專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶微波加熱的螺旋輸送反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集微波加熱功能、物料輸送功能和物料反應(yīng)功能于一 體，通過(guò)高度的集成和采用高效微波加熱方式達(dá)到節(jié)能之目的的螺旋輸送反應(yīng)裝置。
技術(shù)背景工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要對(duì)物料進(jìn)行加熱使其發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而生成產(chǎn)品，故 而需要對(duì)物料進(jìn)行加熱。
加熱過(guò)程所用設(shè)備，按固體物料運(yùn)動(dòng)特性，可分為固定床、移動(dòng)床和流動(dòng)床幾類(lèi)； 按其所用加熱爐的形式可分為反射爐、多膛爐、豎窯、回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐、施風(fēng)爐、電熱爐等。
在本發(fā)明中我們創(chuàng)造性地使用了微波加熱，從而省去了加熱爐的空間并極大降低 了能耗。 我們知道微波加熱的原理是介電加熱。電介質(zhì)吸收微波能使介質(zhì)溫度升高，這個(gè) 過(guò)程稱(chēng)介電加熱。我們知道有些電介質(zhì)分子(如水分子)的正、負(fù)電荷重心不重合，即分 子具有偶極距，這種分子稱(chēng)偶極分子(極性分子)。當(dāng)極性分子受外電場(chǎng)作用時(shí)，偶極分子 就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)距。在高頻電場(chǎng)中一秒鐘內(nèi)極性分子要進(jìn)行上億次的換向"變極"運(yùn)動(dòng)，使分子 之間產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，引起摩擦發(fā)熱，使物料溫度升高，達(dá)到加熱目的。
微波加熱相比較其他傳統(tǒng)加熱方式的主要優(yōu)點(diǎn)有
1、加熱速度快 常規(guī)加熱如火焰、熱風(fēng)、電熱、蒸汽等，都是利用熱傳導(dǎo)的原理將熱量從被加熱物 外部傳入內(nèi)部，逐步使物體中心溫度升高，稱(chēng)之為外部加熱。要使中心部位達(dá)到所需的溫 度，需要一定的時(shí)間，導(dǎo)熱性較差的物體所需的時(shí)間就更長(zhǎng)。微波加熱是使被加熱物本身成 為發(fā)熱體，稱(chēng)之為內(nèi)部加熱方式，不需要熱傳導(dǎo)的過(guò)程，內(nèi)外同時(shí)加熱，因此能在短時(shí)間內(nèi) 達(dá)到加熱效果。
2、均勻加熱 常規(guī)加熱，為提高加熱速度，就需要升高加熱溫度，容易產(chǎn)生外焦內(nèi)生現(xiàn)象。微波
加熱時(shí)，物體各部位通常都能均勻滲透電磁波，產(chǎn)生熱量，因此均勻性大大改善。 3、節(jié)能高效 在微波加熱中，微波能只能被加熱物體吸收而生熱，加熱室內(nèi)的空氣與相應(yīng)的容 器都不會(huì)發(fā)熱，也沒(méi)有經(jīng)過(guò)其他中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，因此除少量的傳輸損耗外幾乎無(wú)其他損耗。 比一般常規(guī)加熱省電約30 % 50 % ，生產(chǎn)環(huán)境也明顯改善。
4、易于控制 微波加熱的熱慣性極小。若配用微機(jī)控制，則特別適宜于加熱過(guò)程加熱工藝的自 動(dòng)化控制。 5、選擇性加熱 微波對(duì)不同性質(zhì)的物料有不同的作用，這一點(diǎn)對(duì)干燥作業(yè)有利。因?yàn)樗肿訉?duì)微 波的吸收最好，所以含水量高的部位，吸收微波功率多于含水量較低的部位這就是選擇加 熱的特點(diǎn)。烘干木材、紙張等產(chǎn)品時(shí)，利用這一特點(diǎn)可以做到均勻加熱和均勻干燥。
值得注意的是有些物質(zhì)當(dāng)溫度愈高、吸收性愈好，造成惡性循環(huán)，出現(xiàn)局部溫度急 劇上升造成過(guò)干，甚至炭化，對(duì)這類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行微波加熱時(shí)，要注意制定合理的加熱工藝。
