CN211204897U - 一种陶瓷磨料烧结用三温区管式炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种陶瓷磨料烧结用三温区管式炉，属于化工设备技术领域。其包括炉体，炉管、温控系统和烟气输送管道，炉体分为I II III三段式，每段温区之间由隔热墙分割；每段温区内内设有炉管、和一套温控系统，温控系统由测温仪、控温操作台和加热元件组成，每段炉管采用不同的耐热材质，每段炉管由浇铸耐火材料三通管连接，并在炉体内横向排列。Ⅰ段温区的炉管和Ⅱ段温区的炉管连接处设有升降闸板，闸板内嵌于隔热墙近Ⅱ段炉管侧的侧面，将炉管分割为Ⅰ段低温区和Ⅱ段高温区两个区，三通管上部分别封接耐温防腐蚀烟气输送管。本实用新型有利于环保节能、实现设备长寿命工作，特别是对烧结烟气进行收集输送后处理，改善了陶瓷磨料烧结工作场所的环境条件。

Description

一种陶瓷磨料烧结用三温区管式炉

技术领域

本实用新型涉及一种陶瓷磨料烧结用三温区管式炉，属于化工设备技术领域。

背景技术

对于微晶陶瓷磨料的烧成，一般采用低温灼烧和高温烧结两段式烧成法，其温度制度的特殊要求是预烧至800℃之后在短时间（1～3 min内）迅速升温至1200℃，并继续快速升至最高温度后再迅速降至1350℃左右保温烧结数分钟。

当前已有的多温区管式炉通常采用单根炉管，如CN 103115491 A报道，虽然可以实现多温区烧结，但是因为采用同一根炉管建成，兼具多温区工作的特性，必须按最高温配置炉管，而适用于低温的炉管不可能建造出超过其使用温度临界值的高温区炉膛，使设备的适用性受限，投入成本偏高，无法实现成本投入和效益的最大化。并且，同一根炉管长时间进行不同温区的烧结时，其热胀冷缩情况不一致，易于产生内部应力而开裂，损伤炉管的寿命，一旦局部开裂就要对整根炉管进行更换，造成资源浪费、使用和维护成本较高。同时，虽然在加热区内设置了隔热墙，但是炉管内部没有采取隔热措施，仍然存在热对流、传导和辐射等热交换，所以，不利于不同温区温度的精确控制。另外，在微晶陶瓷磨料的制备过程中，采用的助剂为硝酸盐试剂，低温灼烧时会分解放出氮氧化物气体，现有多温区管式试验炉并没有考虑也不便于进行烧结烟气的处理。因此，有必要对其进行改进提升，以满足科学试验或中试需求。

实用新型内容

为改善现有多温区管式炉的不足，本实用新型的目的在于提供一种外接烟气处理系统的三温区管式炉，用于微晶陶瓷磨料类无机材料的烧成或热处理。

本实用新型通过以下技术方案实现上述目的，设计和建造一种便于烟气净化处理的陶瓷磨料烧结用三温区管式炉，实现实验室模拟连续式烧结。

所述陶瓷磨料烧结用三温区管式炉包括炉体，炉管，温控系统和烟气输送管道，炉体分为I II III三段式低温、高温、中温区，每段温区之间由隔热墙分割；每段温区内设有炉管和一套温控系统，温控系统由测温仪、控温操作台和加热元件组成，每段炉管采用不同的耐热材质，，每段炉管连接处位于隔热墙处，炉管等径，分别由浇铸耐火材料三通管连接，炉管在炉体内横向排列。Ⅰ段温区的炉管和Ⅱ段温区的炉管连接处设有升降闸板；三通管采用变径设计，与Ⅰ段炉管连接方式为封接，与Ⅱ段炉管通过闸板实现相对封接，三通管上部封接一根耐高温防腐蚀烟气输送管，用于收集输送在Ⅰ段炉管内因为低温灼烧磨料前体分解排放出的烟气。在Ⅱ段和Ⅲ段炉管由三通管连接的对接处，在三通管上部封接一根耐高温防腐蚀烟气输送管，用于收集输送在Ⅱ段Ⅲ段炉管内高温烧结排放出的烟气。连接后三通管内径底部与炉管内底部等高。

每段温区炉内沿炉管轴向依次均匀分布3-5个测温仪孔位，其中中间孔位的测温仪连接控温操作台，通过控温操作台多档位预置升降温程序进行温度监控，其余孔位可以随机移动测温，辅助了解温度情况，进而帮助确定制品烧制时在炉管内的移动速度。

