一种粉体微波加热装置及其使用方法
【专利摘要】一种粉体微波加热装置，该加热装置包括螺旋推料装置和加热仓；加热仓为密闭管状结构，由内管（6）与外管（10）组成；螺旋推料装置包括一端封闭的管状结构的成型锥套（5），粉体料仓（2）的出料口与设在成型锥套（5）侧壁上的进料口相连，设在在成型锥套的内腔中的螺旋推杆（4）置于成型锥套侧壁上的进料口的下方，螺旋推杆（4）的轴穿过成型锥套（5）的封闭端与电机相连，形成螺旋推料装置。本发明装置结构简单，操作方便，具备广泛通用性。
【专利说明】一种粉体微波加热装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及粉体微波加热领域，尤其涉及一种粉体微波加热装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]粉体传统加热方式是通过燃烧燃料、电阻加热等为热源，粉体获得热能温度升高是通过辐射、传导热传递方式，粉体热能传递、温度升高均是由表及里，加热慢、热效率不高、存在芯表温差。
[0003]微波加热是微波源对加热粉体施加一个交替变化的外加电场，用于工业加热的微波频率主要是915MHz、2450MHz，粉体中的极性分子在一秒内以这样的频率作摆动产生的热能是巨大的，外加电场的频率越高，极性分子摆动越快，产生的热能就越多，穿透深度就相应越小；外加电场越强，极性分子摆动振幅就越大，产生的热能就越大，所以提高磁控管的功率是提高加热强度的有效手段。被加热粉体的介电常数、介质损耗角正切值对微波穿透深度、加热强度也有重要影响。
[0004]微波加热装置广泛应用于生产、生活。家用微波炉是生活中的主要应用，一般小功率磁控管就可满足要求；工业上的应用需要大的加热功率，目前解决的办法一是:使用大功率磁控管，但是由于大功率磁控管制造难度高，价格非常昂贵；二是增加小功率磁控管数量以增加加热设备总功率，这也带来新的问题:由于各磁控管产生的微波源几乎不可能做到同相位，不能有效做到功率累积叠加，反而由于磁控管之间相互辐照导致磁控管老化加快，而且由于微波穿透深度有限对加热物的体积、形状也有诸多限制。
【发明内容】
[0005]为了实现使用若干小功率磁控管对粉体加热并实现功率累积叠加，本发明采用让粉体在流动中受到若干磁控管的微波辐照，并且通过反射管的使用将粉体进一步分隔，让粉体加热深度与微波穿透深度相一致。本发明的目的通过如下技术方案实现。
[0006]一种粉体微波加热装置，本发明特征在于，该加热装置包括螺旋推料装置和加热仓；加热仓为密闭管状结构，由内管与外管组成；螺旋推料装置包括一端封闭的管状结构的成型锥套，粉体料仓的出料口与设在成型锥套侧壁上的进料口相连，设在在成型锥套的内腔中的螺旋推杆置于成型锥套侧壁上的进料口的下方，螺旋推杆的轴穿过成型锥套的封闭端与电机相连，形成螺旋推料装置；外径尺寸小于内管内径的成型锥套的出料端穿过外管的一端伸入到内管进料端内，外径尺寸小于出料管内径的内管的出料端伸入到穿过外管另一端的出料管内；在外管上交错设有波导管，波导管开口一端穿过外管壁抵近内管外壁，波导管另一端设有加热微波源；螺旋推杆、成型锥套的中心线与加热仓中心线重合并共同构成所述加热装置设备中心线，所述加热装置设备中心线与水平面保持一角度，该角度接近但不大于待加热粉体自流角；加热仓内管与外管之间密实填充能透过微波的保温材料。
[0007]本发明沿加热装置设备中心线贯穿内管布装一根反射管，所述反射管采用能反射微波、耐高温材料制作，所述反射管一端固定于出料管管壁并穿过出料管壁伸出出料管，所述反射管另一端固定于成型锥套内壁。
[0008]本发明所述内管为直的耐高温透波陶瓷管。
