一种直热式回转窑制造技术

一种直热式回转窑，其包括电极系统、回转管和处于回转管内部的耐材；耐材构成的内腔为炉膛。其电极系统包含一个或者一组正极和一个或者一组负极，加热电源在正极和负极之间施加交流或者直流电压，通过电极与回转窑内部加热段被加热的物料接触，电流经由正极流经物料再到负极，使得物料自身作为电阻发热，以完成对物料的加热。其特征在于：所述的加热段长度与该段炉膛平均直径之比在0.5~80之间。其优点是对于不同的生产规模、不同的加热段物料电阻大小，避免了在所述的正极和负极之间电压和电流过大或过小。

A Direct Heating Rotary Kiln

【技术实现步骤摘要】
一种直热式回转窑
本技术涉及一种直热式回转窑，属于电加热回转窑或者旋转窑

技术介绍
回转窑是化工、材料、甚至医药行业重要的加热、干燥、煅烧设备，应用非常广泛。中国专利CN103335513A披露了一种直热式回转窑，其包括电极系统、回转管和处于回转管内部的耐材；耐材构成的内腔为炉膛(也即回转管内物料所能到达的空间，近似长圆柱形)。其电极系统包含两个或者两组电极，其中一个或者一组为正极，另外一个或者一组为负极，加热电源在正极和负极上施加交流或者直流电压，通过电极与回转窑内部被加热的物料(也即回转窑所处理的物料，以下简称物料)接触，电流经由正极流经加热段物料再到负极，使得物料自身作为电阻发热(物料通过电流发热的料段称为所述的直热式回转窑的加热段)，以完成对物料的加热(下称直热式回转窑)。炉膛内的物料一般随着回转管的旋转而旋转和/或翻滚，并且由于回转窑的回转管一般与水平面有一个夹角，物料也会在旋转过程中沿回转管轴向方向前进，也即回转窑内的物料是螺旋前进的。回转窑炉膛沿回转管轴向方向一般被分为升温段(或预热段)、加热段(或高温段)、降温段(或冷却段)，物料依次经过预热段、加热段、冷却段然后出窑。虽然专利技术人专利技术直热式回转窑(中国专利CN103335513A)的初衷是以更低的能耗更高的效率生产氮化钒或钒氮合金(中国专利CN101693529A)，但是经过近年来的改进和对其它原料和产品的接触，发现应用场景、加热温度、所加工的产品规模、物料电阻率的大小范围对直热式回转窑的结构尺寸提出了更高的要求。比如实验室小试规模试验、还原铁粉等大宗产品的大规模工业生产等，在直热式回转窑的结构特性上提出了不同的要求。再比如，还原铁粉的生产，不但规模大，在第二步精还原的过程中，已经经过初还原的中间产品，其电阻率在整个精还原过程中都非常小。另外，冶金炉料的氮化，如生产氮化锰、氮化锰铁、氮化硅铁、氮化铬铁等等，原料和产品的电阻率都很小。这些产品的生产，如果采用更加节能的直热式回转窑设备，就对直热式回转窑提出了适应低电阻率的物料的要求。对于例如用氧化铝生产氮氧化铝，原料和产品的电阻率都比较大，这需要直热式回转窑适应大电阻率物料。过大的电阻率造成加热段物料电阻过大，电流过小，而物料的发热功率等于电压*电流，从而发热功率也过小，不能有效发热，就好比给绝缘体通电一样。过小的电阻率，造成加热段物料电阻过小从而电压过小，同理物料也不能有效发热，就好比给导电性能良好的铜排通电一样。过大的电流或过高的电压也不安全，电源制造的成本也比较高。有的物料，只是为了用直热式回转窑干燥，加热温度只需要100~300℃；有的需要高温还原碳化或氮化，加热最高温度可能需要达到1000~2000℃，对直热式回转窑的功率也提出了宽泛的要求。加热段电流流过的物料的路径的长度和横截面积以及加热段物料电阻率直接决定了物料的电阻。因此，不同的物料或产品、产品的产量规模、用电安全等都对回转窑的加热段炉膛的长径比提出了要求。综上所述，潜在的应用需求，要求直热式回转窑具有一定的结构形式和电流、电压、功率的大小。
技术实现思路
为了提高直热式回转窑对不同应用场景、加热温度、所加工的产品规模、物料电阻率的大小范围、安全操作和生产的适应性，本适用新型对回转窑的结构形式和电流电压范围进行了改进和界定。本技术的目的是这样实现的：通过对广泛的物料在不同温度和状态下电阻率的研究，对直热式回转窑的加热段长度和炉膛的平均直径的比值(下称长径比)进行了优化，得到了较优范围的所述的长径比。进一步调整正极和负极的布置方式，调整加热段的物料中电流流过的路径的长度，以适应不同物料在加热段的不同电阻，因而适应不同电阻率的物料。再进一步调整正负极上的电压和流过物料的电流，兼顾了物料电阻率、加热功率和用电安全的要求。本技术的具体技术方案如下。所述的直热式回转窑，其包括电极系统、回转管和处于回转管内部的耐材，耐材构成的内腔为炉膛，其电极系统包含两个或者两组电极，其中一个或者一组为正极，另外一个或者一组为负极，正极和负极之间的炉膛或在与回转管旋转轴垂直的截面上既有正极也有负极的炉膛为加热段，加热电源在正极和负极上施加交流或者直流电压，通过电极与炉膛内部被加热的物料接触，电流经由正极流经加热段中的物料再到负极，使得物料自身作为电阻发热，以完成对物料的加热，其特征在于：所述的加热段长度与该段炉膛平均直径之比在0.5~80之间。