一种模块化高效清洁管束式电炉

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼、危险废物处理和资源循环利用技术领域，具体涉及一种模块化高效清洁管束式电炉。

背景技术

现代冶金工业炉按热源分燃料炉、自热炉、电炉。近年来，由于电的清洁和高效，电炉技术得到了高度关注，并不断研发新型的窑炉，如感应炉、电弧炉、等离子炉、电子束炉，但主要还是处于研发和小型化应用阶段，且大规模应用一次性投资成本高。电热炉因其技术成熟、投资成本低、处理效果好，仍是目前主要的应用技术。现有技术的用于不自发热物料处理的电炉，不能够连续工作，而且物料容易堵塞，没有分段控温，不能精准控制加工，工作过程中产生的烟气直接排放到空气中，对环境造成一定的污染。

所以需要发明一种电炉，不仅可进行物料的连续加工，且该电炉电加热装置为多套独立的工作模块加热，实现了分段精准自动控制，加工作业过程密闭收集烟气，高效节能环保，可用于石灰石、白云石的煅烧、软锰矿的还原焙烧、化工废料的加热分解、工业废物的资源化处置等方面。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种模块化高效清洁管束式电炉，以解决上述背景技术中提到的问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种模块化高效清洁管束式电炉，包括管束式电炉组合系统，所述管束式电炉组合系统包括多个管束式电炉单元，多个所述管束式电炉单元上端固定连接有给料仓，所述给料仓上端设有自控布料装置，多个所述管束式电炉单元与给料仓之间设有密闭烟道，多个所述管束式电炉单元下端固定连接有降温冷却段，所述降温冷却段下端设有恒量卸料装置；多个所述管束式电炉单元包括炉管和由上而下叠加拼装在炉管上的多套工作模块，多套所述工作模块包括固定在炉管内壁上的炉管保护层和安装在炉管外壁上的加热层，所述加热层外壁上设有保温层，所述保温层外壁上设有依次设有第一功能层、第二功能层、第三功能层。

优选的，所述管束式电炉组合系统由多个管束式电炉单元阵列组合而成，可以根据产量要求无限阵列组合。

优选的，多套所述工作模块设有模块温度测控，以使其能够根据加工物料的实际情况分段监测和调节加工温度，加热温度可以是100～1650℃。

优选的，所述自控布料装置可以是胶带运输机配备的犁式卸料器、有多点卸料能力的刮板机或者圆盘给料机。

优选的，所述恒量卸料装置可以是圆盘间断卸料器，也可以是震动卸料器，通过恒量卸料装置的卸料速度控制物料在炉管内的停留时间，以达到物料充分加工的目的。

优选的，所述自控布料装置与所述给料仓中设置有音叉物位控制器且一体联锁控制，当给料仓中音叉物位控制器低位报警时，自控布料装置喂料至给料仓，高位报警时则停止喂料，以此保证了给料仓加料至炉管的连续性。

优选的，所述密闭烟道由延伸至炉管内的给料仓出料口外壁与炉管内壁之间的间隙所形成，所述密闭烟道延伸出炉管且顶部密封，所述密闭烟道远离炉管的一端两侧分别设有工艺负压引风口和自然风补偿入口，工艺负压引风口接入工艺烟气处理系统，引风机抽风使得所述炉管内始终保持负压状态，自然风补偿入口，可根据炉管内物料反应情况适当补偿氧气及自然风，工艺负压引风口收集废气，废气无外逸。

优选的，所述降温冷却段与所述加热层相连接，且降所述温冷却段外壁夹套水冷壁，所述降温冷却段外壁上部和下部分别设有冷却段排水管和冷却段给水管，水冷壁循环冷却，以达到降温炉管内加工后的物料的目的。

优选的，多个所述管束式电炉单元顶部设有环集烟罩，可集尘收烟，减少污染。

优选的，所述自控布料装置、给料仓、工作模块、模块温度测控、降温冷却段、恒量卸料装置均统一联锁自动控制，能够实现自动化控制，同时保证了管束式电炉单元和管束式电炉组合系统的生产连续性，工作效率高。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明为模块化管束式电炉，利用管束式窑炉下料不易堵塞的优点，开发一套可用于不自发热物料处理的电炉，可以连续和排出，实现连续生产，加工效率高，热利用效率高；采用多套独立的工作模块分段加热，实现物料加工过程的分段精准控温，提高加工效率；

