本发明涉及的是一种利用逆螺旋式热交换实行节能热加工、作用或处理的新式烧烘窑炉。 现今工业上的各种烧烘窑炉,真可谓五花百门,然而其热利用率、生产效率的高低却是衡量其先进与否的重要标尺。本发明的目的就是在这两方面有所提高。
本发明的窑炉称为逆螺旋式窑炉,或称双螺旋窑炉,还可简称螺旋窑炉。
本发明的特征是:固体待烧烘物沿着一条逆螺旋式的通道运行;螺旋中心的炉心处设有热源;并有一整套运载固体烧烘物质的设备和动力源。
螺旋板式换热器其节能效果是显而易见的,但其只是对流体类才适用,对各种固体则无能为力。
本发明的窑炉其节能原理则是类似螺旋板式换热器,待热加工的固体物质在运载设备中沿着一条螺旋通道进入炉心,炉心部分设有热源,物质经过炉心烧烘完成后,再逆原螺旋方向而出,(故这种运行方式这里称为逆螺旋式),并将余热传递给进向的物质,这是节能的一个原因;另外,本炉窑的烟囱设在入口附近,风从出口入,能把物质烧烘后的余热迅速带走,当风进入到炉心已是热风,利于提高炉心的温度,尾热风再逆进向物质流动,不断干燥、预热待烧烘物,这又是其节能的另一原因。
还有该种窑炉的大部分外表面与外界的温差较少,故热能的散失也相对减少,这又是其节能的又一原因。
下面结合附图阅述其基本结构特征,(相同数字表示同种部件)。
由两块螺旋隔层或隔片(1)以及两侧盖或顶面(2)围出一条逆螺旋式通道(3)螺旋中心的炉心处(4)设有热源(5)待烧烘物(6)装在物料车、斗或盘(7)内,整个载物列沿着轨道或传送齿(8)由动力源减速带动驱动机构(9)驱动运送;入口处(10)一般设有阻止冷风直冲烟囱(12)的阻风门或阻风毡(11)烟囱(12)设在入口附近,烧烘后的物料从出口(13)出,进入装卸段(14)卸物后复装待烧烘料,周而复始连续生产。
分隔通道的隔层,根据不同的炉式、规模、炉温、烧烘对象等因素,可以采取不同的材料:如耐火砖、砖、石棉灰、玻纤棉、硅酸铝纤维棉、矿渣棉、珍珠岩和水泥等非金属质材,也可以用不锈钢、铝板、无锡带钢、合金、或涂有防锈层的铁板等金属制成。
热源依不同的情况可分别为:各种燃料、电热器、远红外、微波或超声波等。
阻风门有单门和活动双门之分,间断式运送的一般系用单门,(包括吊门、旁推门和双扇门)即可,连续运送的采用活动双门,两个活门是对向运动的,当一门从A处进入通道的载物列间随载物列一起运行,则另一门从B处离开通道并移向A处,如此循环下去,始终保证随时均有一门起阻风作用。双门的进出可以用吊升法或旁推法。
阻风毡则用于载物列有较完整的外形及间隙少的窑炉,毡的材料可以用耐磨擦、有弹性的毛发样质材制成,粘贴于通道内壁,并应有两个以上载物具的长度。
螺旋窑炉的基本结构可分为五种型式:
立式:隔层垂直于地面(见图1、2);
卧式:隔层平行于地面,(见图3、4);
罩式:外形是一个罩样半球,截面为扇形的通道从底部螺旋向顶部;再螺旋而出到底部,(见图5);
碗式:结构与罩式相似,只是位置倒转象碗样。
螺旋窑炉的运载烧烘物的方式又分多种:
轨道式:载物列沿着轨道运送;
吊运式:载物列吊于通道内运送;
辊道式:通道底部为辊道,载物列于其上传送;
链带式:载物列靠链条或输送带运送;
气垫式:靠气垫作用使载物列悬浮运送;
电动式:载物列与通道底部间靠电磁力驱动运送。
动力源的设置方式也可分几种:
拉式:设于出口或炉心转角处拉;
推式:设于入口或炉心转角处推;
分散固定式:分散固定设于多处;
分散活动式:分散于载物列上;
综合式:由以上两种或几种的综合。
一般动力源是由电动机、内燃机或蒸汽机等动力源经机械减速后再驱动载物列运行,运行的方式又可分为连续式及间断式两种。
其温度的控制及物料的运载均可采用自动控制的方式。
下面进一步介绍螺旋窑炉的几种具体应用。
立式结构的窑炉几种运载方式均可采用,因而动力源的设置方式也相应可以采取各种方式。
因该种形式窑炉的结构可以多种,故隔层的各种材料均可相应采用。