[0009]本发明所述外管为直的耐高温不锈钢管，外管的横截面尺寸、长度尺寸满足所采用频率的相应微波的传输条件。
[0010]本发明所述的填充在加热仓内管与外管之间的保温材料为高密度氧化铝陶瓷纤维板。
[0011]本发明所述反射管的外壁与内管内壁之间的距离接近并且不小于被加热粉体微波穿透深度的二分之一。
[0012]本发明加热微波源至反射管外壁的距离满足入射微波与反射管反射微波同相位的条件。
[0013]本发明所述反射管为套管，中间能够穿水冷却。
[0014]本发明一种粉体微波加热装置的使用方法，粉体加热步骤为:
I)粉体制备:将破碎至< 100微米的粉体装入粉体料仓备用，粉体料仓为密闭桶体结构底部开口与螺旋推料装置进料口连通；
2 )粉体从粉体料仓进入螺旋推料装置进料口，螺旋推杆转动将粉体推送经过成型锥套进入内管，接通外管外壁布装的加热微波源电源，加热微波源发出的微波透过内管壁辐照流经内管的粉体，微波穿透粉体经反射管反射，由于加热微波源至反射管外壁距离满足入射微波与反射微波同相位，反射微波不对入射微波干扰冲抵，并且由于反射管的外壁与内管内壁之间的距离接近并且不小于加热粉体微波穿透深度的二分之一，反射微波在穿透粉体前已经全部衰竭，不对微波源产生辐照，粉体吸收微波能被快速加热；粉体移动经过内管的过程中受到多个加热微波源的辐照温度不断升高，通过调整螺旋推料装置转速控制粉体移动经过加热仓时间从而控制粉体加热温度。
[0015]一种粉体微波加热装置，包括:螺旋推料装置、加热仓；加热仓由内管与外管组成，其特征在于，内管由能透过微波、耐高温、抗热冲击的材料制成；外管由能反射微波、耐高温材料制成。
[0016]加热装置设备中心线与水平面构成的设备倾角接近并且不大于粉体自流角，内管中的粉体随时处于自流动临界状态。
[0017]加热仓外管交错开孔布装加热微波源，加热仓外管在长度方向分为若干加热段面，每一加热段面布装若干加热微波源，波导管开口抵近内管外壁。
[0018]沿加热装置设备中心线贯穿内管布装一根反射管，所述反射管由能反射微波、耐高温材料制成，其特征在于，反射管的外壁与内管内壁之间的距离接近并且不小于被加热粉体微波穿透深度的二分之一，并且每一微波源至反射管外壁的距离满足入射微波与反射微波同相位的条件。
[0019]本发明的粉体加热步骤为:
1、粉体制备:将破碎至<100微米的粉体装入粉体料仓备用，粉体料仓为密闭桶体结构底部开口与螺旋推料装置进料口连通；
2、加热装置由螺旋推料装置与加热仓组成。螺旋推料装置采用转速可调，螺旋推杆、成型锥套中心线与加热仓中心线重合并共同构成加热装置设备中心线，加热装置的螺旋推料装置一端向上抬高使加热装置设备中心线与水平面保持一设备倾角，设备倾角接近但不大于粉体自流角，让经过加热装置的粉体随时处于自流动临界状态；
加热仓为密闭管状结构，由内管与外管组成，内管为直管由能透过微波、耐高温、抗热冲击、高强度的材料制造，优选氮化硅陶瓷管，内管出料端伸入到外管出料口，螺旋推料装置的成型锥套出料端外径尺寸小于内管内径并部分伸入到内管进料端内，沿加热装置设备中心线贯穿内管内管布装反射管，所述反射管一端固定于出料管壁并伸出出料管，所述反射管为套管中间可穿水冷却保持反射管强度；所述反射管另一端固定于成型锥套，固定点留出足够粉体通过的空间；
加热仓外管为直管由反射微波、耐高温、高强度材料制造，优选耐高温不锈钢，外管的横截面尺寸、长度尺寸满足所采用频率的相应微波的传输条件，外管外壁交错开孔布装加热微波源，所述加热微波源的波导管开口抵近内管外壁，使微波源产生的微波直接辐照于通过内管的粉体；外管进料端与螺旋推料装置闭合安装，外管出料端与出料管闭合安装；加热仓内管与外管之间密实填充能透过微波、耐高温的保温材料，优选高密度氧化铝陶瓷纤维板；
