一种内热式连续回转加热工艺及装置的制作方法

1.本发明涉及工业炉窑设备，尤其涉及一种内热式连续回转加热工艺及装置。


背景技术：

2.目前常规回转窑加热方式有两种：1)间接加热
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外热式；2)直接加热
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内部采用耐火材料砌筑内衬，火焰加热。
3.1)间接加热
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外热式，就是在回转筒的外部进行加热，通过管壁将热量传递给筒内的物料，由于大产量的筒体只能采用耐热钢材质，受限原因如下：首先由于壳体为耐热钢加热温度受到极大限制很难达到1200℃以上，需要高温解热的工艺就无法实现；特别是碳材料加热到1000℃以上时耐热钢筒体渗碳严重，寿命大大缩短，另外电池负极碳材料严禁铁素污染，而用耐热钢筒体就会造成铁素污染，也是需要禁止的加热方式；
4.2)直接加热—火焰加热，需要加热的材料，能够在火焰中氧化或能够燃烧的特别是附加值较高的材料就没有办法在这种回转窑中进行加热，比如碳材料的包覆及石墨的包覆炭化或近终型负极材料的高温处理。
5.申请号为201410773125.8的专利文件公开了一种“电加热连续内热式高温回转炉窑”，该炉窑是通过石墨管自发热，可以在300～2000℃连续使用。但该石墨管的供电加热方式是在石墨外部缠绕感应加热线圈，利用感应加热，感应线圈会因涡流产生热量损失，这些产生的热量要被冷却介质带走，否则感应线圈就会烧坏，降低了电能利用率。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种内热式连续回转加热工艺及装置，本发明的自热式回转装置炉温可高、可低，从几百度到上千度(2000℃以上)可以实现连续调节，被加热物料既可以是粉料也可以是颗粒料，炉内通入保护气体，呈微正压或微负压，由于能够隔绝空气特别适用于碳素材料的包覆、低温碳化、高温碳化也可以实现其它物料的加热处理。
7.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
8.一种内热式连续回转加热工艺，包括如下步骤：
9.1)物料通过螺旋加料器送入自发热石墨管回转筒中，自发热石墨管回转筒的内筒为石墨管，石墨管通过电滑环接触受电电极棒进行通电自发热，对石墨管内的物料进行加热；
10.2)回转窑从进料端到出料端整体向下倾斜，转动采用变频调速传动，物料边加热边向出料端传送；
11.3)自发热石墨管回转筒在转动的过程中，通过弹簧对受电电极棒施加恒定压力，使受电电极棒始终与电滑环保持紧密接触。
12.一种内热式连续回转加热工艺采用的装置，包括自发热石墨管回转筒、受电电极棒，所述自发热石墨管回转筒的内筒为石墨管，所述石墨管的两端连接电滑环，并通过受电电极棒通电加热。
13.还包括上料固定端、出料固定端、自适应多层密封装置、密封调心装置，所述自发热石墨管回转筒的两端分别连接上料固定端和出料固定端，在自发热石墨管回转筒与上料固定端和出料固定端的连接处设置有自适应多层密封装置，所述自适应多层密封装置通过密封调心装置调整与自发热石墨管回转筒的同心度。
14.所述出料固定端包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、插板阀、回转卸料器、卸料膨胀器，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为出料腔，所述自发热石墨管回转筒的出料端插入出料腔中，所述受电电极棒穿入出料腔与石墨管上的电滑环接触，所述出料腔底部依次设置插板阀、回转卸料器和卸料膨胀器。
15.所述上料固定端包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、螺旋加料器、下料管、插板阀，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为进料腔，所述自发热石墨管回转筒的进料端插入进料腔中，所述螺旋加料器连接自发热石墨管回转筒的进料端，所述受电电极棒穿入进料腔与石墨管上的电滑环接触，所述进料腔底部设置有下料管，下料管上安装有插板阀。
16.所述自适应多层密封装置包括柔性密封圈、石墨密封圈、外固定管、内密封管，所述内密封管通过密封调心装置连接自发热石墨管回转筒，在所述内密封管与外固定管之间延轴向设置有多层柔性密封圈，在多层柔性密封圈的最里侧设置石墨密封圈，所述外固定管连接上料固定端或出料固定端。