立式窑炉可作为烧砖、瓦、瓷窑、食品生产和物品干燥炉。
(图1)则是立式采用轨道推拉式结构的窑炉示意图(上为主视、下为俯视)。
该种窑炉的规模可大可小,一般较大型的,炉心处温度较高,隔层可用耐火砖等较耐热且较厚的材料,以利于维持较高的温度,其余隔层则可用厚度较薄、色深、粗糙外表面的导热材料为宜,以利于热交换。为了加快换热效果,隔层可适当开换热小孔或缝(15),同时烘物与隔层的间隙应少些为宜。
因该种窑炉的通道较长,应尽量避免堵塞,故热源(5)应采用液、气体燃料或电热、远红外等无灰渣热源为宜,该图为顶部加燃料的方式
为防止杂物塞道,载物列间可连接有专门的清道车清理。
动力源可设于出入口采用拉推式,两台机轮流或连续工作便可使载物列连续运行。
因窑内轨道是弧形的,故载物车的两对车轮应有一对是绕立轴活动的,以适弧线运行。
为加快烧成物的冷却及充分利用废热,提高生产率,可用鼓风机在出口处往内吹风。
观察和控制可采用工业电视和自动控制系统,简单的可采用潜望镜法或顶部设观察孔法。
图二则是立式采用吊运拖式运载的螺旋窑炉半剖结构示意图(上为正视,下为俯视)。
该种结构特点是载物运送采用吊运法,吊运机构主要由轨道(8)、滑轮(16)、吊钩以及牵引索等基本构件组成,吊具的具体形式是非常多的,图为其中一种。
该种窑炉可作为多种物品的烘干设备及食品烘炉。图中的盛料具(7)由吊架和料盘组成,这种料盘可盛面包及多种烘物。
吊载具因视具体的烧烘物的特点而可有多种不同的结构。
为方便观察炉内情况,可设有潜望镜式观察孔(17)。
卧式结构的窑炉一般适合于中小型的烘烤设备,可制食品烘炉及干燥设备。
其隔层和侧盖一般用不锈钢板、铝板、无锡带钢、或涂有防锈层的铁板、铜板和其他合金等金属材料制造。
由于用金属板材料构成,故整体显得紧凑,占空少,方便工厂成套制造、组装和运输。
热源可用远红外、微波或电热等较为清洁卫生的热源。
下面两图为卧式的两种典型结构:
(图3)为轨道拉式载运的螺旋窑炉半剖结构示意图(上为正视,下为俯视)。
螺旋轨道(8)在隔层(1)两侧,装载具是可以开闭的金属网筒排(7),其轴(21)的两端有轴承滑轮(22)沿轨道运行。
动力源带动驱动轮(9)作拉式驱动。
该种窑炉可作面包炉,因面包在炉内作园运动,故没有底面之分,故热源也就不必分底面火调节。因而特别适于制作长条园面包。
如装载具改为多层盒子排则可烘糕饼类,如改为铁条排或钩排还可以成为烧烤炉。
为方便掌握炉内情况设有观察孔(23)。
(图4)是链带拉式载运的螺旋窑炉半剖结构示意图(上为正视,下为俯视)。
其特点为链传送因两传送齿(8)间通道为直通道,故整个外形便为螺旋多边形,如四边、五边或六边形等,因载物的悬垂,为防止料盘(7)拖底,故水平通道愈长则通道应愈高,或者采取料盛底与通道间装有小滚珠或滑轮的方法减少摩擦。
托盘(7)挂在轴(18)上与链条(19)连接。靠驱动齿(9)驱动运行。
入口处有活动双门(11)以阻风,图为吊升法活门。
传送齿是用螺母(20)将其轴紧固在与侧盖(2)紧巾的加强钢板(21)上。
可设有观察孔(23)以方便掌握炉内情况。
罩式的结构适合一些要脱除固体内液体或收集其蒸汽的烘蒸设备。
(图5)是这种设备的示意图(上为正半剖图,下为俯视局部剖图)。物料(6)盛在两侧装有滚珠(24)且是网孔状侧壁的锥形料斗(7)内沿轨道运送。外面是一个球形罩(2)。
要脱除液体的料斗底部也是疏漏的,流出的液体沿分隔片流向球心处集中,蒸汽则可从“烟囱”处收集。
此种烘蒸设备可作蒸酒、化工提炼、制药萃取,物品烘干或某些需回收多余浸渗液的设备。
该种设备具有结构紧凑,液体回收率高,且能连续节能生产的特点。
碗状烘蒸设备与罩状的结构及作用大致相同,只是位置倒转,其特点是流出的液体便于碗底处收集。
以上仅是螺旋窑炉的几种典型结构的示意图,足见其应用面是相当广的,可根据具体的烧烘对象、生产的需要、条件、规模等因素,而设计出适合不同用户需要的多种结构的节能窑炉。