CN205403481U - 一种大功率微波高温冶炼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率微波高温冶炼装置。它由微波能发生器、微波馈能***、微波能应用腔体、腔体外部冷却***、炉门推车、排气抽真空***、测温监视***和隔热保护装置组成。微波能发生器产生大功率微波能量，经过微波馈能***，进入微波能应用腔体，作用于炉门推车上的物料上；腔体外部冷却结构保证腔壁在物料升温至1500℃高温工作时的可靠性；排气抽真空***平衡腔体内部压力，腔体内可以产生负压；测温监视***测量物料及腔壁的温度，监视物料在炉内的变化；隔热保护装置为隔热保护作用。本实用新型结构设计合理，操作方便，冶炼速度快，工作效率高，加热时间短，成本低，绿色环保，安全性能好，应用范围广泛。

Description

一种大功率微波高温冶炼装置

技术领域

本发明属于微波能应用技术领域，具体涉及一种大功率微波高温冶炼装置，用于微波高温金属冶炼等工业生产。

背景技术

微波技术具有能耗低、反应时间短、操作简单、反应物产率增加等特点，引起科研机构和企业的广泛研究。自我国在红土镍铁矿上投资热情以来，随着镍铁资源的充足供应和红土矿资源价格的上涨，使得镍铁价格大幅度回落，采用传统的火法和湿法处理工艺冶炼镍铁的经济性变差，同时也存在着能耗高、污染大、不适合处理镍品位低的红土矿等缺陷。据研究表明，采用微波技术还原红土镍矿，可以将传统的冶炼工艺温度大大降低，改变了红土镍铁矿冶炼的传统工艺，不但可以提高红土镍铁矿的利用率还提高了镍铁合金的质量。微波作为一种清洁能源，替代传统的方法，符合国家节能环保产业的政策，因此采用微波技术冶炼镍铁将成为一种研究趋势。大功率微波高温冶炼装置还可以用于其它的高温试验，如钛铁矿、锰铁矿、黄铁矿等矿石的冶炼，未来煤干馏项目、固态废物焚烧、含油污泥净化项目工作温度都在300℃-1500℃范围。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种结构设计合理，操作方便，冶炼速度快，工作效率高，加热时间短，成本低，绿色环保，安全性能好的大功率微波高温冶炼装置。

技术方案，为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

一种大功率微波高温冶炼装置，它包括微波能发生器、与微波能发生器相连的微波馈能***、与微波馈能***相连的微波能应用腔体、安装在微波能应用腔体外部的腔体外部冷却***和活动安装在微波能应用腔内的炉门推车，所述的微波能应用腔体连接有排气抽真空***，微波能应用腔体的上部安装有测温监视***，微波能应用腔体外部安装有隔热保护装置。

其中微波能发生器产生大功率微波能量，经过微波馈能***，进入微波能应用腔体，作用于炉门推车上的物料；腔体外部冷却结构保证腔壁在物料升温至1500℃高温工作时的可靠性；排气抽真空***平衡腔体内部压力，腔体内可以产生负压；测温监视***测量物料及腔壁的温度，监视物料在炉内的变化；隔热保护装置为隔热保护作用，同时可做为保温框架。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的微波能发生器产生微波能功率为75kW，频率为915MHz。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的微波馈能***包括通过法兰依次连接的三端环形器、直波导、E面波导、H面波导、波导三螺钉调配器、氮化硼或氮化硅板组合和波导喇叭天线；优选水冷式波导喇叭天线；

其中三端环形器与微波能发生器相连，波导喇叭天线与微波能应用腔体连接。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的微波能应用腔体为不锈钢金属微波谐振腔；腔体顶部为拱顶或平顶；腔体后侧设有与排气抽真空***相连的排气管道；腔体顶部和侧壁设有五个抑制套筒和一个抑制法兰，抑制套筒内***有测温装置，抑制法兰上安装有摄像装置；腔体的顶部和侧壁各开有微波馈入口，微波通过波导喇叭天线从腔体的顶部和侧壁的微波馈入口馈入到微波能应用腔体内。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的腔体外部冷却***焊接在微波能应用腔体上，腔体外部冷却***包括六面水冷套及与六面水冷套相连的进水和出水管路，水冷套内焊接有用于改变水流向的隔板，各水冷套的下部设有进水口，上部设有出水口，水冷套的进水管路上设有流量阀，出水管路上设有温度阀；进水量的大小通过进水流量阀与出水温度阀调控，出水温度低于50℃。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的炉门推车包括推车，焊接在推车外侧的炉门，安装在推车上的物料支架，放置在物料支架上的坩埚；所述的炉门上设有两道密封条，一道为抑制微波泄漏的密封条，另一道为排气抽真空密封条。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的排气抽真空***包括依次相连的高压风机、排气管道和静压箱。静压箱与腔体后侧的排气管道连接。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的测温监视***包括一个非接触式红外测温仪、四个接触式热电偶测温仪和一个摄像装置。测量物料温度的红外测温范围为400～1600℃，热电偶测温范围0～1600℃，通过微波腔体顶部的两个抑制套筒***微波能应用腔体内部坩埚内的物料中。测量环境温度的热电偶测温范围为0～1100℃，分别位于微波能应用腔体侧壁与顶部。摄像***位于微波能应用腔体顶部，监视微波能应用腔体的情况及物料的变化。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的隔热保护装置对微波能应用腔体的底座进行支撑，隔热保护装置的底部设有两条金属导轨支撑炉门推车进入微波能应用腔体内部；隔热保护装置的正面设有四个炉门压紧装置，用于压紧炉门推车。隔热保护装置的各面进行覆板隔温，防止人靠近设备而被损伤，可为保温材料提供安装支撑。