粉体从粉体料仓进入螺旋推料装置进料口，螺旋推杆转动将粉体推送经过成型锥套进入加热仓内管，接通加热仓外管外壁布装的加热微波源电源，加热微波源发出的微波透过内管壁辐照流经内管的粉体，微波穿透粉体经反射管反射，由于微波源至反射管外壁距离满足入射微波与反射微波同相位，反射微波不对入射微波干扰冲抵，并且由于反射管的外壁与内管内壁之间的距离接近并且不小于加热粉体微波穿透深度的二分之一，反射微波在穿透粉体前已经全部衰竭，不对微波源产生辐照，粉体吸收微波能被快速加热；粉体移动经过内管的过程中受到多个加热微波源的辐照温度不断升高，通过调整螺旋推料装置转速控制粉体移动经过加热仓时间从而控制粉体加热温度。
[0020]本发明主要有以下优点:
1、设备倾角接近但不大于粉体自流角，让经过加热装置的粉体随时处于自流动临界状态，加热仓长度可根据加热温度的需要相应调整并布装微波源，而不必担心粉体在内管中被螺旋推杆越推越紧；
2、若干小功率磁控管布装形成若干加热段面，粉体在经过这些加热段面时受到所有微波源的辐照被加热，实现了若干小功率磁控管功率的累积叠加；
3、内管中的粉体不断移动，使粉体受热均匀，消除加热中的冷点、热点；
4、由于微波源至反射管外壁距离满足入射微波与反射微波同相位条件，反射微波不对入射微波干扰冲抵；反射管的外壁与内管内壁之间的距离接近并且不小于加热粉体微波穿透深度的二分之一，反射微波在穿透粉体前已经全部衰竭，不对微波源产生辐照，粉体吸收微波能被快速加热；
5、波导管开口抵近内管外壁，反射管定向反射入射微波，有效降低相邻及对向磁控管的相互干扰，延长磁控管的使用寿命；
6、设备具备广泛通用性，当粉体是由相关化学反应的若干物料粉体按比例组成，该装置就可作为微波化学反应装置使用；
7、设备具备广泛通用性，反射管除了可以反射微波，还可以作为气相、液相反应物输送管道，比如在制取水煤气的气化反应中反射管作为水蒸气的输送管道，该装置就可作为煤气生产装置。
[0021]下面结合附图和实施例进一步阐述本
【发明内容】
。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明结构示意图。
[0023]图1中标号为:1、粉体；2、粉体料仓；3、电机；4、螺旋推杆；5、成型锥套；6、内管；
7、加热装置设备中心线；8、水平面；9、设备倾角；10、外管；11、加热微波源；12、波导管；13、反射管；14、外管出料口；15、出料管。
【具体实施方式】
[0024]一种粉体微波加热装置，本发明特征在于，该加热装置包括螺旋推料装置和加热仓；加热仓为密闭管状结构，由内管6与外管10组成；螺旋推料装置包括一端封闭的管状结构的成型锥套5，粉体料仓2的出料口与设在成型锥套5侧壁上的进料口相连，设在在成型锥套的内腔中的螺旋推杆4置于成型锥套侧壁上的进料口的下方，螺旋推杆4的轴穿过成型锥套5的封闭端与电机相连，形成螺旋推料装置；外径尺寸小于内管6内径的成型锥套的出料端穿过外管10的一端伸入到内管6进料端内，外径尺寸小于出料管15内径的内管的出料端伸入到穿过外管10另一端的出料管15内；在外管10上交错设有波导管12，波导管12开口一端穿过外管壁抵近内管6外壁，波导管12另一端设有加热微波源11 ;螺旋推杆4、成型锥套5的中心线与加热仓中心线重合并共同构成所述加热装置设备中心线7，所述加热装置设备中心线7与水平面保持一角度，该角度接近但不大于待加热粉体自流角；加热仓内管6与外管10之间密实填充能透过微波的保温材料。
[0025]本发明沿加热装置设备中心线7贯穿内管布装一根反射管13，所述反射管13采用能反射微波、耐高温材料制作，所述反射管13—端固定于出料管15管壁并穿过出料管壁伸出出料管，所述反射管另一端固定于成型锥套5内壁。