进一步的是，所述的正极和负极之间的距离在0.1m到40m之间；所述的回转管的内径在0.5m到8m之间，长度在1m到50m之间。进一步的是，所述正极和负极在沿回转管轴向长度方向排列；或者所述的正极和负极在沿回转管圆周方向上间隔排列。进一步的是，所述电压为5~2000V。进一步的是，所述电流为5~20000A。进一步的是，所述的正极和/或负极穿过所述的回转管圆柱形两端的端面进入回转管内部。或者所述的正极和/或负极穿过所述的回转管圆柱面进入回转管的内部。进一步的是，所述的回转管的旋转轴与水平面夹角在0~30°之间。与现有技术相比，本技术具有如下的优点：通过优化所述的直热式回转窑的加热段的长径比和电参数，适应了更多种不同生产规模大小、原料电阻率大小、加热温度和用电操作安全的要求。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是实施例1直热式回转窑原理图。图2是实施例2直热式回转窑原理图。图3是实施例3直热式回转窑原理图。下面结合实施例对本技术的方案作进一步的说明。具体实施方式实施例1图1为实施例1的原理图，为所述的直热式回转窑通过回转管旋转轴的剖视图。所述的直热式回转窑用于干燥或者加热物料，包括回转管1、用于向炉膛内物料馈电的正极2和负极5、分别与正极2和负极5导电连接的窑内部分正极21和负极51、耐材3、由耐材围成的内腔即炉膛4、和出料口挡料板6。回转管全长26m，窑内正极21和负极51沿回转管轴向长度方向排列，相距14m，正极21和负极51之间为加热段，也即加热段长14m。回转管1内径5m，炉膛4内径4m。即加热段长径比3.5。正极2和负极5之间施加电压5~500V之间可调，电流1~10000A可调。电源制作可行、操作范围也在用电安全范围内。电源可以是交流的，也可以是直流电，优化采用直流电源。正极2和负极5通过所述的回转管的圆柱面进入回转管内部。该回转窑可以用于还原铁粉工艺中第二步精还原过程或金属碳化物和/或氮化物的生产。实施例2图2为实施例2的原理图，为所述的直热式回转窑回转管加热段的横截面视图(未显示隐藏部件)。本实施例是在实施例1中的的基础上，将耐材3、正极21和负极51重新布置后得到。由于炉膛内有突出的正负极材料，炉膛直径取平均值。正极21和负极51沿所述的回转管圆周方向间隔排列，正负极间距离为30cm，适用于电阻率比较大的材料。实施例3图3为实施例3的原理图，为所述的直热式回转窑通过回转管旋转轴的剖视示意图。本实施例是在实施例1中的的基础上，将所述的正极2从回转管的圆柱的端面面进入所述的炉膛内，并与加热段物料接触。需要说明的是，正极2和正极21通过一小段物料电连接，该段物料可以认为横截面积大，电流流过的路径短，电阻很小可以忽略不计，发热量可以忽略不计。本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直热式回转窑，其包括电极系统、回转管和处于回转管内部的耐材，耐材构成的内腔为炉膛，其电极系统包含两个或者两组电极，其中一个或者一组为正极，另外一个或者一组为负极，正极和负极之间的炉膛或在与回转管旋转轴垂直的截面上既有正极也有负极的炉膛为加热段，加热电源在正极和负极上施加交流或者直流电压，通过电极与炉膛内部被加热的物料接触，电流经由正极流经加热段中的物料再到负极，使得物料自身作为电阻发热，以完成对物料的加热，其特征在于：所述的加热段长度与该段炉膛平均直径之比在0.5~80之间。

【技术特征摘要】
1.一种直热式回转窑，其包括电极系统、回转管和处于回转管内部的耐材，耐材构成的内腔为炉膛，其电极系统包含两个或者两组电极，其中一个或者一组为正极，另外一个或者一组为负极，正极和负极之间的炉膛或在与回转管旋转轴垂直的截面上既有正极也有负极的炉膛为加热段，加热电源在正极和负极上施加交流或者直流电压，通过电极与炉膛内部被加热的物料接触，电流经由正极流经加热段中的物料再到负极，使得物料自身作为电阻发热，以完成对物料的加热，其特征在于：所述的加热段长度与该段炉膛平均直径之比在0.5~80之间。2.根据权利要求1所述的一种直热式回转窑，其特征在于：所述的正极和负极之间的距离在0.1m到40m之间；所述的回转管的内径在0.5m到8m之间、长度在1m到50m之间。3.根据权利要求1~2中任何一项所述的一种直热式回转窑，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯良荣，
申请(专利权)人：冯良荣，
类型：新型
国别省市：四川,51