包括耐火封套的热处理装置

本发明涉及一种热处理装置。

本发明还涉及这种装置在高于800℃的温度下对物质进行热处理的用途。

背景技术

工业上普遍使用的热处理装置一般包括转移构件和用于执行热处理的加热器装置。

因此，已知一种热处理装置，该热处理装置包括壳体和用于在壳体的入口与壳体的出口之间传送物质的传送装置，该传送装置包括安装成在外壳内绕旋转轴线旋转的螺杆以及用于驱动螺杆旋转的装置。该装置还包括用于通过焦耳效应加热螺杆的加热器装置。

通常将供处理的物质以分离的固体形式插入壳体的入口中。螺杆将物质连续地朝向壳体的出口驱动。由于螺杆的温度，物质随着其前进而逐渐被加热，由此使其经受热处理。

然而，这种布置并不总是使得设想在高温下进行处理成为可能。

因此，本申请人在其专利EP 2 218 300中已经提出了一种壳体，该壳体具有由耐火材料制成的内壁，螺杆构成用于加热内壁的装置，使得所述内壁本身构成用于辐射加热在壳体内部前进的分离的固体的加热器装置。

因此，这种装置促进了对分离的固体的辐射热处理。

然而，这仍不足以能够设想在非常高的温度下处理物质。

发明目的

本发明的目的在于设计一种热处理装置，该热处理装置更好地适于在非常高的温度下进行处理。

本发明的另一目的在于提出这种装置的用途。

发明内容

为了实现该目的，提供了一种用于使物质经受热处理的装置，该装置包括：

·壳体；

·用于在所述壳体的入口与所述壳体的出口之间传送物质的传送器，所述传送器包括螺杆，所述螺杆安装成在所述壳体内绕旋转轴线旋转，并且包括用于驱动所述螺杆绕所述轴线旋转的致动器；

·对所述螺杆的焦耳效应加热。

根据本发明，所述壳体包括耐火材料的封套，所述螺杆延伸穿过所述封套，所述封套成形为管，且具有遵循所述螺杆的轮廓的内表面。

由此，封套紧密地围绕螺杆的轮廓装配。因此，螺杆与封套之间的任何空间都受到限制，从而使物质所通过的封套内的热交换得以增加。

因此，本发明使物质的温度能够显著提高。

因此，借助本发明，可以在高温下、甚至在非常高的温度下作业。因此，发明人已发现，可以在高于800℃，甚至高于1000℃的温度下作业，并且更优选在高于1300℃、1500℃、甚至1800℃的温度下作业(其中，温度对应于壳体中记录的最高温度；一般在转弯处以及壳体出口附近的封套处得到该温度)。

自然地，如果期望的话，本发明同样可以很好地用于较低温度下(因此是在低于800℃的温度下)的热处理。

可选地，所述封套由耐火陶瓷制成。

可选地，所述封套为中空圆筒的形状。

可选地，封套的内半径比所述螺杆的外半径大出的值在1毫米(mm)至20mm的范围内。

可选地，封套的内半径比所述螺杆的外半径大出的值在5mm至15mm的范围内。

可选地，所述封套由相继的部段组成。

可选地，各个部段成形为彼此接合。

可选地，所述壳体包括外壳，所述外壳包围所述封套并且至少在内侧上成形为匹配所述封套的形状。

可选地，所述外壳成形为中空圆筒。

可选地，所述壳体包括围绕所述封套的由绝热材料制成的遮覆件。

本发明还涉及这种装置在高于800℃的温度下对物质进行热处理的用途。

可选地，所述装置用于对物质以及与所述物质在高于800℃的温度下分解相关联的气体进行热处理。

根据涉及具体实施例的以下描述和附图，本发明的其他特征和优点显得更清楚。

附图说明

参考附图中的各个图，附图中：

·图1是本发明的具体实施例中的热处理装置的示意性纵向剖视图；

·图2是图1中所示装置的封套的立体图；

·图3是图2中所示封套的部段的立体图；

·图4是图1中所示装置的一部分的剖视图。

具体实施方式

图1示出了本发明的具体实施例的热处理装置，其总地具有附图标记1。

在该示例中，装置1适用于使废料、例如蔬菜废料或实际上是聚合物废料气化，以便产生气体，比如是甲烷气体或实际上是二氢。自然地，该应用并非限制性的，而是装置1可用于许多其他应用。例如，可以涉及烘烤、热解、气化、脱挥发分、干燥……类似地，分离的固体可以呈粉末、颗粒、小块、纤维、薄片……的形式，并且它们可以源自植物、矿物、化学制品……。