17.所述上料固定端和出料固定端的底部安装有滚轮和轨道，所述上料固定端和出料固定端分别通过钢丝绳连接重锤。
18.所述密封调心装置包括调距丝杠、波纹膨胀器，所述自发热石墨管回转筒与自适应多层密封装置通过调距丝杠连接，所述自发热石墨管回转筒与自适应多层密封装置之间还设置有用于密封的波纹膨胀器。
19.通过自动补偿器对所述受电电极棒施加压力，能够保持受电电极棒与电滑环之间恒定接触。
20.所述自动补偿器包括弹簧、导杆、上支架、下支架，所述导杆固定在上料固定端或出料固定端上，所述弹簧套接在导杆上，所述上支架和下支架在弹簧的两端，所述上支架与导杆固定连接，所述下支架与导杆滑动连接，所述下支架固定连接受电电极棒。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.本发明提供了一种内热式连续回转加热工艺及装置，本发明的自热式回转窑内部筒体采用石墨材质，石墨筒两端采用滑环受电，石墨管靠自身的电阻发热，根据设定炉温调节发热电功率，石墨管外侧设置耐火绝缘隔热材料，隔热材料的外侧为传动密封钢外壳，回转筒两端为装、出料端，整个炉子内部为密封环境，炉温可高、可低，从几百度到上千度(2000℃以上)可以实现连续调节，被加热物料既可以是粉料也可以是颗粒料，炉内通入保护气体，呈微正压或微负压，由于能够隔绝空气特别适用于碳素材料的包覆、低温碳化、高温碳化也可以实现其它物料的加热处理。
23.如果采用感应线圈加热，会因涡流损失产生热量，这些产生的热量要散失掉，否则感应线圈就会烧坏，因此整个感应线圈必须进行冷却，降低了电能利用率。本发明采用受电电极棒直接供电没有涡流损失，需要冷却的只是受电电极棒的直接电阻产生的热和石墨筒的局部传热的热量，热损失大大降低。
附图说明
24.图1是本发明的整体结构示意图；
25.图2是本发明的出料端的局部放大图；
26.图3是本发明的进料端的局部放大图；
27.图4是本发明的自适应多层密封装置的结构示意图。
28.图中：1-受电电极棒，2-自动补偿器，3-自适应多层密封装置，4-石墨管，5-回转窑支承辊，6-回转窑传动，7-防爆阀，8-中间装料罐，9-螺旋加料器，10-插板阀，11-回转卸料器，12-卸料波纹膨胀器，13-电滑环，14-钢结构壳体，15-耐火隔热材料层，16-观察测温孔，17-水冷管，18-石墨密封圈，19-柔性密封圈，20-冷却风喷嘴，21-内密封管，22-调距丝杠，23-波纹膨胀器，24-排气口，25-料仓卸料阀，26-波纹补偿器，27-下料管，28-供电母线，29-固定轮，30-钢丝绳，31-导向轮，32-重锤，33-导向轮立柱，34-轨道，35-滚轮，36-支撑侧架。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
30.见图1，一种内热式连续回转加热工艺，包括如下步骤：
31.1)物料通过螺旋加料器送入自发热石墨管回转筒中，自发热石墨管回转筒的内筒为石墨管，石墨管通过电滑环接触受电电极棒进行通电自发热，对石墨管内的物料进行加热；
32.2)回转窑从进料端到出料端整体向下倾斜，转动采用变频调速传动，物料边加热边向出料端传送；
33.3)自发热石墨管回转筒在转动的过程中，通过弹簧对受电电极棒施加恒定压力，使受电电极棒始终与电滑环保持紧密接触。
34.见图1-图4，一种内热式连续回转加热装置，包括自发热石墨管回转筒、受电电极棒1，所述自发热石墨管回转筒的内筒为石墨管4，所述石墨管4的两端连接电滑环13，并通过受电电极棒1通电加热。
35.还包括上料固定端、出料固定端、自适应多层密封装置3、密封调心装置，所述自发热石墨管回转筒的两端分别连接上料固定端和出料固定端，在自发热石墨管回转筒与上料固定端和出料固定端的连接处设置有自适应多层密封装置3，所述自适应多层密封装置3通过密封调心装置调整与自发热石墨管回转筒的同心度。
36.见图2，所述出料固定端包括钢结构壳体14、耐火隔热材料层15、插板阀10、回转卸料器11、卸料波纹膨胀器12，所述钢结构壳体14包裹在耐火隔热材料层15的外部，所述耐火隔热材料层15内部为出料腔，所述自发热石墨管回转筒的出料端插入出料腔中，所述受电电极棒1穿入出料腔与石墨管4上的电滑环13接触，所述出料腔底部依次设置插板阀10、回转卸料器11和卸料波纹膨胀器12。出料固定端还设置有防爆阀7和观察测温孔16。
