微波转底炭化炉的制作方法

1.本实用新型属于化工加热设备技术领域，尤其涉及一种微波转底炭化炉。


背景技术：

2.转底炉最早是用于处理钢铁工业的含铁废料，后被用于铁矿石的直接还原。经过近30年的发展，转底炉也被开发应用于其它的工艺，例如处理含锌尘泥、金属类制件的热处理等，但对于处理非金属类物料(例如有机质的裂解、无机材料的煅烧等)应用得较少。且转底炉的加热方式主要为电阻和燃气加热，一般物料升温速度慢、热效率低。
3.鉴于微波加热具有穿透力强，加热效率高，加热迅速，温度均匀等优势，部分学者认为微波辐照存在“非热效应”，对于化学反应具有促进作用。因此，微波辐照在化工领域受到广泛的关注。由于化工反应过程对温度、压力、时间等参数控制要求严格，这直接的影响产品的质量、收率和设备的安全稳定运行，同时还存在腐蚀等问题。但当前使用的微波设备中，家用微波炉属问歇式加热，功率密度低、重复性差，无法进行规模化作业；大功率高温微波设备，均存在微波场分布不均匀，设备密闭性不好，反应器内温度场分布单一等问题，导致设备稳定性差、使用寿命短。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种微波转底炭化炉，旨在解决上述现有技术中转底炉加热速度慢、热效率低，家用微波炉无法进行规模化作业，以及大功率微波设备稳定性差、使用寿命短的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：
6.一种微波转底炭化炉，包括圆盘状耐火转底，所述耐火转底设置于底座上、且由旋转机构驱动其旋转，所述耐火转底的上表面边缘设有用于盛装待炭化物料的物料托盘；所述物料托盘设置于密封的保护罩内，所述物料托盘的上方设有若干个与微波发生器相连的波导，若干个波导沿物料托盘周向设置，波导的出口延伸至保护罩内，用于对物料托盘内的物料进行辐射；所述保护罩的顶部设有进料口及排气孔。
7.优选的，所述保护罩包括内壳和保护外壳，所述内壳及保护外壳均为下方敞口的中空壳体，所述内壳通过内壳支架设置于耐火转底及物料托盘的外侧，所述保护外壳通过外壳支架设置于内壳的外侧；所述内壳及保护外壳的顶部均设有一一对应的进料口及排气孔；所述内壳的外表面设有保温层。
8.优选的，所述内壳及保护外壳的四周底部均设有定位调节杆，用于调节内壳及保护外壳与耐火转底之间的距离。
9.优选的，所述物料托盘由耐火耐腐蚀材质制作而成，所述物料托盘的外侧设有环形的外护板、内侧设有环形的微波挡板，所述内壳及微波挡板能够将物料托盘内围成环形的炭化炉腔；所述内壳上设有若干个与微波发生器相连的温控器，用于检测炭化炉腔内的温度并控制微波发生器的功率。
10.优选的，所述保护外壳、内壳及微波挡板均为能够反射微波的材料。
11.优选的，所述内壳的底部通过迷宫式密封结构与耐火转底相连，所述迷宫式密封结构包括动密封座和静密封，所述动密封座为外侧边缘设有凸檐的环形台，所述动密封座的里侧一端与耐火转底的外壁相连、另一端延伸至内壳的外侧；所述静密封设置于动密封座内、且置于内壳的外侧，所述静密封的纵截面为倒置l形，所述静密封扣合于内壳与动密封座的交界处、且与内壳外壁相连，所述静密封的内部设有密封填料；所述动密封座的凸檐通过弹性组件与静密封的外壁抵接；所述内壳的底部与动密封座之间设有密封圈。
12.优选的，所述物料托盘的上方设有设置于内壳顶部的出料铲料器，所述出料铲料器包括对接短节及铲料板，所述对接短节的一端与螺旋出料机的进口相连、另一端与铲料板相连；所述铲料板为自上而下倾斜的弧形弯道，所述铲料板的下端能够与物料托盘的上表面抵接，用于铲除物料托盘上炭化后的物料、且随着耐火转底的旋转使其物料沿着铲料板上升至螺旋出料机的进口。
13.优选的，所述内壳顶部的进料口下端连接进料分布器，所述进料分布器用于刮匀随耐火转底旋转的物料托盘上的物料厚度。
14.优选的，所述波导为直角波导，若干个直角波导呈环形分布在内壳的顶部、且对应设置于物料托盘的上方；依次相邻的波导每三个均呈等腰三角形布置。
15.优选的，所述旋转机构包括支撑轴、定位辊轮及用于驱动耐火转底旋转的驱动部件，所述支撑轴设置于耐火转底与底座之间、且设置于耐火转底的中部；所述定位辊轮为两个以上、且周向均布于耐火转底的底部，所述定位辊轮通过调节件与耐火转底相连，用于调整耐火转底的水平度。
16.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过旋转机构驱动圆盘状耐火转底旋转，待炭化物料铺设在耐火转底四周的物料托盘内；通过物料托盘上方的若干个波导对物料进行微波辐射，利用保护罩对物料进行密封，避免微波泄漏的同时也能够保证物料加热所需温度，确保物料随耐火转底在旋转过程中实现加热炭化。本实用新型具有加热速度快、热效率高的优点，能够实现规模化作业，设备稳定性好、使用寿命长。