装置1具有壳体2，该壳体2大体上沿基本水平的方向延伸并且通过支腿保持在地面上方。

在该示例中，壳体2具有大致在壳体2的第一纵向端处布置在壳体2的覆盖件中的入口4。在具体实施例中，该装置包括入口管5，该入口管5密封地连接到壳体的入口4。例如，入口管5已经连接到用于将所考虑的物质研磨、压实、挤出、熔化或粒化成分离的固体的装置，或者实际上是用于预处理所考虑的呈分离的固体形式的物质的装置。例如，预处理装置用于将所述物质加热和干燥到特定的温度和相对湿度值，或者用于使物质致密化，或者用于使物质润湿，或者用于通过部分或全部熔化而提取间隙空气。

壳体2还包括第一出口6，在该示例中，第一出口6布置在壳体2的底部中，基本上在壳体2的两个纵向端中的第二个处。在具体实施例中，该装置包括出口管7，该出口管7密封地连接到壳体的第一出口6。例如，出口管7连接到用于冷却物质的装置。

在该示例中，壳体1还包括第二出口8，该第二出口8具体是布置在壳体2的覆盖件中，基本上在壳体2的两个纵向端中的第二个处，但是其也可以位于更上游。该第二出口8用于回收可能由对分开的固体的热处理所导致的气态副产物。所涉及的气态副产物的性质取决于所涉及的处理的类型：因此它可以是气体、烟雾、蒸气、重金属……。在具体实施例中，该装置包括出口管9，该出口管9密封地连接到壳体的第二出口8。例如，出口管9连接到用于气态副产物的后处理的装置，例如以便纯化所述气态副产物。

箱体(未示出)被紧固到壳体2的每个端部。

装置1包括具有纵向轴线X的螺杆10，其安装成在壳体2内部绕所述纵向轴线X旋转。具体地，螺杆10呈螺旋线圈的形式，其在其两端中的每个处都紧固到相应的轴段11a、11b的末端；然而，这自然仅是一个示例，也可以采用任何其他螺旋类型的几何配置。

因此，严格来说，螺杆10本身不具有轴。

每个轴段11a、11b的另一端连接到在同一轴线上并且穿过相关联的箱体的轴。

每个箱体都设有用于驱动螺杆10旋转的装置，以及用于将电递送到螺杆10以使其构成焦耳效应加热器装置的装置。因此，螺杆10构成了热传递装置。

为此，构成螺杆10的大部分材料是导电的。所选的螺杆10要具有高的并且自然要高于该装置所要用于的温度的熔点。因此，可以具有由熔点高于800℃，优选地高于1500℃，更优选地高于2000℃，还更优选地高于2500℃或者甚至高于3000℃的金属制成的螺杆。为了在非常高的温度下运行，因此可以具有由耐火金属或耐火金属合金(比如钽基合金)制成的螺杆10(此时螺杆10的熔点基本上为3000℃)。

此外，如果期望在高温(通常高于800℃)或非常高的温度(通常高于1500℃)下进行热处理，则将箱体布置并连接到壳体2，以使得所述箱体内部存在的温度是与其所容纳的部件兼容的温度，并因此是远低于800℃的温度。为此，箱体可以设有热滞装置和/或通风装置(例如，散热片、一个或多个风扇、使冷却液循环……)。优选地，承载螺杆10的轴段是中空的，使得冷却流体可以在轴段内循环。

对于进一步的细节，可以参考以申请人的名义上述文件EP 2 218 300，其中更全面地描述了螺杆10的驱动和加热以及箱体和轴段的冷却。

根据本发明，壳体包括由耐火材料制成的封套12，螺杆10延伸穿过封套12。除了其直接加热与其接触的物质并纵向转移所述物质的功能外，螺杆10还加热封套12，因此封套12本身为大部分分离的固体提供辐射加热。

