一种60kg微波炼焦试验炉及其炼焦方法与流程

本发明属于微波炼焦技术领域，具体涉及一种60kg微波炼焦试验炉及炼焦方法。

背景技术：

传统炼焦试验炉大多是采用电加热等方式，这种加热方式存在两方面问题：一方面：电热管长期使用容易出现损坏、延长加热时间，降低加热的效率；另一方面；加热时间长，耗电量高。

采用微波加热方式，单个磁控管的输出功率为25kw，效率高，使用寿命长，无需经常更换；同时微波加热方式是从内而外加热，直接加热焦煤，使得焦煤升温速度快，时间短，节省能耗。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构设计合理的微波炼焦试验炉。本发明采用微波方式直接加热焦煤，使得焦煤快速升温，可缩短炼焦时间，同时采用里外同时加热焦煤，形成的焦炭产品均匀性好，微波加热效率高，所需的微波功率低，焦煤升温快，节约能源，环保性好。

技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

一种60kg微波炼焦试验炉，它包括微波能作用腔、安装在微波能作用腔顶部的排烟管道、设置在微波能作用腔两侧对称的空气段、与空气段相连的波导传输系统、与波导传输系统相连的微波能发生器和与微波能发生器相连的电源控制柜；

所述的微波能作用腔包括前后两个炉门；

微波能作用腔的顶部安装有测温系统；

微波能作用腔的炉膛内安装有保温系统。

作为优选方案，以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，所述排烟管道的直径为125mm。

作为优选方案，以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，所述微波能发生器通过功分器将微波能量一分为二传输给波导传输系统，然后分别从微波能作用腔的两个侧面馈入，使得微波能量均匀地作用到焦煤上。

本发明所述的一种60kg微波炼焦试验炉，波导传输系统是通过仿真软件进行仿真模拟设计，波导传输系统(2)的馈口位于空气段的左侧，与空气段通过法兰连接，两个馈口呈对称分布。馈口尺寸为300*300(mm*mm)，与馈口相连接的扩展波导的长度为520mm。扩展波导的尺寸分别两部分，其中与馈口相连接一侧的尺寸为300*300(mm*mm)，与另一侧直波导相连接的尺寸为248*124(mm*mm)。

作为优选方案，以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，空气段的顶部和底部分别留有排气口，通过排气口将空气段中的热量及时带走，避免试验炉的外壳温度高。

作为优选方案，以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，测温系统采用红外接触式传感器，可实时显示焦煤温度，测温误差范围是0％-1.3％，可保证试验中温度的准确性。

作为优选方案，以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，保温系统从内到外依次包括耐火材料、保温材料和隔热材料。保温性能好，并且能够使微波能量穿过以上材料，作用到焦煤上。保温系统可减少热量的流失，提高微波炼焦的热效率。

作为优选方案，以上所述微波能作用腔的腔板采用310s不锈钢材料，可以在1000℃高温环境下长期使用不变形。

作为优选方案，以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，所述微波能发生器的微波功率从0-25kw连续可调。可满足不同的微波加热功率。

作为优选方案，以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，所述电源控制柜上配有plc及其与plc相连的触摸显示屏。可以控制试验炉的开机、关机、调节功率等操作，触摸显示屏上可实时显示焦煤的温度及升温曲线、微波功率、氧气含量、一氧化碳含量的参数。

一种微波炼焦试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、称取焦煤颗粒60±3kg，放置在煤饼模具中，压制成煤饼；

步骤2、将煤饼和煤饼模具一起放入微波试验炉中，待调整好位置后，将煤饼模具取出，将红外接触式传感器从微波试验炉的腔板顶部插入微波试验炉的炉膛内，调整好红外接触式传感器与煤饼的距离；

步骤3、关闭微波能作用腔两侧的炉门；

步骤4、

①检查微波试验炉是否完好的接地，电路是否配接完好；

②启动电源控制柜上的微波能发生器的电源，观察plc触摸显示屏上的门开关、水流、微波门、紧急开关、冷却水温指示灯是否为绿色；

步骤5、依次开启电源控制柜上的低压、磁场、高压开关，待达到设定微波功率百分比后开始试验，微波能发生器通过功分器将微波能量一分为二传输给波导传输系统，然后分别从微波能作用腔的两个侧面馈入，使得微波能量均匀地作用到煤饼上，加热炼焦得到焦煤；

步骤6、将高温状态下的焦炭推出微波能作用腔，然后用水进行熄焦操作，得到冷却状态下的焦炭产品。

作为优选方案，以上所述的微波炼焦试验方法，所述步骤2中，红外接触式传感器与煤饼表面的距离为2～4cm。

作为优选方案，以上所述的微波炼焦试验方法，所述步骤1中原料煤的粒径为3mm以下；

作为优选方案，以上所述的微波炼焦试验方法，所述步骤1中焦煤压制成煤饼的堆密度为1.0-1.2g/cm³；煤饼的尺寸为300*500mm*360(mm*mm*mm)。