6、安全無(wú)害 在微波加熱、干燥中，無(wú)廢水、廢氣、廢物產(chǎn)生，也無(wú)輻射遺留物存在，其微波泄漏
也確保大大低于國(guó)家制定的安全標(biāo)準(zhǔn)，是一種十分安全無(wú)害的高新技術(shù)。 由以上材料可以看出微波加熱對(duì)于極性分子介質(zhì)是一種非常高效、快速的加熱方
式。除了極性分子介質(zhì)，還有另一類(lèi)介質(zhì)，它們基本上不吸收或很少吸收微波，如聚四氟乙
烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜塑料和玻璃、陶瓷等，它們能透過(guò)微波，而不吸收微波，這類(lèi)材料可
作為加熱用的容器或支撐物，或叫微波密封材料。 但對(duì)于金屬材料，電磁場(chǎng)不能透入內(nèi)部而是被反射出來(lái)，所以金屬材料不能吸收 微波。 正是金屬材料不吸收微波而是反射微波的這種特性，在本發(fā)明中起到了關(guān)鍵性的 倍增作用，微波發(fā)生裝置發(fā)射的微波在透過(guò)物料已經(jīng)對(duì)物料進(jìn)行加熱的情況下，剩余的微 波又被金屬制成的螺桿反射回物料，對(duì)物料進(jìn)行二次微波加熱，這對(duì)我們的加熱過(guò)程十分 有利，也是本發(fā)明的又一創(chuàng)新點(diǎn)所在。 對(duì)物料的加熱，必然涉及一個(gè)熱利用效率的問(wèn)題。當(dāng)今社會(huì)，能源日漸成為稀缺資
源，如何節(jié)能已成為社會(huì)與科技的前沿?zé)狳c(diǎn)。本發(fā)明就是針對(duì)原有加熱裝置存在的諸如加
熱時(shí)間長(zhǎng)、物料輸送效率低、連續(xù)化生產(chǎn)能力弱、熱利用效率不夠高等缺點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)，將高
效、快速的微波加熱方式和物料輸送、反應(yīng)三大功能集成至一體，發(fā)明出帶微波加熱的螺旋
輸送反應(yīng)裝置，通過(guò)高度的功能集成和采用高效的加熱方式，最大限度地減少能源消耗，實(shí)
現(xiàn)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。 本發(fā)明的技術(shù)方案是 —、該新型帶微波加熱的螺旋輸送反應(yīng)裝置由若干個(gè)獨(dú)立模塊相互連結(jié)組成，其 中單個(gè)獨(dú)立模塊由電機(jī)(D、微波發(fā)生裝置(2)、保溫層(3)、透波反應(yīng)器壁(4)、金屬螺桿 (5)、連結(jié)管(6)等部件組成； 二、微波發(fā)生裝置負(fù)責(zé)提供加熱所需微波； 三、保溫層和反應(yīng)器壁皆由透波材料制作，螺桿為金屬制品； 四、螺旋輸送反應(yīng)器中通過(guò)螺桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)物料運(yùn)動(dòng)并提供加熱反應(yīng)的發(fā)生場(chǎng)所； 五、物料在反應(yīng)器內(nèi)螺旋輸送動(dòng)并發(fā)生反應(yīng)，生成產(chǎn)品由反應(yīng)器末端排出進(jìn)入后
續(xù)工藝步驟。
其特征在于 a、反應(yīng)器設(shè)計(jì)巧妙、集微波加熱、物料輸送和反應(yīng)器三大功能于一體；
b、由微波發(fā)生裝置發(fā)射的微波提供物料反應(yīng)所需熱量； C、螺旋輸送反應(yīng)器由若干個(gè)獨(dú)立模塊相互連結(jié)組成，其中單個(gè)獨(dú)立模塊由電機(jī)、
微波發(fā)生裝置、保溫層、非金屬反應(yīng)器壁、金屬螺桿、連結(jié)管等部件組成； d、模塊化設(shè)計(jì)，螺旋輸送反應(yīng)器可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要采用不同的組合方式； e、設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、集成度高、適用范圍廣、能夠連續(xù)化生產(chǎn)，能源利用率極高，對(duì)環(huán)