2.本发明主要采用电热炉加热技术，利用清洁电能为热源，加工作业过程密闭集烟收尘，清洁环保，对环境友好；

3.本发明单组管束式电炉单元可阵列组合，结构简单、制造成本低、占地面积小，而且工程施工方便，后期易维护，可根据产能需要，模块化拼装，实现产能的无限扩大。

附图说明

图1为本发明管束式电炉单元结构的示意图；

图2为本发明工作模块的结构示意图；

图3为本发明管束式电炉组合系统结构示意图。

图中：100、管束式电炉单元；101、环集烟罩；102、给料仓；103、自控布料装置；104、音叉物位控制器；105、工艺负压引风口；106、自然风补偿入口；107、密闭烟道；108、模块温度测控；109、冷却段排水管；110、降温冷却段；111、冷却段给水管；112、恒量卸料装置；10、工作模块；11、炉管；12、炉管保护层；13、加热层；14、保温层；15、第一功能层；16、第二功能层；17、第三功能层；200、管束式电炉组合系统；202、物料运输；203、作业及检修平台。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-3，一种模块化高效清洁管束式电炉，包括管束式电炉组合系统200，所述管束式电炉组合系统200包括多个管束式电炉单元100，多个所述管束式电炉单元100上端固定连接有给料仓102，所述给料仓102上端设有自控布料装置103，多个所述管束式电炉单元100与给料仓102之间设有密闭烟道107，多个所述管束式电炉单元100下端固定连接有降温冷却段110，所述降温冷却段110下端设有恒量卸料装置112；多个所述管束式电炉单元100包括炉管11和由上而下叠加拼装在炉管11上的多套工作模块10，多套所述工作模块10包括固定在炉管11内壁上的炉管保护层12和安装在炉管11外壁上的加热层13，所述加热层13外壁上设有保温层14，所述保温层14外壁上设有依次设有第一功能层15、第二功能层16、第三功能层17，所述自控布料装置103、给料仓102、工作模块10、模块温度测控108、降温冷却段110、恒量卸料装置112均统一联锁自动控制，此设计结构简单，自动化控制，能够精准控温，可连续生产，热利用效率高，利用清洁能源，不仅高效而且环保。

请参阅图1，所述管束式电炉组合系统200由多个管束式电炉单元100阵列组合而成，多套所述工作模块10设有模块温度测控108，方便根据产能拼装、组合，能够分阶段进行精确控温。

请参阅图3，所述自控布料装置103可以是胶带运输机配备的犁式卸料器、有多点卸料能力的刮板机或者圆盘给料机，所述恒量卸料装置112可以是圆盘间断卸料器，也可以是震动卸料器，所述自控布料装置103与所述给料仓102中设置有音叉物位控制器且一体联锁控制，通过恒量卸料装置的卸料速度控制物料在炉管内的停留时间，以达到物料充分加工的目的，当给料仓中音叉物位控制器低位报警时，自控布料装置喂料至给料仓，高位报警时则停止喂料，保证了给料仓加料至炉管以及出炉的连续性。

请参阅图1，所述密闭烟道107由延伸至炉管内的给料仓102出料口外壁与炉管11内壁之间的间隙所形成，所述密闭烟道107延伸出炉管11且顶部密封，所述密闭烟道107远离炉管11的一端两侧分别设有工艺负压引风口105和自然风补偿入口106，多个所述管束式电炉单元100顶部设有环集烟罩101，封闭式烟道，整个过程无废烟外逸，减少环境污染。

请参阅图2，所述降温冷却段110与所述加热层13相连接，且降所述温冷却段110外壁夹套水冷壁，所述降温冷却段110外壁上部和下部分别设有冷却段排水管109，起到循环降温的作用。

本发明的具体操作方式如下：

实施例1：

一种模块化高效清洁管束式电炉对二氧化锰物料还原焙烧的过程：将二氧化锰原矿石破碎至5mm以内的颗粒状物料，通过物料运输202输送至管束式电炉单元100顶部，经自控布料装置103喂料至给料仓102，同时根据物料成分不同加入一定比例的还原剂，给料仓102内混合还原剂的物料均匀加入管束式电炉单元100的炉管11内，将管束式电炉单元100上段通过多套工作模块10升温至350℃左右，去除原料中的水分，再进入中段通过多套工作模块10升温至850℃焙烧160分钟左右，再在恒量卸料装置112的作用下使加工后物料均匀沉降至降温冷却段110冷却，冷却至80℃以下通过恒量卸料装置112连续排出。整个生产过程全部在密闭炉管11中连续完成，微量炉气经密闭烟道107通过工艺负压引风口105进入烟气处理系统，物料中水分在加工过程中全部消除，无废水产生，整个过程清洁环保。经过焙烧的物料还原率达到98％以上，浸出率达到95％以上，相比传统窑炉至少可以降低50％以上的成本，减少80％的劳动力，市场潜在开发价值巨大。

实施例2：

一种模块化高效清洁管束式电炉对白云石煅烧的加工过程：将白云石破碎至2～5mm，通过物料运输202输送至管束式电炉单元100顶部，经自控布料装置103喂料至给料仓102，给料仓102均匀加料至炉管11中，通过叠加安装的多套工作模块10控制管束式电炉单元上段温度400℃、中段温度850℃，在恒量卸料装置112的控制下保证物料在炉管11中的煅烧时间≥2h，煅烧完成后再在恒量卸料装置112的驱动下经降温冷却段110降温至80℃左右从恒量卸料装置112连续排出。煅烧完成后的白云石分解为氧化钙和氧化镁，分解率99％以上。在密闭炉管12内加工过程中产生的二氧化碳炉气通过工艺负压引风口105收集后可用于后续钙镁分离工艺。整个过程无废气外逸，无废水产生，比传统的加煤鼓空气立窑煅烧生产环境更为清洁，无燃煤炉气无需脱硫脱硝处理节约成本。且整个过程密闭加工，热量损失小，热利用率高，比传统工艺能耗降低30％以上。

上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。