一种主辅热一体化炉体及控制方法

技术领域

本发明涉及炉窑技术领域，具体为一种主辅热一体化炉体及控制方法。

背景技术

工业炉窑又被称为热工装备，其种类繁多且形式各异。能实现加热、热处理、烧结、熔化等多种工艺用途，工业炉窑上使用的能源非常广泛，包括各类固、液、气体燃料以及电能等。如何提高热效率、降低热损失、节约能源和保护环境等都是在设计时需要考虑的问题。传统工业炉窑通常由反应腔室、燃烧设备、通风设备、输送设备四部分组成。热传递是炉体工作的基本原理，也是其技术核心。以此为基础如何提高炉窑的加热效率、降低热量损失是很多研究人员研究的重点，从各自的角度对炉窑进行了多方面的改进，目前大致上可以根据炉窑的四部分组成中反应腔室和燃烧设备的改进分为两类；针对窑室的改进主要是对炉窑空间结构和所用材料的改进，尤其是对炉窑内衬用耐火材料的选取和优化有着大量研究；针对燃烧设备的优化主要是对发热元件的不断扩充，如电炉丝、硅碳棒、二氧化钼等材料，可以根据需求选择合适的发热元件；但目前生产的炉窑中发热元件在炉窑中的位置分布不均，通常采用一根电热合金丝作为发热体，整个炉窑划分为一个温区，炉窑内部热场分布不均匀，其可靠性和精度有所降低，且炉窑内部加热体功率一定，部分需要变温加工的需求很难得到满足，温度调节困难，容易造成了热量的浪费，这就导致炉窑系统控制性能差，炉内设定温度与目标温度之间存在较大差距，且后续维修不方便；为此申请人根据炉窑的实际运用需求设计制造一种主辅热一体化炉体及控制方法，通过在炉体内划分多个温区，在温区内模块化安装主热模块和辅热模块，基于闭环负反馈原理进行的控制系统设计，能根据实际加工需求快速调节炉体内温度，满足加工生产需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种主辅热一体化炉体及控制方法，通过设置绝缘保温的炉体，在炉体内分设多个温区，在每个温区内安装均匀安装主热模块并设置主热接线引出端，在每个温区的主热模块的外侧对称排列安装辅热模块并设置辅热接线引出端；主辅热一体化炉体的控制方法为基于闭环负反馈原理进行的控制系统设计，开始加热时，不同温区的主辅热模块和辅热模块根据设定的温度进行加热工作，在加热达到设定值后主热模块停止工作，改由辅热模块根据不同温区的测量温度反馈实时进行加热工作直至温度均匀，使温区内的温度得到保持和补充，能显著提高炉体的效能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种主辅热一体化炉体及控制方法，包括主热模块、主热接线引出端、辅热模块、辅热接线引出端和绝缘保温层，所述炉体外侧有绝缘保温层，所述炉体分设多个温区，所述炉体的每个温区内均匀安装主热模块，所述炉体的每个温区外部设置主热接线引出端，所述炉体的每个温区的主热模块的外侧对称排列安装辅热模块，所述辅热模块在炉体外侧设置辅热接线引出端，所述主热接线引出端和辅热接线引出端同向。

进一步的，所述主辅热一体化炉体设置有主热模块，所述主热模块由一根电热合金丝和若干刚玉套管组成，电热合金丝在刚玉套管内。

进一步的，所述主辅热一体化炉体设置有辅热模块，所述辅热模块由多个弧形加热板组合而成，所述辅热模块对称排列安装在炉体内部。

进一步的，所述的主辅热一体化炉体的控制方法为基于闭环负反馈原理进行的控制系统设计的，具体步骤为：

步骤一、加热：炉体设备通电，打开设备开关，通过控制器设置温区目标温度，进入到升温工作状态，控制器控制主热模块工作，根据不同温区的温度逐步升温，使炉内温度迅速上升，如需要快速升温，则控制器同时控制辅热模块进入工作状态；

步骤二、保温：各温区达到目标温度后，控制器控制主热模块停止工作，此时需要保持的温度则由控制器控制辅热模块工作，控制器根据炉内实际温度反馈调节不同温区所对应辅热模块的加热功率，使炉内温度稳定并使各温区温度均匀，降低温区温度不均匀对加工带来的影响；

步骤三、补温：在炉体进出料或者添加的物料均会带来的热量损失，根据失温的不同，控制器结合实际，控制主热模块工作或辅热模块工作或主热模块加辅热模块同时工作的方式快速对损失的热量进行补充，确保温区的温度稳定，当炉内温区温度回升至目标温度时降低输出功率，再通过辅热模块工作使炉内温度保持。