37.见图3，所述上料固定端包括钢结构壳体14、耐火隔热材料层、螺旋加料器9、下料管27、插板阀10，所述钢结构壳体14包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为进料腔，所述自发热石墨管回转筒的进料端插入进料腔中，所述螺旋加料器9连接自发热石墨管回转筒的进料端，所述受电电极棒1穿入进料腔与石墨管4上的电滑环13接触，所述进料腔底部设置有下料管27，下料管27上安装有插板阀10。上料固定端上还设有出气口
24。螺旋加料器9从上料固定端的侧面伸入进料腔与石墨管4连接，螺旋加料器9在上料固定端外部的部分与上料固定端之间设置有波纹补偿器，用于上料密封。螺旋加料器9的进料口连接中间装料罐8，中间装料罐8底部的出料口设有插板阀10、料仓卸料阀25、波纹补偿器26。
38.见图2、图3、图4，所述自适应多层密封装置3包括柔性密封圈19、石墨密封圈18、外固定管、内密封管21，所述内密封管21通过密封调心装置连接自发热石墨管回转筒，在所述内密封管21与外固定管之间延轴向设置有多层柔性密封圈19，在多层柔性密封圈19的最里侧设置石墨密封圈18，所述外固定管通过螺栓连接上料固定端或出料固定端。
39.所述上料固定端和出料固定端的底部安装有滚轮35和轨道34，所述上料固定端和出料固定端分别通过钢丝绳30连接重锤32。在上料固定端和出料固定端的钢结构壳体上固定有固定轮29，钢丝绳的一端固定连接固定轮29，另一端绕过导向轮31连接重锤32。
40.柔性密封圈19的外侧连接外固定管，柔性密封圈19与内密封管21之间形成接触密封。石墨密封圈18的外侧连接外固定管，内侧连接内密封管21，中间为轴向接触密封面，由于长时间的工作磨损，在石墨密封圈18的轴向接触密封面处会产生间隙，通过重锤32能够使上料固定端或出料固定端带动外固定管产生位移，对轴向接触密封面的间隙进行自动微动补偿。
41.当石墨密封圈18的摩擦密封面磨损产生间隙时，自适应多层密封装置3可以使上料固定端和出料固定端在重锤32的作用下，通过滚轮在轨道上行走进行自动微动补偿磨损间隙。通过调整重锤32配重的多少对摩擦密封面施加一个恒定的压力保持密封面永远是零间隙，达到自动自适应密封的要求。
42.所述密封调心装置包括调距丝杠22、波纹膨胀器23，所述自发热石墨管回转筒与自适应多层密封装置3通过调距丝杠22连接，所述自发热石墨管回转筒与自适应多层密封装置3之间还设置有用于密封的波纹膨胀器23。
43.调距丝杠22中间为螺母，两端为正反螺纹的丝杠，通过旋拧螺母调整调距丝杠22的长度，从而调节自适应多层密封装置3与自发热石墨管回转筒之间的径向距离，在圆周方向通过丝杠的调节达到密封面筒体和回转窑同心，波纹膨胀器23起到窑内外的密封作用并且调试时可以提供位置补偿。
44.自发热石墨管回转筒筒体安装就位后进行人工密封面找正，也就是调试多层密封装置与自发热石墨管回转筒的同心度，若干个调距丝杠22起到调节同心和支承多层密封装置的作用，达到施工调试时能够调心的目的，调整完毕，将外固定管通过螺栓与上料固定端或出料固定端固定连接。
45.通过自动补偿器2对所述受电电极棒1施加压力，能够保持受电电极棒1与电滑环13之间恒定接触。受电电极棒1设置有水冷散热装置。
46.所述自动补偿器2包括弹簧、导杆、上支架、下支架，所述导杆固定在上料固定端或出料固定端上，所述弹簧套接在导杆上，所述上支架和下支架在弹簧的两端，所述上支架与导杆固定连接，所述下支架与导杆滑动连接，所述下支架固定连接受电电极棒1。受电电极棒1伸入到出料腔或进料腔，受电电极棒1与钢结构壳体14之间安装有波纹补偿器用于受电电极棒1出料腔或进料腔之间的滑动密封。
47.受电电极棒1和石墨管4通过电滑环13对其进行供电，由于石墨管4在转动过程中
会有弹跳或不同心，电滑环13和石墨管4之间就会产生间隙，电阻就会增大，就会产生电弧，会烧蚀电滑环13和石墨管4，进一步增加电阻，导致几个不良结果：电阻增加、电供不上没有加热能力、电滑环13和石墨管4寿命缩短。本发明对受电电极棒1采用弹簧平衡装置，为电滑环13和石墨管4之间施加一个恒定压力，无论是转筒弹跳或者偏心，电滑环13和石墨管4都是紧密接触，接触电阻达到最小。
48.所述自发热石墨管回转筒包括石墨管4、包裹在石墨管4外侧的耐火绝缘隔热材料层、固定在耐火绝缘隔热材料层外部的钢外壳。
49.本发明的自热式回转加热装置特别适用于碳(石墨)材料的加热处理，既没有污染，也没有氧化，还能实现高温加热。回转窑布置在一整体钢平台上呈一定倾斜角，平台角度可调，调整角度从0
°
到5
°
根据物料情况调节，传动采用变频调速，通过改变倾角和调速就可以调整回转窑传送物料的速度。