境十分友好。 由于采用了上述技術(shù)方案，使本發(fā)明與已有設(shè)備、技術(shù)工藝相比具有如下優(yōu)點(diǎn)及 效果 a、通過(guò)將微波加熱功能、物料輸送功能和反應(yīng)器功能集成在單個(gè)設(shè)備內(nèi)部，達(dá)到節(jié)省能源和設(shè)備多功能化、小型化的目的。同時(shí)，單臺(tái)裝置即可實(shí)現(xiàn)從物料到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變， 大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)線的復(fù)雜程度。 b、采用高效的微波加熱方式提供反應(yīng)所需溫度條件，大大減少了能源的消耗，同 時(shí)也大大簡(jiǎn)化了整套裝置的復(fù)雜程度，提高了設(shè)備可靠性，同時(shí)節(jié)省了空間，降低了成本；
c、全新設(shè)計(jì)的螺旋輸送反應(yīng)器，能增大物料和反應(yīng)劑接觸面積并在有限的空間內(nèi) 加大物料的行走路徑，強(qiáng)化傳熱和保證反應(yīng)時(shí)間，能夠確保物料的快速反應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)物料 的大量快速輸送； d、螺旋輸送反應(yīng)器中螺桿的旋轉(zhuǎn)除了起到輸送物料的作用外還起到諸如剪切加 熱物料、充分混合物料等作用，相應(yīng)的螺桿參數(shù)和管壁參數(shù)皆可根據(jù)不同物料和反應(yīng)進(jìn)行 相應(yīng)調(diào)整，大大提高設(shè)備的通用性和適應(yīng)性； e、該設(shè)備采用物料細(xì)體輸送，螺旋輸送反應(yīng)器內(nèi)快速加熱反應(yīng)，因而能夠快速、大 量、連續(xù)性生產(chǎn)；同時(shí)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單、設(shè)備數(shù)量較少、能夠?qū)崿F(xiàn)整體大量的工業(yè)化復(fù)制；由 于整套設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)不同物料及現(xiàn)場(chǎng)條件靈活搭配設(shè)備，大大提高設(shè)備 的通用性和適應(yīng)性，市場(chǎng)前景十分廣闊。


圖1為單個(gè)帶微波發(fā)熱的螺旋輸送反應(yīng)模塊示意圖
圖2為帶微波發(fā)熱的螺旋輸送反應(yīng)裝置示意圖
具體實(shí)施例方式整套系統(tǒng)由若干個(gè)螺旋輸送反應(yīng)模塊通過(guò)連結(jié)管(6)組合而成， 單個(gè)模塊中由電機(jī)(1)提供金屬螺桿(5)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，由微波加熱裝置發(fā)射(2)的微波透 過(guò)保溫層(3)、透波反應(yīng)器壁(4)直接加熱物料，同時(shí)由于金屬螺桿(5)對(duì)微波的反射作用 使得微波的加熱作用得到加強(qiáng)，螺旋輸送反應(yīng)器通過(guò)微波的作用獲得所需溫度條件。物料 由金屬螺桿(5)帶動(dòng)被從料斗中輸出，并在整個(gè)螺旋輸送反應(yīng)器中作螺旋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到 金屬螺桿(5)的剪切和混合作用，在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)生成產(chǎn)品，隨后產(chǎn)品被排出整套反 應(yīng)裝置進(jìn)入后續(xù)工藝步驟。
實(shí)施例1 : 品位為45 %的赤鐵礦超細(xì)粉末(配相應(yīng)分?jǐn)?shù)的超細(xì)炭粉及添加劑)，經(jīng)過(guò)由四個(gè) 獨(dú)立模塊組成的反應(yīng)設(shè)備，在設(shè)備中停留時(shí)間約為2分鐘，生成鐵精粉和其他雜質(zhì)，后經(jīng)雜 質(zhì)分離和提純可得品味高達(dá)98%的鐵精粉。(采用功率為10kw，頻率為2450兆赫茲的微波 發(fā)生裝置，螺桿外徑為100mm)
實(shí)施例2 : 將高嶺土加入由兩個(gè)獨(dú)立模塊組成的反應(yīng)設(shè)備，在設(shè)備中停留時(shí)間約為1分鐘， 焙燒脫水，其結(jié)構(gòu)變得疏松多孔，得到易于進(jìn)一步加工生產(chǎn)氧化硅鋁的中間產(chǎn)品。(采用功 率為10kw，頻率為2450兆赫茲的微波發(fā)生裝置，螺桿外徑為100mm)