因为螺杆10的主体由导电材料构成并且与至少一个电源连接，所以必须规定封套12由既耐火又电绝缘的材料制成。例如，它可以由耐火混凝土或耐火陶瓷材料制成，比如是普遍用于制作炉壁的那些材料。这种材料的熔点非常高，尤其是高于2000℃。例如，封套12可以基于氧化铝(Al

在本示例中，管5、7和9同样优选地由与封套12的材料相同类型的耐火材料制成。

参考各个附图，封套12为纵向延伸的管的形状，螺杆10穿过该其中布置。因此，管状封套12周向地围绕螺杆10。

在该示例中，螺杆10也搁置在封套12的底部上。

因此，封套12呈中空圆筒的形状。

封套12的截面与螺杆10的轮廓匹配。因此，封套12的截面呈环形形状，且其内圆围绕螺杆10。

由此，限制了螺杆10与周围的封套12之间的任何间隙。

因此，这迫使由物质的部分或全部热分解产生的气体传递到螺杆10的中心并进入对应的螺旋空间，该螺旋空间由温度最高的转弯限定，从而使来自于物质的气体能够在非常高的温度下进行热处理，如该物质的固相那样。气体也从一开始就被迫使通过螺杆10的中心和螺旋空间，由此使气体在穿过壳体时在螺杆10的中心处的通过时间最大化。

由于弯圈10与封套12之间的非常狭窄的距离，故而为了从封套中逸出，气体必须沿着螺杆10的各加热弯圈之间剩余的空间流动。在螺杆的芯部中行进的该距离完成了气体的热处理。

这用于限制进入封套12的顶部高位空间中的气体的比例，结果是延长了所述气体经受热处理的持续时间。

因此，封套12成形为与螺杆10的直径尽可能紧密地装配。优选地，封套12的内半径等于螺杆10的外半径。在这种情况下，螺杆10也接触封套12的其余部分(而不仅仅是封套的底部)。螺杆10和封套12因此是同心的。

出于易于组装的原因，可能优选的是，封套12的半径略大于螺杆的半径。在这种情况下，在将螺杆搁置在封套12的底部上的情况下，螺杆10和封套12不是同心的，而是稍微偏离轴线。因此，在封套12的顶部中存在高位空间。优选地，封套12成形为使得该高位空间占据1mm至20mm，优选地5mm至15mm，更优选地5mm至10mm。

在所有情况下，封套12成形为螺杆10的真正的护套，不仅与螺杆10的形状匹配，而且靠近螺杆10。

自然地，封套12在360°上围绕螺杆10。此外，封套12至少沿着螺杆10的整个长度延伸。

优选地，封套12沿着壳体2的整个长度延伸。

例如，封套12可以通过模制制成。

如在图3和4中可以更清楚地看到的，在该示例中，封套12没有制成单件。因此，封套12由相继的部段13组成。

这尤其用于使得更容易将螺杆10布置在封套12内。此外，在部段13中的一个被损坏的情况下，这使得仅改变封套12的一部分成为可能。

这还使得封套12更容易制造。特别地，每个部段13都可以通过模制来制造。

优选地，各个部段13都彼此完全相同。

封套12通常包括三至七个部段。

优选地，各个部段13通过螺杆紧固、通过粘合剂、通过卡口紧固、通过相互接合、通过密封……而连接在一起。

优选地，各个部段13成形为能够一个在另一个后面相互接合。

这为封套12提供了良好的连续性。这特别是为封套12提供了良好的防漏性，这对于将气态副产物保持在封套12内特别有利。

此外，各个部段13的相互接合使得各个部段13能够自动地相对于彼此居中，从而有利于封套12的组装。

在该示例中，每个部段13呈圆筒状管的形式，部段13的第一端呈圆形内凹槽14，并且部段13的第二端(与第一端相反)呈圆形的延伸部15，是适于插入相邻部段13的圆形内凹槽14中。