所述闸板为升降式透明氧化铝质薄板，闸板内嵌于隔热墙接近Ⅱ段炉管一侧端口。闸板下降后底边搁置于炉管底部内径水平切线所在的平面上，隔热墙在此处闸板下比临近位置高出一个炉管壁厚度的凸起台阶，增强闸板降下状态时的密封性和坩埚舟在炉管内推动时的平滑度。闸板将炉管分割为Ⅰ段低温区和Ⅱ段高温区两个区，多数时间正常工作状态下管式炉分温区焙烧样品，闸板起到炉管内部隔热挡火墙的作用，防止多数时间段Ⅰ段低温区焙烧样品时分解释放出的氮氧化物等烟气扩散或流入第Ⅱ段高温区。

I段炉管和III段炉管分别采用耐高温耐腐蚀的不同或相同材质金属、石英、刚玉、反应烧结碳化硅管，Ⅱ段炉管采用刚玉或重结晶碳化硅管。每个温区采用不同或相同材质的加热元件合金、进口合金电阻丝、硅碳棒或硅钼棒，并采用不同或相同材质的耐火隔热保温材料砌筑试验炉。

所述陶瓷磨料烧结用三温区管式炉主要用于烧结无机高温材料，尤其适合科学探索实验和中试，工作时在炉管内推动坩埚舟前进传输物料，依次经过各温区，可实现物料近似采用温度曲线升温烧结。采用升降式透明氧化铝质薄闸板将Ⅰ段和Ⅱ段炉管分成低温区和高温区，同时阻隔低温段焙烧过程中分解释放的烟气流入高温区，当需要将坩埚舟中低温焙烧后的物料推向高温区时升起闸板，坩埚舟到位后放下闸板。

本实用新型的有益效果：将管式炉设计成三段式炉管和温区，依次为低温、高温、中温三个温区，不同温区炉管采用不同的耐温材质，各温区采取独立控温和多点测温，高温区和低温区之间采用隔热墙分割，能较好地控制各区段温度，便于控温烧结，且有利于延长炉管寿命，降低成本，解决了现有技术常规多温区管式炉温度适应性差及分温区焙烧时内部热应力不均易于造成炉管开裂、缩短炉管寿命的问题。通过被烧物料在炉管内的推进，实现半连续式烧结作业。

现有管式试验炉通常没有烟道，本实用新型设置耐高温烟气集气输送管道，两处管道汇聚组成烟道系统将汇集的烟气输送至烟气处理系统，烟气经脱硝、除尘或脱硫、脱硝、除尘一体化处理后达标排放，有利于环保节能，改善工作环境条件。

附图说明

图1 是本实用新型试验炉结构示意图；其中：1，3，7-炉管；2，4，6—炉体；5-将烟气收集输送至脱硝或脱硫、脱硝、除尘一体化处理系统的管道；8-隔热墙；9，10，11-控温操作台；12-移动式透明氧化铝质薄闸板；13，14-烟气收集输送管道；15-测温仪；16-耐火材料三通管A；17—耐火材料三通管B；18—炉体外壳。

图2是三通管连接I段炉管和II段炉管的示意图和三通管俯视图。

图3是三通管连接II段炉管和III段炉管的示意图和三通管俯视图。

具体实施方式

为对本实用新型进行更好地说明，结合附图举实施例如下。

实施例

所述陶瓷磨料烧结用三温区管式炉包括炉体（2）、（4）、（6），炉管（1）、（3）、（7）和温控系统（9）、（10）、（11）和烟气输送管道（5）和炉体外壳（18）。炉体分为I II III三段式低温（2）、高温（4）、中温区（6），每段温区之间由隔热墙（8）分割；每段内设有一套温控系统，温控系统由测温仪（15）、控温操作台（9）和加热元件组成，通过加热元件对炉管进行加热；每段炉管采用不同的耐热材质，每段炉管在隔热墙处通过三通管封接或对接，炉管（1）、（3）、（7）等径，由浇铸耐火材料三通管A（16）连接炉管（1）和（3）；由浇铸耐火材料三通管B（17）连接Ⅱ段炉管（3）和Ⅲ段炉管（7）。炉管在炉体内横向排列。