附图说明
17.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
18.图1是本实用新型实施例提供的一种微波转底炭化炉的结构示意图；
19.图2是本实用新型实施例中微波发生器在内壳顶部的布置示意图；
20.图3是本实用新型中迷宫式密封结构的结构示意图；
21.图4是图1中出料铲料器的左视图（分解示意图）；
22.图5是图4中出料铲料器的俯视图；
23.图中：1、保护外壳；2、排气孔；3、进料口；4、外壳支架；5、内壳支架；6、微波发生器；7、内壳；8、物料托盘；9、保温层；10、耐火转底；11、定位辊轮；12、底座；13、动密封座；14、静密封；15、定位调节杆；16、炭化炉腔；17、外护板；18、螺旋出料机；19、进料分布器；20、出料铲料器；21、微波挡板；22、检修口；23、波导；24、旋转轴；25、驱动部件。
具体实施方式
24.下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.如图1、2所示的一种微波转底炭化炉，包括圆盘状耐火转底10，所述耐火转底10设置于底座12上、且由旋转机构驱动其旋转，所述耐火转底10的上表面边缘设有用于盛装待炭化物料的物料托盘8，物料托盘可选用耐酸碱材质制作；所述物料托盘8设置于密封的保护罩内，所述物料托盘8的上方设有若干个与微波发生器6相连的波导23，若干个波导23沿物料托盘8周向设置，所述波导23的出口延伸至保护罩内，所述微波发生器6产生的微波通过波导23对物料托盘8内的物料进行辐射；所述保护罩的顶部设有进料口3及排气孔2，方便上料及加热后气体排出。待炭化物料经进料口进入保护罩内部的物料托盘内，微波经波导辐射至物料上，物料托盘随耐火转底在旋转机构的驱动下旋转，物料在旋转过程中实现加热炭化。
26.鉴于微波是介于红外和无线电波之间的电磁波谱，波长范围介于1mm～1m，频率在0.3～300ghz，用于热解技术的微波频率固定在2450mhz 或900mhz。现有技术中常用常规加热设备，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，而微波作为一种绿色高效的加热方法，可以通过在物料内部的能量耗散选择性加热物料，具有加热均匀、热效率高、清洁无污染等常规加热方式无法比拟的优点。本实用新型能够通过控制微波发系统的功率来调节物料加热温度，提高了物料的化学反应。
27.在本实用新型的一个具体实施例中，如图1、2所示，所述保护罩包括内壳7和保护外壳1，所述内壳7及保护外壳1均为下方敞口的中空壳体，所述内壳7通过内壳支架5设置于耐火转底10及物料托盘8的外侧，所述保护外壳1通过外壳支架4设置于内壳7的外侧；所述内壳7及保护外壳1的顶部均设有一一对应的进料口3及排气孔2；所述内壳7的外表面设有保温层9，保温层可选用微波专用的保温材料，诸如氧化铝多晶纤维一类的晶质陶瓷纤维。同时，在保护外壳1的侧面设有检修口22，方便检修、维护。利用内壳将物料托盘密封起来，避免外壁泄漏；借助保温层能够确保加热反应效果。利用外部的保护外壳能够对内部各部件起到保护作用。
28.进一步优化上述技术方案，如图1所示，所述内壳7及保护外壳1的四周底部均设有定位调节杆15，用于调节内壳7及保护外壳1与耐火转底10之间的距离。
29.在本实用新型的一个具体实施例中，如图1所示，所述物料托盘8由耐火耐腐蚀材质制作而成，可选用不锈钢、氮化硅、碳化硅、石英玻璃或合金钢；所述物料托盘8的外侧设有环形的外护板17、内侧设有环形的微波挡板21，所述内壳7及微波挡板21能够将物料托盘8内围成环形的炭化炉腔16；所述内壳7上设有若干个与微波发生器相连的温控器，用于检测炭化炉腔内的温度并控制微波发生器的功率。物料密封在炭化炉腔内能够充分接受微波辐射，通过温控器监控内部温度，并合理控制微波发生器的功率，保证物料的碳化反应温度，同时起到节能降耗的作用。
30.进一步优化上述技术方案，所述保护外壳1、内壳7及微波挡板21均为能够反射微波的材料，优选不锈钢材质。微波进行加热时，物料能吸收微波，并转化为热能，而不锈钢金
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)。因此，热损失极少，进而降低了设备能耗。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，形成了微波能量利用高效率的特性。