有益效果：本发明提供的大功率微波高温冶炼装置与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明提供的大功率微波能发生器，可极大的降低高温金属冶炼的温度，提高冶炼速度，减少加热时间。如红土镍铁矿的冶炼温度从1700℃降到1400℃，可减少加热时间，提高冶炼的工作效率。

2、本发明提高的微波馈能***，采用三端环形器和调配波导组合，可有效降低微波能量的反射，既可提高微波能利用的效率，又可减小对微波能发生器的损害。

3、本发明采用氮化硼或氮化硅板组合，可阻挡微波能应用腔体内烟气进入波导，保证运行安全，防止打火，安全性能更高。

4、本发明采用的微波馈能***，采用顶馈和侧馈组合，可以采用单台微波能发生器馈入，也可以采用双台微波能发生器馈入，选择方式灵活，可选功率范围广，因此应用范围更加广泛。

5、本发明采用外部冷却***，可有效的降低腔体外壁的温度，省去腔体内部保温材料的应用，可解决保温材料在高温吸波，物料温度上升慢的问题，从而可大大增加微波能的利用率，节约生产成本。

6、本发明采用摄像装置，可有效的监视物料在微波高温冶炼装置内的升温变化及腔体的内部情况，有效的研究物料的特性和生产工艺。

7、本发明采用排烟抽真空***，可平衡腔体内部压力，保证物料在炉内的还原环境，同时可抽负压，增大微波高温冶炼装置的物料处理种类，应用范围更加广泛。

附图说明

图1为本发明提供的大功率微波高温冶炼装置的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

如图1所示，一种大功率微波高温冶炼装置，它包括微波能发生器(1)、与微波能发生器(1)相连的微波馈能***(2)、与微波馈能***(2)相连的微波能应用腔体(3)、安装在微波能应用腔体(3)外部的腔体外部冷却***(4)和活动安装在微波能应用腔体(3)内的炉门推车(5)，所述的微波能应用腔体(3)连接有排气抽真空***(6)，微波能应用腔体(3)的上部安装有测温监视***(7)，微波能应用腔体(3)外部安装有隔热保护装置(8)。

以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的微波能发生器(1)产生微波能功率为75kW，频率为915MHz。

以上所述的大功率微波高温冶炼装置，其特征在于，所述的微波馈能***(2)包括通过法兰依次连接的三端环形器、直波导、E面波导、H面波导、波导三螺钉调配器、氮化硼或氮化硅板组合和水冷式波导喇叭天线；三端环形器与微波能发生器相连，波导喇叭天线与微波能应用腔体(3)连接。其中三端环形器和调配波导组合，可以有效降低微波能量的反射，提高微波能利用的效率，减小对微波能发生器的损害。氮化硼或氮化硅板组合阻挡了炉膛内烟气进入波导，防止气体发生电离，保证了运行安全。

在本实施例中，微波能发生器(1)产生大功率微波能量，经过微波馈能***(3)，进入微波能应用腔体(4)，作用于炉门推车(8)的物料上；腔体外部冷却***(5)保证腔壁在物料升温至1500℃高温工作时的可靠性；排气抽真空***(2)平衡腔体内部压力及烟气含量；测温监视***(6)测量物料及腔壁的温度，监视物料在炉内的变化；外保护框架(7)为隔热保护作用。

在本实施例中，微波能应用腔(4)采用不锈钢板310S焊接，可耐高温800℃，可承担坩埚内的辐射热，后侧壁开有烟管，为防止微波加热过程中微波泄漏，出气管口处采用多孔板进行微波的防护。出气管与排气抽真空***(2)中的静压箱一侧相连，静压箱的另一侧通过排风管道连接耐高温离心风机，该风机为三角带传动，水路冷却，风叶材质为不锈钢，以免长时间工作出现风叶变形。微波能应用腔(3)顶部设置了三个测温抑制套筒和一个抑制法兰，左侧分别用于***非接触式光学红外测温(400--1600℃)和接触式硅钼测温(0--1600℃)，这样在实验同一种物料加热时，很直观地读出两组数据。右侧抑制套***热电偶测温(0-1300℃)装置，用于测量顶部环境温度。抑制法兰安装摄像装置，用于监视物料在加热中的变化。微波能应用腔(3)的左侧壁设置两个测温抑制套筒分别用于***热电偶测温(0-1300℃)装置，用于测量侧面环境温度和腔壁温度。