步骤四、降温：炉体进行降温时，根据降温需求停止加热，主热模块和辅热模块都停止工作，此时炉体温度会快速的下降至室温，如需进行曲线降温则由辅热模块逐步递减停止工作实现。

本发明提供一种主辅热一体化炉体，通过设置绝缘保温的炉体，在炉体内分设多个温区，在每个温区内安装均匀安装主热模块并设置主热接线引出端，在每个温区的主热模块的外侧对称排列安装辅热模块并设置辅热接线引出端；主辅热一体化炉体的控制方法为基于闭环负反馈原理进行的控制系统设计，开始加热时，不同温区的主辅热模块和辅热模块根据设定的温度进行加热工作，在加热达到设定值后主辅热模块停止工作，改由辅热模块根据不同温区的测量温度反馈实时进行加热工作，使温区内的温度得到保持和补充，能显著提高炉体的效能，带来的好处是：

1、主辅热一体化炉体设置绝缘保温的炉体，在炉体内分设多个温区，能有效避免炉体内部热场不均匀的问题，使保障炉窑加热的可靠性和精度；

2、主辅热一体化炉体设置绝缘保温的炉体，在炉体内分设多个温区，在每个温区内均匀安装主热模块并设置主热接线引出端，在每个温区的主热模块的外侧对称排列安装辅热模块并设置辅热接线引出端，通过主热模块和辅热模块配合工作，能有效保持炉体内部温度，又能避免多余热能产生造成热能浪费，极大提高炉窑的效能；

3、主辅热一体化炉体设置主热模块和辅热模块，通过模块化设计，在后续的加工生产中维护维修方便，有效降低维修维护成本；

4、主辅热一体化炉体的控制方法为基于闭环负反馈原理进行的控制系统设计的，能实现炉体内温度快速升温，能通过炉体内温度反馈及时调整主热模块和辅热模块的工作状态，能快捷调节炉体内的不同温区域的温度，使炉体内的热场分部均匀。

附图说明

图1是本发明整体结构剖视示意图；

图2是本发明整体结构正视剖面结构示意图；

图3是本发明弧形加热板结构示意图。

图中标记为：1、主热模块；2、主热接线引出端；3、辅热模块；3-1、弧形加热板；4、辅热接线引出端；5、绝缘保温层。

实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1-2所示：所示为主辅热一体化炉体，包括有主热模块1、主热接线引出端2、辅热模块3、辅热接线引出端4和炉体，如图所示，所述炉体外侧有绝缘保温层5，所示炉体内部采用保温绝缘材料制作，炉体外部采用钢板制作保护层，所示炉体分设多个温区，温区根据加工物料的需求划分，所示炉体的每个温区内均匀安装主热模块1，所示主热模块1模块化设计，由一根电热合金丝和若干刚玉套管组成，电热合金丝在刚玉套管内，从炉口朝炉尾方向竖直排列，所示炉体的每个温区外部设置主热接线引出端2，所示炉体的每个温区的主热模块1的外侧对称排列安装辅热模块3，所示辅热模块3由多个弧形加热板3-1组合而成，弧形加热板3-1结构如图3所示，辅热模块3部分嵌入到炉体的绝缘保温层内，所示辅热模块3在炉体外侧设置辅热接线引出端4，所示主热接线引出端2和辅热接线引出端4同向，便于将主热接线引出端2和辅热接线引出端4的线缆连接到控制器上。

所示的主辅热一体化炉体的控制方法为基于闭环负反馈原理进行的控制系统设计的，具体步骤为：

步骤一、加热：炉体设备通电，打开设备开关，通过控制器设置温区目标温度，进入到升温工作状态，控制器控制主热模块工作，根据不同温区的温度逐步升温，使炉内温度迅速上升，如需要快速升温，则控制器同时控制辅热模块进入工作状态；

步骤二、保温：各温区达到目标温度后，控制器控制主热模块停止工作，此时需要保持的温度则由控制器控制辅热模块工作，控制器根据炉内实际温度反馈调节不同温区所对应辅热模块的加热功率，使炉内温度稳定并使各温区温度均匀，降低温区温度不均匀对加工带来的影响；

步骤三、补温：在炉体进出料或者添加的物料均会带来的热量损失，根据失温的不同，控制器结合实际，控制主热模块工作或辅热模块工作或主热模块加辅热模块同时工作的方式快速对损失的热量进行补充，确保温区的温度稳定，当炉内温区温度回升至目标温度时降低输出功率，再通过辅热模块工作使炉内温度保持。

步骤四、降温：炉体进行降温时，根据降温需求停止加热，主热模块和辅热模块都停止工作，此时炉体温度会快速的下降至室温，如需进行曲线降温则由辅热模块逐步递减停止工作实现。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。