Ⅰ段温区的炉管（1）和Ⅱ段温区的炉管（3）连接处设有升降闸板（12）；三通管（16）采用变径设计，与Ⅰ段炉管（1）连接方式为封接，与Ⅱ段炉管（3）通过闸板（12）实现相对封接，连接到位后三通管内径底部与炉管内底部等高；三通管A（16）上部封接一根耐高温防腐蚀烟气输送管（13），用于收集输送在Ⅰ段炉管（1）内因为低温灼烧磨料前体分解排放出的烟气。在三通管B（17）上部封接一根耐高温防腐蚀烟气（14），用于收集输送在Ⅱ段Ⅲ段炉管内高温烧结排放出的烟气。（13）和（14）两处烟气收集输送管道分别通过阀门连接到外接烟气处理系统的烟气收集输送管道（5），将汇集的烟气输送至烟气处理系统，烟气经脱硝、除尘或脱硫、脱硝、除尘一体化处理后达标排放。

加热元件位于炉管外部，其外砌筑相应隔热保温耐火材料，通过加热元件对炉管进行加热。管式炉窑头第Ⅰ温区为低温区，最高长期工作温度1000℃~1200℃，采用金属质或石英质炉管；窑尾第Ⅲ温区为中温区，设计为额定温度1400℃，采用石英质炉管，以硅碳棒作为加热元件，以适用于1200℃/1500℃以上炉膛的耐火隔热保温材料建造加热区；中段第Ⅱ温区高温区最高长期工作温度1600℃，设计为额定温度1700℃，炉管采用重结晶碳化硅或刚玉质，以硅钼棒作为加热元件、采用耐受1800℃以上温度的耐火保温隔热材料建造加热区。各温区沿炉管轴向外侧中部位置均匀布置3个测温点，中间的测温点也是控温点，中间点位测温热电偶连接控温系统独立控温，通过温控仪预置升降温程序进行温度监控。其余孔位可以随机移动测温，辅助了解温度情况，进而帮助确定制品烧制时在炉管内的移动速度。

隔热墙用可长期耐受1800℃以上温度的耐火材料，三通管用耐热冲击性好，同样可长期耐受1800℃以上温度材质。利用该设备可以实现在节能环保的情况下一次晶粒为亚微米级新型氧化铝基磨料的烧结。

此外，应当理解，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非仅包含一个独立的技术方案，任何不脱离本实用新型精神和范围的变更和润色也属于本专利的保护范围，比如本实施例炉管虽为圆形管，但也可以是方形管或矩形管或矩形底拱形顶的异形管，三通管封接的烟道管同样可以是圆形管、方形管、矩形管等异形管，以及相应管式炉材质的变化也不脱离本专利的精神。

Claims (3)

1.一种陶瓷磨料烧结用三温区管式炉，包括炉体，炉管，温控系统和烟气输送管道，其特征在于，炉体分为I II III三段式低温、高温、中温区，每段温区之间由隔热墙分割；每段内设有炉管、和一套温控系统，温控系统由测温仪、控温操作台和加热元件组成，每段炉管采用不同的耐热材质，每段炉管在隔热墙处通过三通管封接或对接，炉管等径，炉管在炉体内横向排列；Ⅰ段温区的炉管和Ⅱ段温区的炉管连接处设有升降闸板；三通管A（16）采用变径设计，与Ⅰ段炉管连接方式为封接，与Ⅱ段炉管通过闸板实现相对封接，三通管A（16）上部分别封接烟气输送管；在Ⅱ段和Ⅲ段炉管由三通管B（17）连接的对接处，在三通管B上部封接烟气输送管；连接后三通管内径底部与炉管内底部等高；

所述闸板内嵌于隔热墙接近Ⅱ段炉管一侧端口，闸板将Ⅰ段低温区炉管和Ⅱ段高温区炉管活动分隔。

2.如权利要求1所述的陶瓷磨料烧结用三温区管式炉，其特征在于，每段炉管分别采用耐温1000℃~1800℃的不同材质等径炉管；通过加热元件对炉管进行加热，加热元件位于炉管外部，加热元件外部由隔热保温耐火材料砌筑。

3.如权利要求1或2所述的陶瓷磨料烧结用三温区管式炉，其特征在于，每段温区炉内沿炉管轴向依次均匀分布3-5个测温仪孔位，其中中间孔位的测温仪连接控温操作台，通过控温操作台多档位预置升降温程序进行温度监控，其余孔位随机移动辅助测温。

Images