31.在本实用新型的一个具体实施例中，如图3所示，所述内壳7的底部通过迷宫式密封结构与耐火转底10相连，所述迷宫式密封结构包括动密封座13和静密封14，所述动密封座13为外侧边缘设有凸檐的环形台，所述动密封座13的里侧一端与耐火转底10的外壁相连、另一端延伸至内壳8的外侧；所述静密封14设置于动密封座13内、且置于内壳7的外侧，所述静密封14的纵截面为倒置l形，所述静密封14扣合于内壳7与动密封座13的交界处、且与内壳7外壁相连，所述静密封14的内部设有密封填料；所述动密封座13的凸檐通过弹性组件与静密封14的外壁抵接。同时，内壳7的底部与动密封座13的上表面件设有密封圈，进一步提高密封效果。其中，弹性组件包括压紧销和弹簧，压紧销贯穿动密封座的凸檐，压紧销的里侧套装弹簧，且压紧销的末端与静密封外壁抵接。动密封座随耐火转底旋转过程中，借助压紧销和弹簧将静密封压紧在内壳的外侧，实现内壳密封、避免微波外泄的目的。
32.在本实用新型的一个具体实施例中，如图1、2、4、5所示，所述物料托盘8的上方设有设置于内壳7顶部的出料铲料器20，所述出料铲料器20包括对接短节201及铲料板202，所述对接短节201的一端与螺旋出料机18的进口相连、另一端与铲料板202相连；所述铲料板202为自上而下倾斜的弧形弯道，所述铲料板202的下端能够与物料托盘8的上表面抵接，用于铲除物料托盘8上炭化后的物料、且随着耐火转底10的旋转使其物料沿着铲料板202上升至螺旋出料机18的进口，随后利用螺旋出料机将成品物料输送出去。具体制作时，可将出料铲料器通过升降机构与内壳相连。在需要出料时，将出料铲料器降至与物料托盘抵接，随着耐火转底的旋转可将物料铲起推入螺旋出料机的进口处，得以排出；在物料加热反应过程中，可将出料铲料器升起来，避免其干扰物料随耐火转底旋转。
33.在本实用新型的一个具体实施例中，如图1所示，所述内壳7顶部的进料口下端连接进料分布器19，所述进料分布器19为板状，用于刮匀随耐火转底10旋转的物料托盘8上的物料厚度。进料分布器的下端与物料托盘的宽度相匹配，可使物料均匀布满物料托盘。同理，进料分布器也通过升降机构与内壳相连。在进料过程中，将出料铲料器降至与物料托盘上物料接触，随着耐火转底的旋转可将物料的顶部抹平，使物料均匀平铺在物料托盘内；在物料加热反应过程中，可将进料分布器升起来，避免其干扰物料随耐火转底旋转。
34.在本实用新型的一个具体实施例中，如图1所示，所述旋转机构包括支撑轴24、定位辊轮11及用于驱动耐火转底10旋转的驱动部件25，所述支撑轴24设置于耐火转底10与底座12之间、且设置于耐火转底10的中部；所述定位辊轮11为两个以上、且周向均布于耐火转底10的底部，所述定位辊轮10通过调节件与耐火转底10相连，用于调整耐火转底10的水平度；所述底座12上设有与定位辊轮11相配合的环形轨道。同时，将保护外壳及内壳底部的定位调节杆15均安装在底座12上。其中，驱动部件25可选用链传动或齿轮传动，这些现有技术，在此不再赘述。
35.进一步优化上述技术方案，如图1、2所示，所述波导23为直角波导，若干个直角波导23呈环形分布在内壳7的顶部、且对应设置于物料托盘8的上方；依次相邻的波导23每三个均呈等腰三角形布置，等腰三角形的两底角为30
‑
80度，两腰长为100
‑
500mm。根据实际情
况在内壳顶部布置一圈直角波导，或布置多圈直角波导、且波导交错布置，确保物料充分受到微波辐射。波导分布的疏密程度亦可根据实际情况设定，在所需加热温度低的地方，内壳顶部的波导间距大一些；反之，波导间距小一些。采用该结构能够节能降耗；同时，也可以避免温度过高，物料发生其他副反应。
36.本实用新型在具体应用时，待炭化物料可为吸附有机废硫酸的炭，炭作为微波的“敏化剂”将高强度短脉冲微波辐射聚焦到炭表面，通过表面点位与微波能的强烈相互作用，将微波能转变为热能，从而选择性地升高某些表面点位的温度，使炭和硫酸的接触表面发生化学催化反应，把硫酸还原为二氧化硫。通过微波发生器的合理布置和控制，控制反应系统的温度和反应速率，使反应生成的二氧化硫避免还原为硫磺。
37.另外，本实用新型也应用于废盐的处理中。待炭化物料可为炭材料与废盐的混合物，通过微波的合理分布，使炭材料和废盐中的有机物吸收微波而升温，使废盐中的有机物炭化，然后再用热水溶解炭化后的盐，趁热过滤盐溶液，把有机物去除，滤液降温结晶、过滤得到不含有机物的盐，过滤后的母液升温后用于溶解炭化后的盐。
38.综上所述，本实用新型具有结构简单紧凑、物料炭化效果好的优点，利用布置在内壳顶部的直角波导对下方物料托盘上的物料进行微波辐射，物料在随耐火转底旋转过程中持续受到微波辐射，实现物料的持续加热，确保物料炭化反应更充分。本实用新型采用能够反射微波的材料的内壳、微波挡板及保护外壳在避免微波泄漏的同时，可确保微波充分辐射到物料上，同时利用保温层，起到降低能耗的目的。
39.在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受上面公开的具体实施例的限制。