这在各个部段13之间提供了阶梯式接合，因而提供了总体上良好的防漏性。

一旦各个部段13已经(例如通过陶瓷密封)相互接合，就可以将它们彼此紧固。

如图4中可以更清楚地看到的，在具体实施例中，壳体2具有外壳16，该外壳16包围封套12和螺杆10，并且优选地成形为与封套12的形状匹配，并因此与螺杆10的形状匹配。

因此，外壳16成形为纵向延伸的管，封套12通过该纵向延伸的管接合，该管由两个端壁封闭。承载螺杆10的轴部段11a、11b穿过所述端壁。

因此，外壳16周向地围绕封套12。自然地，外壳16以360°围绕封套12。

因此，外壳16与封套12同心。

外壳16的截面遵循封套12的轮廓。因此，外壳16的截面呈环形形状，且其内圆围绕封套12。

由此，限制了外壳16与封套12之间的任何空间。

在该示例中，外壳16包括单件。

外壳16为中空圆筒的形状。

外壳16由金属材料制成。通常，外壳16由钢、比如不锈钢制成，并且其例如是非磁性的。

在优选实施例中，外壳16和封套12不彼此接触。

因此，壳体2包括由绝热材料制成的中间遮覆件17，其在封套12与外壳16之间延伸。例如，遮覆件17由岩棉制成。

在该示例中，遮覆件17布置成使得封套12的外表面与遮覆件17的内表面接触，并且外壳16的内表面与遮覆件17的外表面接触。

因此，遮覆件17同样匹配壳体2和封套12的形状。

因此，遮覆件17是纵向延伸的管的形状，封套12通过其接合，遮覆件17本身延伸通过外壳16并且具有封闭该管的两个端壁。所述端壁是封套12的两端支承抵靠于其上的壁，并且还是承载螺杆10的轴部段11a、11b穿过其中的壁。所述端壁本身压靠于外壳16的对应端壁上。因此，遮覆件17在外壳16的整个长度上延伸，从而在两端处支承抵靠外壳16的端壁。

因此，遮覆件17周向地围绕封套12。自然地，遮覆件17以360°围绕封套12。

因此，遮覆件17与封套12同心。

遮覆件17的截面遵循外壳16和封套12的轮廓。因此，遮覆件17的截面为环形形状，其内圆围绕封套12，且其外圆被外壳16围绕。

遮覆件17为中空圆筒的形状。

在该示例中，遮覆件17是单件。

由于其大致管状的形状具有非常靠近在一起的多个层(外壳、遮覆件、封套、螺杆)，或者实际上是关于外壳16和遮覆件17以及关于遮覆件17和封套12的接触，故而壳体2具有较小尺寸。

因此，可以制作简单、通用且又紧凑的高温、甚至极高温的热处理装置1，其还几乎不消耗能量，同时能够进行各种处理。

本发明不限于上述实施例，相反，本发明覆盖使用等同手段来再现上述关键特征的任何变型。

特别地，可能是仅封套匹配螺杆的形状。壳体的外壳因此可以呈现其他形状。还可能有一种外壳，其中，仅内表面与封套的形状匹配，而其外表面不同。外壳和遮覆件和/或遮覆件和封套无需在外壳、遮覆件和/或封套的整个长度上接触。

遮覆件无需是单件的，而是可以由彼此紧固和/或紧固到封套和/或紧固到外壳的多个元件组成。还可以不用遮覆件来完成。

类似地，外壳无需是单件的。

封套可以是单件的。可能是仅封套的内表面可以与螺杆的形状匹配，而其外表面呈现其他形状。因此，封套可以是具有非圆筒形轮廓的管、即细长中空构件。

即使封套的内半径大于螺杆的内半径，封套和螺杆也可以是同心的，在这种情况下，螺杆将不会搁置在封套的底部上。尽管在该示例中物质以分离的固体的形式被插入到壳体中，但是物质也可以以某些其他形式、例如作为液体或实际上是气体被插入。同样，可以在出口处回收呈气体、液体、油、固体形式的一种或多种物质。应相应地调整壳体的入口和出口数量。

在本发明的可能的应用中，还应指出的是，热处理装置可以安装在常规热解设备的下游，以便处理来自热解部焦炭以使其进行后处理。