本发明中的微波炼焦试验炉，利用波导传输系统将微波能发生器中产生的微波能量穿过空气段均匀地作用到微波作用腔内，对焦煤进行均匀加热，通过测温系统实时显示焦煤的温度，炼焦过程中产生的大量烟气通过排烟管道排出，通过选择适合微波场环境下使用的保温材料而设计的内部保温系统，通过电源控制柜中的程序设定实现自动保温功能，节省炼焦时间，达到节能环保，降低能耗以及提高焦炭产量、质量的目的，可解决传统炼焦试验炉中存在的炼焦时间长、能耗高、加热元器件已损坏等问题。

有益效果：本发明提供的60kg微波炼焦试验炉与现有技术相比具有以下优点：

传统焦煤试验炉大多是采用电加热方式，这种加热方式存在两方面问题：一方面：电热管长期使用容易损坏，致使加热时间延长，炼焦效率降低；另一方面；电加热方式是通过热传导的方式炼焦，加热时间长，造成能耗较高。本发明提供的微波炼焦试验炉及炼焦试验方法，结构设计合理，采用微波方式直接加热焦煤，使得焦煤快速升温，缩短炼焦时间，同时里外同时加热焦煤，形成的焦炭产品均匀性好，微波加热效率高，所需的微波功率低，焦煤升温快，可达到节约能源的效果，同时微波磁控管使用寿命长，无需经常更换，可大大提高炼焦试验炉的可操作性和稳定性。

附图说明

图1是本发明提供的一种60kg微波炼焦试验炉的结构示意图。

图2是本发明提供的一种60kg微波炼焦试验炉的炼焦试验工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，一种60kg微波炼焦试验炉，它包括微波能作用腔4、安装在微波能作用腔4顶部的排烟管道1、设置在微波能作用腔4两侧对称的空气段3、与空气段3相连的波导传输系统2、与波导传输系统2相连的微波能发生器7和与微波能发生器7相连的电源控制柜8；

所述的微波能作用腔4包括前后两个炉门；

微波能作用腔4的顶部安装有测温系统5；微波能作用腔4的炉膛内安装有保温系统6。空气段3的顶部和底部分别留有排气口，通过排气口将空气段(3)中的热量及时带走，避免试验炉的外壳温度高。保温系统(6)从内到外依次包括耐火材料、保温材料和隔热材料。所述电源控制柜(8)上配有plc及其与plc相连的触摸显示屏。

以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，所述排烟管道1的直径为125mm。

以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，所述微波能发生器7通过功分器将微波能量一分为二传输给波导传输系统2，然后分别从微波能作用腔4的两个侧面馈入，使得微波能量均匀地作用到焦煤上。

以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，波导传输系统(2)的馈口位于空气段的左侧，与空气段通过法兰连接，两个馈口呈对称分布。馈口尺寸为300*300(mm*mm)，与馈口相连接的扩展波导的长度为520mm。扩展波导的尺寸分别两部分，其中与馈口相连接一侧的尺寸为300*300(mm*mm)，与另一侧直波导相连接的尺寸为248*124(mm*mm)。

以上所述的一种60kg微波炼焦试验炉，测温系统5采用红外接触式传感器，可实时显示焦煤温度，测温误差范围是0％-1.3％。

所述微波能发生器(7)的微波功率从0-25kw连续可调。

实施例2

如图2所示，一种微波炼焦试验方法，其包括以下步骤：

步骤1、称取焦煤颗粒60kg，放置在煤饼模具中，压制成煤饼；

步骤2、将煤饼和煤饼模具一起放入微波试验炉中，待调整好位置后，将煤饼模具取出，将红外接触式传感器从微波试验炉的腔板顶部插入微波试验炉的炉膛内，调整好红外接触式传感器与煤饼的距离为3cm；

步骤3、关闭微波能作用腔4两侧的炉门；

步骤4、

①检查微波试验炉是否完好的接地，电路是否配接完好；

②启动电源控制柜8上的微波能发生器7的电源，观察plc触摸显示屏上的门开关、水流、微波门、紧急开关、冷却水温指示灯是否为绿色；

步骤5、依次开启电源控制柜8上的低压、磁场、高压开关，待达到设定微波功率百分比后开始试验，微波能发生器7通过功分器将微波能量一分为二传输给波导传输系统2，然后分别从微波能作用腔4的两个侧面馈入，使得微波能量均匀地作用到煤饼上，加热炼焦得到焦煤；

步骤6、将高温状态下的焦炭推出微波能作用腔4，然后用水进行熄焦操作，得到冷却状态下的焦炭产品。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。