在本实施例中，腔体外部冷却***(4)为水冷式，每面水冷均由焊接在微波能应用腔(3)上的水冷套和有一路进水，一路出水组成。进水量的大小通过进水管道上安装的流量控制阀控制，冷水经过进水口冲水冷套的下部进入，在水冷套内“之”字形前进，充满整个水冷套，从水冷套的上部流出，通过出水管道上的温度控制阀排出，温度控制阀的温度反馈，可以控制进水量的大小。

在本实施例中，炉门推车(5)上的炉门焊接在推车上，炉门的内部焊有两道密封槽，用来安装石棉绳和氟橡胶盘根两道密封。推车上放有莫来石空心球作为支架平台，坩埚放在支架平台上且放置在中部位置，以方便非接触式光学红外测温和接触式硅钼测温都能测到。推车底部装有四个滚轮，四个滚轮限位在隔热保护装置(8)底部的推车轨道上。当上物料时拉开炉门，物料上完后推上炉门锁紧，上下物料非常方便。

在本实施例中，隔热保护装置(8)采用槽钢及H型钢焊接而成，可保证设备的稳定性，同时拥有一定的刚度。隔热保护装置(8)底部设有两条金属导轨，方便炉门推车(5)的进出，也起到支撑作用。隔热保护装置(8)的正面有四个炉门压紧装置，用于压紧炉门推车，防止微波泄漏。隔热保护装置(8)的H型钢架的外部采用不锈钢覆板，覆板内部为厚50mm的岩棉，即能隔温保护，又能美观设备外形。

Claims (9)

1.一种大功率微波高温冶炼装置，其特征在于，它包括微波能发生器(1)、与微波能发生器(1)相连的微波馈能***(2)、与微波馈能***(2)相连的微波能应用腔体(3)、安装在微波能应用腔体(3)外部的腔体外部冷却***(4)和活动安装在微波能应用腔体(3)内的炉门推车(5)，所述的微波能应用腔体(3)连接有排气抽真空***(6)，微波能应用腔体(3)的上部安装有测温监视***(7)，微波能应用腔体(3)外部安装有隔热保护装置(8)。

2.根据权利要求1所述的大功率微波高温冶炼装置，其特征在于，所述的微波能发生器(1)产生微波能功率为75kW，频率为915MHz。

3.根据权利要求1所述的大功率微波高温冶炼装置，其特征在于，所述的微波馈能***(2)包括通过法兰依次连接的三端环形器、直波导、E面波导、H面波导、波导三螺钉调配器、氮化硼或氮化硅板组合和波导喇叭天线；

三端环形器与微波能发生器相连，波导喇叭天线与微波能应用腔体(3)连接。

4.根据权利要求1所述的大功率微波高温冶炼装置，其特征在于，所述的微波能应用腔体(3)为不锈钢金属微波谐振腔；腔体顶部为拱顶或平顶；腔体后侧设有与排气抽真空***(6)相连的排气管道；腔体顶部和侧壁设有五个抑制套筒和一个抑制法兰，抑制套筒内***有测温装置，抑制法兰上安装有摄像装置；腔体的顶部和侧壁各开有微波馈入口，微波通过波导喇叭天线(2-7)从腔体的顶部和侧壁的微波馈入口馈入到微波能应用腔体(3)内。

5.根据权利要求1所述的大功率微波高温冶炼装置，其特征在于，所述的腔体外部冷却***(4)焊接在微波能应用腔体(3)上，腔体外部冷却***(4)包括水冷套及与水冷套相连的进水和出水管路，水冷套内焊接有用于改变水流向的隔板，水冷套的下部设有进水口，上部设有出水口，水冷套的进水管路上设有流量阀，出水管路上设有温度阀；进水量的大小通过进水流量阀与出水温度阀调控，出水温度低于50℃。

6.根据权利要求1所述的大功率微波高温冶炼装置，其特征在于，所述的炉门推车(5)包括推车，焊接在推车外侧的炉门，安装在推车上的物料支架，放置在物料支架上的坩埚；所述的炉门上设有两道密封条，一道为抑制微波泄漏的密封条，另一道为排气抽真空密封条。

7.根据权利要求1所述的大功率微波高温冶炼装置，其特征在于，所述的排气抽真空***(6)包括依次相连的高压风机、排气管道和静压箱。

8.根据权利要求1所述的大功率微波高温冶炼装置，其特征在于，所述的测温监视***(7)包括一个非接触式红外测温仪、四个接触式热电偶测温仪和一个摄像装置。

9.根据权利要求1所述的大功率微波高温冶炼装置，其特征在于，所述的隔热保护装置(8)对微波能应用腔体(3)的底座进行支撑，隔热保护装置(8)的底部设有两条金属导轨支撑炉门推车(5)进入微波能应用腔体(3)内部；隔热保护装置(8)的正面设有四个炉门压紧装置，用于压紧炉门推车(5)。