[0026]本发明所述内管6为直的耐高温透波陶瓷管。
[0027]本发明所述外管10为直的耐高温不锈钢管，外管的横截面尺寸、长度尺寸满足所采用频率的相应微波的传输条件。
[0028]本发明所述的填充在加热仓内管6与外管10之间的保温材料为高密度氧化铝陶瓷纤维板。
[0029]本发明所述反射管13的外壁与内管6内壁之间的距离接近并且不小于被加热粉体微波穿透深度的二分之一。
[0030]本发明加热微波源11至反射管13外壁的距离满足入射微波与反射管反射微波同相位的条件。
[0031]本发明所述反射管13为套管，中间能够穿水冷却。
[0032]本发明一种粉体微波加热装置的使用方法，粉体加热步骤为:
I)粉体制备:将破碎至< 100微米的粉体I装入粉体料仓2备用，粉体料仓2为密闭桶体结构底部开口与螺旋推料装置进料口连通；
2 )粉体I从粉体料仓2进入螺旋推料装置进料口，螺旋推杆4转动将粉体I推送经过成型锥套5进入内管6，接通外管10外壁布装的加热微波源11电源，加热微波源11发出的微波透过内管壁辐照流经内管的粉体1，微波穿透粉体经反射管反射，由于加热微波源11至反射管外壁距离满足入射微波与反射微波同相位，反射微波不对入射微波干扰冲抵，并且由于反射管13的外壁与内管6内壁之间的距离接近并且不小于加热粉体微波穿透深度的二分之一，反射微波在穿透粉体前已经全部衰竭，不对微波源产生辐照，粉体I吸收微波能被快速加热；粉体I移动经过内管6的过程中受到多个加热微波源11的辐照温度不断升高，通过调整螺旋推料装置转速控制粉体移动经过加热仓时间从而控制粉体加热温度。
[0033]实施例1、
见图1，破碎至< 100微米粉体I装入矿粉料仓2备用，控制电机3转速使螺旋推杆4转速50转/分钟，螺旋推杆4转动将粉体I推送经过成型锥套5进入内管6，加热装置设备中心线7与水平面8构成的设备倾角9接近并且不大于粉体I的自流角，在内管6中的粉体I处于自流动临界状态；外管10外壁布装的加热微波源11将加热仓内管6、外管10分为6个加热段面每一加热段面布装三只1.5KW磁控管，总功率27KW，波导管12的开口抵近内管6的外壁；接通加热微波源11电源，加热微波源11发出的微波透过内管6管壁辐射粉体I，沿加热设备中心线7在内管6中贯穿布装反射管13，加热微波源11至反射管13外壁距离满足入射微波与反射微波同相位、反射管13的外壁与内管6内壁之间的距离接近并且不小于粉体微波穿透深度的二分之一，加热微波源11发出的微波穿透粉体I经反射管反射继续被粉体I吸收，在此过程中微波能转换为热能，粉体I被快速加热，被加热的粉体I移动经过外管出料口 14进入出料管15。
[0034]实施例2
见图1，破碎至< 100微米粉体I装入矿粉料仓2备用，控制电机3转速使螺旋推杆4转速80转/分钟，螺旋推杆4转动将粉体I推送经过成型锥套5进入内管6，加热装置设备中心线7与水平面8构成的设备倾角9接近并且不大于粉体I的自流角，在内管6中的粉体I处于自流动临界状态；外管10外壁布装的加热微波源11将加热仓内管6、外管10分为10个加热段面每一加热段面布装三只1.5KW磁控管，总功率45KW，波导管12的开口抵近内管6的外壁；接通加热微波源11电源，加热微波源11发出的微波透过内管6管壁辐射粉体I，沿加热设备中心线7在内管6中贯穿布装反射管13，加热微波源11至反射管13外壁距离满足入射微波与反射微波同相位、反射管13的外壁与内管6内壁之间的距离接近并且不小于粉体微波穿透深度的二分之一，加热微波源11发出的微波穿透粉体I经反射管反射继续被粉体I吸收，在此过程中微波能转换为热能，粉体I被快速加热，被加热的粉体I移动经过外管出料口 14进入出料管15。
