[发明专利]一种连续式矿物小颗料、粉体高温工业微波煅烧炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业微波煅烧炉，具体地说是一种对碳酸盐等不吸波及弱吸波的物料进行连续式煅烧的连续式矿物小颗料、粉体高温工业微波煅烧炉。

背景技术

碳酸盐、水泥熟料、高岭土等矿物为不吸波或弱吸波性矿物，它们的熟化、分解过程均需经高温煅烧。目前，公知的煅烧分解、熟化工艺过程中现有使用炉窑有老式竖窑、新式竖窑、回转窑以及带旋风预热器的回转窑，也有尚未广泛应用的粉体悬浮煅烧炉。

老式竖窑早在19世纪20年代世界上就用来煅烧水泥，20世纪年40年代的皮江法炼镁煅白云石就是用的老式竖窑。老式竖窑结构简单，按窑体可分为直筒窑和变径窑，需直接燃煤，产生的黑烟对环境造成污染很大，而且损耗大，含大量过烧或欠烧料、料层阻力大，煅烧粒径为60-150mm，相差较大，因大块矿石从外表至内核热传导需30分钟以上的分解时间（详见河北化工学院学报1988年第一期《菱镁矿煅烧工艺条件初探》，因此物料在窑内停留时间长，产量低。

新式竖窑在是在老式竖窑基础上进行了改进，在燃料、布料方式、通风和窑体结构上加强了改进，出现了气烧、均匀布料系统、风分配装置、双体及套筒等窑型。这些技术改进很大程度上对老式竖窑存在的不足有所改善，但煅烧粒径的因素在料层阻力和物料在窑内停留时间上没有根本的改进，能耗和效率问题也没有得到根本结决。

1824年英国水泥工J阿斯普发明了间歇操作的土立窑；1883年德国狄茨世发明了连续操作的多层立窑；1885英国人兰萨姆发明了回转窑，在英、美取得专利后将它投入生产，很快获得可观的经济效益。回转窑的发明，使得水泥工业迅速发展，同时也促进了人们对回转窑应用的研究，很快回转窑被广泛应用到许多工业领域. 对比竖窑，回转窑具备机械化程度高、生产能力大、设备维护保养简单、碳酸盐煅烧活性高等优点，但是因为回转窑内物料位于回转窑的下表面，而火焰喷枪喷出的火焰的高温带位于物料的上表面，所以很大一部分热量被直接传递给了窑体内的耐火砖，另外回转窑的排烟温度也很高，通常在600℃以上，导致其热利用率不高。

新型节能型回转窑由缩短了的回转窑和安装在窑尾的竖式预热器构成，其节能原理就是利用窑尾排出的高温烟气在预热器内把物料预热至分解前温度，约600-900℃左右。随着预热器在不同领域发展又出现竖式预热器，如对白云石及石灰石等大颗粒煅烧的；还有悬浮式预热器，对水泥熟料等粉体煅烧。悬浮式预热器分立筒式和旋风式，现在立筒式预热器已趋于淘汰。竖式预热器是从上部将料在预热体内均匀预热至900℃左右，再由液压推杆将物料推回至回转窑内。水泥熟料煅烧时一般使用带旋风预热器的回转窑，利用尾气排放时所携带的大量余热，在旋风筒中热空气与分散状态下粉料颗粒快速进行热交换，以起到烘干和预热物料进行升高温度，达到节能目的。这些预热设备通常成本较大，附带设施能耗高，技术参数要求严格，如旋风筒内风速和风压一旦达不到要求就会造成生料真接进入回转窑而短路现象。

粉体悬浮煅烧炉正是利用微小颗粒的比表面积大、热交换效率高、从外表至内核热传导快的优势，使炉腔在负压作用下物料呈悬浮分散状态，高温高热空气高速流过物料表面而使其瞬间达到要求温度，但碳酸盐在分解时产生的大量二氧化碳气体会造成腔体负压变化无常而难以控制，同时后端的大量高温气固混合体的分离也消耗很多的能量。

总的来说，基本现有的煅烧设备都以煤、焦碳、煤气、天燃气、重油等高烟气污染的燃料做为热源，有高排放大气污染和高能耗两种不足，而且老式竖窑和新式竖窑因通风要求入料粒径通常在60mm以上并要求一定的颗料级配，煅烧大颗径矿石的同时也因通风需要向窑体补充了大量的冷空气而增加了热损失；而细小颗粒及粉体会因堆积而无法烧透；回转窑在处理粉体堆集时要加扬料装置和末端加旋风筒气固分离装置来收集扬尘，增加了大量能耗，并且造成设备成本大辐升高。

最近的是微波高温加热，其已经在国内外展开研究了几十年。微波高温加热在热效应方面由磁滞损耗或介电损耗等原理使极性物质从分子内部瞬时产生高温高热，研究表明纳米钨粉在微波作用下短时间内可产生2300℃以上高温。由于微波高温加热同时又无燃料燃烧需氧气及通风要求的特性，微波能被看成仅次于核能的高效能源。