實(shí)施例3 : 濕法提釩過(guò)程中，細(xì)磨釩渣，經(jīng)磁選除鐵后，加鈉化劑在由四個(gè)獨(dú)立模塊組成的反 應(yīng)設(shè)備中加熱焙燒約2分鐘，渣中的三價(jià)釩氧化成五價(jià)釩。(采用功率為10kw，頻率為2450 兆赫茲的微波發(fā)生裝置，螺桿外徑為100mm) 以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種帶微波加熱的螺旋輸送反應(yīng)裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于 幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思 想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì) 本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種集微波加熱功能、物料輸送功能和物料反應(yīng)功能于一體，通過(guò)高度的集成和采用高效微波加熱方式達(dá)到節(jié)能之目的的螺旋輸送反應(yīng)裝置。其由若干獨(dú)立反應(yīng)模塊相互成一定角度連結(jié)而成；單個(gè)反應(yīng)模塊由電機(jī)(1)、微波發(fā)生裝置(2)、保溫層(3)、透波反應(yīng)器壁(4)、金屬螺桿(5)、連結(jié)管(6)等部件組成；由微波加熱裝置發(fā)射(2)的微波透過(guò)保溫層(3)、透波反應(yīng)器壁(4)直接加熱物料，同時(shí)由于金屬螺桿(5)對(duì)微波的反射作用使得微波的加熱作用得到加強(qiáng)，螺旋輸送反應(yīng)器通過(guò)微波的作用獲得所需溫度條件；物料由金屬螺桿(4)帶動(dòng)被從料斗中輸出，并在整個(gè)螺旋輸送反應(yīng)器中作螺旋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到金屬螺桿(4)的剪切和混合作用，在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)生成產(chǎn)品，隨后產(chǎn)品被排出整套反應(yīng)裝置進(jìn)入后續(xù)工藝步驟。
2. 微波發(fā)生裝置發(fā)射的微波在透過(guò)物料已經(jīng)對(duì)物料進(jìn)行加熱的情況下，剩余的微波又 被金屬制成的螺桿反射回物料，對(duì)物料進(jìn)行二次微波加熱。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于螺旋輸送反應(yīng)由多個(gè)獨(dú)立模塊串聯(lián) 或并聯(lián)組成，單個(gè)模塊由電機(jī)(1)、微波發(fā)生裝置(2)、保溫層(3)、透波反應(yīng)器壁(4)、金屬 螺桿(5)、連結(jié)管(6)等部件組成，各模塊之間相互成一定角度連結(jié)成整個(gè)反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明是一種集微波加熱功能、物料輸送功能和物料反應(yīng)功能于一體，通過(guò)高度的集成和采用高效的微波加熱方式達(dá)到節(jié)能之目的的螺旋輸送反應(yīng)裝置。反應(yīng)裝置由若干個(gè)獨(dú)立模塊以一定角度相互連結(jié)組成，其中單個(gè)模塊由電機(jī)、微波發(fā)生裝置、保溫層、透波反應(yīng)器壁、金屬螺桿、連結(jié)管等部件組成。反應(yīng)器的入口與料斗連接，物料由金屬螺桿旋轉(zhuǎn)被從料斗中卸出并在各段反應(yīng)器內(nèi)做螺旋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)完成反應(yīng)。整套設(shè)備可針對(duì)不同物料、工藝要求和現(xiàn)場(chǎng)條件采用多種方式連結(jié)成最適合的反應(yīng)裝置與已有技術(shù)相比，本發(fā)明最大優(yōu)勢(shì)是采用高效的微波加熱方式，極大的減少能源消耗，同時(shí)由于集成度高，使得設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、通用性高、適用范圍廣，環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益明顯。
文檔編號(hào)B01J19/12GK101733061SQ20081021898
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者劉海衛(wèi), 張?chǎng)? 李柏榮, 王紹華, 黃星星 申請(qǐng)人:李柏榮