物料，71-熔池，72-电极。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1至8所示，该微波双螺旋管式炉，包括机架2、微波腔体和双螺旋搅拌装置三个部分；
所述机架2由上端面的机架封装顶板A3和机架封装顶板B7、前后左右侧的机架封装侧板A10、下底面的机架封装底板组成，机架封装侧板A10表面设有拉扣9，机架封装底板上设有机架支撑脚11；
所述微波腔体位于机架2内部上侧，微波腔体包括前后两侧的微波腔体侧板A56和微波腔体侧板B58、左右两侧的微波腔体端盖17和微波腔体进料端板57、顶部的微波腔体顶板5及底部的微波腔体底板，微波腔体侧板A56和微波腔体侧板B58上设有测温孔41、微波馈口27，微波馈口27上设有两两搭配的磁控管28和波导29，微波腔体端盖17和微波腔体进料端板57上分别设有进气孔18和微波腔体出料端板进气孔54，微波腔体顶板5通过支撑板A21与微波腔体顶板5连接，微波腔体顶板5上设有散热风机和散热风机固定孔20，微波腔体底板上通过出料管固定板35设有微波腔体底板出料口55，微波腔体底板出料口55设有下料管法兰36，微波腔体底板出料口55与出料步进电机38连接，出料步进电机38通过出料步进电机固定板39固定在微波腔体底部，微波腔体还包括烟气管法兰4、烟气管37、进料管法兰8、进料管22、灯丝盒子33、总进水管12和总出冷却水管，机架封装顶板一侧设有烟气管37、进料管22，烟气管37、进料管22顶部分别设有烟气管法兰4和进料管法兰8，烟气管37上设有烟气管测温孔34，灯丝盒子33、总进水管12固定在机架2内部，并依次相邻在微波腔体侧板底部一侧，总进水管12上设有分进冷却水管32，分进冷却水管32上的水管连接磁控管28入水口，磁控管28出水口与总出冷却水管连接，总出冷却水管设有总出冷却水管法兰26并位于靠近进料管22一侧的微波腔体侧板侧面；
所述双螺旋搅拌装置包括顶部的内腔体顶板46、两侧的内腔体出料端板50、前后侧的内腔体侧板53、底部内腔体底板52及底部内腔体底板52的内腔体底部支撑板51，内腔体顶板46顶部设有微波腔体顶板支撑杆18，内腔体顶板46表面设有烟气出口和进料口，双螺旋搅拌装置中间插入搅拌轴1，搅拌轴1上安装双螺旋条47，搅拌轴1一端端部连接出料端轴承14，出料端轴承14安装在出料端轴承座15，出料端轴承14上设有出料端轴承冷却环16，出料端轴承冷却环16上设有一片式球阀40，搅拌轴1另一端端部依次连接进料端轴承冷却环44、进料端轴承24、从动链轮23，进料端轴承24连接进料端轴承座25，搅拌轴1与行星减速机42连接。
其中搅拌轴1为中空状；微波腔体为陶瓷透波材料；双螺旋条47与双螺旋搅拌装置底部的内腔体为距离为3mm，双螺旋条47螺旋方向相反的内外双螺旋结构。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种微波双螺旋管式炉，其特征在于：包括机架（2）、微波腔体和双螺旋搅拌装置三个部分；
所述机架（2）由上端面的机架封装顶板A（3）和机架封装顶板B（7）、前后左右侧的机架封装侧板A（10）、下底面的机架封装底板组成，机架封装侧板A（10）表面设有拉扣（9），机架封装底板上设有机架支撑脚（11）；
所述微波腔体位于机架（2）内部上侧，微波腔体包括前后两侧的微波腔体侧板A（56）和微波腔体侧板B（58）、左右两侧的微波腔体端盖（17）和微波腔体进料端板（57）、顶部的微波腔体顶板（5）及底部的微波腔体底板，微波腔体侧板A（56）和微波腔体侧板B（58）上设有测温孔（41）、微波馈口（27），微波馈口（27）上设有两两搭配的磁控管（28）和波导（29），微波腔体端盖（17）和微波腔体进料端板（57）上分别设有进气孔（18）和微波腔体出料端板进气孔（54），微波腔体顶板（5）通过支撑板A（21）与微波腔体顶板（5）连接，微波腔体顶板（5）上设有散热风机和散热风机固定孔（20），微波腔体底板上通过出料管固定板（35）设有微波腔体底板出料口（55），微波腔体底板出料口（55）设有下料管法兰（36），微波腔体底板出料口（55）与出料步进电机（38）连接，出料步进电机（38）通过出料步进电机固定板（39）固定在微波腔体底部，微波腔体还包括烟气管法兰（4）、烟气管（37）、进料管法兰（8）、进料管（22）、灯丝盒子（33）、总进水管（12）和总出冷却水管，机架封装顶板一侧设有烟气管（37）、进料管（22），烟气管（37）、进料管（22）顶部分别设有烟气管法兰（4）和进料管法兰（8），烟气管（37）上设有烟气管测温孔（34），灯丝盒子（33）、总进水管（12）固定在机架（2）内部，并依次相邻在微波腔体侧板底部一侧，总进水管（12）上设有分进冷却水管（32），分进冷却水管（32）上的水管连接磁控管（28）入水口，磁控管（28）出水口与总出冷却水管连接，总出冷却水管设有总出冷却水管法兰（26）并位于靠近进料管（22）一侧的微波腔体侧板侧面；
所述双螺旋搅拌装置包括顶部的内腔体顶板（46）、两侧的内腔体出料端板（50）、前后侧的内腔体侧板（53）、底部内腔体底板（52）及底部内腔体底板（52）的内腔体底部支撑板（51），内腔体顶板（46）顶部设有微波腔体顶板支撑杆（18），内腔体顶板（46）表面设有烟气出口和进料口，双螺旋搅拌装置中间插入搅拌轴（1），搅拌轴（1）上安装双螺旋条（47），搅拌轴（1）一端端部连接出料端轴承（14），出料端轴承（14）安装在出料端轴承座（15），出料端轴承（14）上设有出料端轴承冷却环（16），出料端轴承冷却环（16）上设有一片式球阀（40），搅拌轴（1）另一端端部依次连接进料端轴承冷却环（44）、进料端轴承（24）、从动链轮（23），进料端轴承（24）连接进料端轴承座（25），搅拌轴（1）与行星减速机（42）连接。
2.根据权利要求1所述的微波双螺旋管式炉，其特征在于：所述搅拌轴（1）为中空状。
3.根据权利要求1所述的微波双螺旋管式炉，其特征在于：所述微波腔体为陶瓷透波材料。
4.根据权利要求1所述的微波双螺旋管式炉，其特征在于：所述双螺旋条（47）与双螺旋搅拌装置底部的内腔体为距离为3mm，双螺旋条（47）螺旋方向相反的内外双螺旋结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201420771286.9U CN204373389U (zh) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | 一种微波双螺旋管式炉 |
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| CN204373389U true CN204373389U (zh) | 2015-06-03 |
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ID=53329603
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104567370A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-29 | 昆明理工大学 | 一种微波双螺旋管式炉和利用该微波双螺旋管式炉与矿热炉联合制备锰铁合金的方法 |
| CN107012338A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-08-04 | 昆明理工大学 | 一种高效高回收率回收工业锡粉的方法 |
-
2014
- 2014-12-10 CN CN201420771286.9U patent/CN204373389U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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