【权利要求】
1.一种粉体微波加热装置，其特征在于，该加热装置包括螺旋推料装置和加热仓；力口热仓为密闭管状结构，由内管(6)与外管(10)组成；螺旋推料装置包括一端封闭的管状结构的成型锥套(5)，粉体料仓(2)的出料口与设在成型锥套(5)侧壁上的进料口相连，设在在成型锥套的内腔中的螺旋推杆(4)置于成型锥套侧壁上的进料口的下方，螺旋推杆(4)的轴穿过成型锥套(5)的封闭端与电机相连，形成螺旋推料装置；外径尺寸小于内管(6)内径的成型锥套的出料端穿过外管(10)的一端伸入到内管(6)进料端内，外径尺寸小于出料管(15)内径的内管的出料端伸入到穿过外管(10)另一端的出料管(15)内；在外管(10)上交错设有波导管(12)，波导管(12)开口一端穿过外管壁抵近内管(6)外壁，波导管(12)另一端设有加热微波源(11);螺旋推杆(4)、成型锥套(5)的中心线与加热仓中心线重合并共同构成所述加热装置设备中心线(7)，所述加热装置设备中心线(7)与水平面保持一角度，该角度接近但不大于待加热粉体自流角；加热仓内管(6)与外管(10)之间密实填充保温材料。
2.根据权利要求1所述的一种粉体微波加热装置，其特征在于，沿加热装置设备中心线(7)贯穿内管布装一根反射管(13)，所述反射管(13)—端固定于出料管(15)管壁并穿过出料管壁伸出出料管，所述反射管另一端固定于成型锥套(5)内壁。
3.根据权利要求1所述的一种粉体微波加热装置，其特征在于，所述内管(6)为直的耐高温透波陶瓷管。
4.根据权利要求1所述的一种粉体微波加热装置，其特征在于，所述外管(10)为直的耐高温不锈钢管，外管的横截面尺寸、长度尺寸满足所采用频率的相应微波的传输条件。
5.根据权利要求1所述的一种粉体微波加热装置，其特征在于，所述的填充在加热仓内管(6)与外管(10)之间的保温材料为高密度氧化铝陶瓷纤维板。
6.根据权利要求2所述的一种粉体微波加热装置，其特征在于，反射管(13)的外壁与内管(6)内壁之间的距离接近并且不小于被加热粉体微波穿透深度的二分之一。
7.根据权利要求2所述的一种粉体微波加热装置，其特征在于，加热微波源(11)至反射管(13)外壁的距尚满足入射微波与反射管反射微波同相位的条件。
8.根据权利要求2或6或7所述的一种粉体微波加热装置，其特征在于，所述反射管(13 )为套管，中间能够穿水冷却。
9.根据权利要求1所述的一种粉体微波加热装置的使用方法，其特征在于，粉体加热步骤为: I)粉体制备:将破碎至< 100微米的粉体(I)装入粉体料仓(2)备用，粉体料仓(2)为密闭桶体结构底部开口与螺旋推料装置进料口连通； .2 )粉体(I)从粉体料仓(2 )进入螺旋推料装置进料口，螺旋推杆(4 )转动将粉体(I)推送经过成型锥套(5)进入内管(6)，接通外管(10)外壁布装的加热微波源(11)电源，加热微波源(11)发出的微波透过内管壁辐照流经内管的粉体(1)，微波穿透粉体经反射管反射，由于加热微波源(11)至反射管外壁距离满足入射微波与反射微波同相位，反射微波不对入射微波干扰冲抵，并且由于反射管(13)的外壁与内管(6)内壁之间的距离接近并且不小于加热粉体微波穿透深度的二分之一，反射微波在穿透粉体前已经全部衰竭，不对微波源产生辐照，粉体(I)吸收微波能被快速加热；粉体(I)移动经过内管(6)的过程中受到多个加热微波源(11)的辐照温度不断升高，通过调整螺旋推料装置转速控制粉体移动经过加热仓时间从而控制粉体加热温度。
【文档编号】H05B6/80GK104470022SQ201410639097
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】王俊 申请人:王俊