一种混合式电加热竖炉窑
技术领域
本发明涉及电加热炉窑领域，特别是涉及一种混合式电加热竖炉窑。
背景技术
竖炉(窑)是用于冶金、化工、建筑等行业物料加热的炉窑之一，其加热方式按热源加热位置分为外加热和内加热。
其中，外加热竖窑，其炉体一般采用金属材料以便传热，但金属材料因长期承受被加热和热传递而导致其极易被氧化损坏。外加热方式的加热温度受到炉体金属材料的限制，一般最高使用温度较低(通常小于950℃)，同时通过炉体传递热量热效率也很低，所以外加热方式的竖炉几乎不被采用。
内加热竖炉一般采用燃气、燃油、煤或煤气化加热，同时要导入空气或氧气，要求被加热物料具有一定的抗氧化性，并且对燃料带来的污染要求也不高，如石灰竖窑和水泥熟料竖窑。若被加热物料是易氧化的材料，如合金、金属材料等类型，就需要采取其它加热方式(如电加热)进行加热。但是现有技术中并没有能够采用电加热方式进行加热的内热式竖炉。
综上所述，现有的竖炉都是内加热方式，所用的热源主要是由燃气、燃油、煤或煤气化之类的燃料提供。这种竖炉在加热易氧化物料时，炉膛内需要提供还原性气氛，这就使得其使用范围受到极大的限制。
基于现有的竖炉(窑)，其主要存在结构复杂、竖炉采用燃气、燃油、煤或煤气化之类燃料加热物料时，需要保证易氧化物料处于还原气氛或真空条件下的问题，以及燃气之类加热时产生大量烟气带走大量热量，使得热效率低和环境污染严重的问题。
因此，本领域亟待提供一种结构简单的电加热竖炉窑，以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
基于现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种混合式电加热竖炉窑。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种混合式电加热竖炉窑，包括：炉体、供电系统、电阻元件加热系统和高温耐热电极系统；
所述电阻元件加热系统和所述高温耐热电极系统均设置于所述炉体内；
所述供电系统分别与所述电阻元件加热系统和所述高温耐热电极系统连接；
所述电阻元件加热系统用于对所述炉体中的待加热物料进行加热；所述高温耐热电极系统与所述待加热物料形成电流回路，所述待加热物料因自身存在电阻值，在电流通过所述待加热物料后，所述待加热物料进行自加热。
优选的，所述电阻元件加热系统包括：第一电阻元件加热单元和第二电阻元件加热单元；
所述第一电阻元件加热单元贴合在炉体炉膛的第一内表面上；所述第二电阻元件加热单元贴合于所述炉体炉膛的第二内表面上；所述第一电阻元件加热单元和第二电阻元件加热单元对称设置。
优选的，所述高温耐热电极系统包括：第一高温耐热电极单元和第二高温耐热电极单元；所述第一高温耐热电极单元贴合设置于所述炉体炉膛的第三内表面上；所述第二高温耐热电极单元贴合设置于所述炉体炉膛的第四内表面上；所述第一高温耐热电极单元和所述第二高温耐热电极单元对称设置。
优选的，所述第一电阻元件加热单元、所述第一高温耐热电极单元、所述第二电阻元件加热单元和所述第二高温耐热电极单元闭环固定，形成用于放置待加热物料的物料放置空间。
优选的，所述电阻元件加热系统还包括：第一耐高温绝缘衬体和第二耐高温绝缘衬体；
所述第一耐高温绝缘衬体包裹所述第一高温耐热电极单元；所述第二耐高温绝缘衬体包裹所述第二高温耐热电极单元；且所述第一耐高温绝缘衬体、所述第一高温耐热电极单元、第二耐高温绝缘衬体和所述第二高温耐热电极单元闭环固定，形成用于放置待加热物料的物料放置空间。
优选的，所述供电系统包括：第一供电单元和第二供电单元；
所述第一供电单元与所述电阻元件加热系统连接；所述第二供电单元与所述高温耐热电极系统连接。
优选的，所述混合式电加热竖炉窑还包括：保护通道；
所述供电系统通过所述保护通道分别与所述电阻元件加热系统和所述高温耐热电极系统连接。
优选的，所述保护通道的材质为耐热绝缘材料或隔热材料。
优选的，所述混合式电加热竖炉窑还包括：测温控制系统；
所述测温控制系统设置于所述炉体外侧；所述测温控制系统用于根据所述待加热物料的温度实时调节加热电功率和加热时间。
优选的，所述测温控制系统包括热电偶、信号传输器和电气控制柜；
所述热电偶用于检测所述炉体炉膛中所述待加热物料的温度；所述信号传输器用于将所述热电偶检测得到的温度信号传输给所述电气控制柜；所述电气控制柜用于根据所述待加热物料设置加热温度，并用于根据所述温度信号设定加热电功率和加热时间。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的混合式电加热竖炉窑，通过采用电阻元件加热系统对炉体中的待加热物料进行间接加热，采用高温耐热电极系统与待加热物料形成电流回路，待加热物料因自身存在电阻值，在电流通过待加热物料后，待加热物料进行自加热，并且电阻元件加热系统间接加热物料时，可以改变在低温阶段物料的电阻值，以适应物料自身发热的要求，进而有效地改善了电加热的综合热效率，在缩短物料加热时间的同时，提高了加热效率和生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的混合式电加热竖炉窑的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的混合式电加热竖炉窑的炉膛为正方形炉膛的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的混合式电加热竖炉窑的炉膛为长方形炉膛的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的混合式电加热竖炉窑的炉膛为圆形炉膛的结构示意图。
符号说明：
1炉体外壳，2炉体保温隔热层，3耐高温保温隔板，4电源保护衬，5高温耐磨衬板，6炉体出料系统，7供电系统，8炉体进料系统，9电阻元件加热系统，9-1第一电阻元件加热单元，9-2第二电阻元件加热单元，10测温控制系统，11高温耐热电极系统，11-1第一高温耐热电极单元，11-2第二高温耐热电极单元，11-3第一耐高温绝缘衬体，11-4第二耐高温绝缘衬体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种混合式电加热竖炉窑，以具有热效率高和结构简单的特点。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的混合式电加热竖炉窑的结构示意图，一种混合式电加热竖炉窑，包括：炉体(图1中仅示出炉体外壳1，其具体结构未示出)、供电系统7、电阻元件加热系统9和高温耐热电极系统11。
所述电阻元件加热系统9和所述高温耐热电极系统11均设置于所述炉体内。
所述供电系统7分别与所述电阻元件加热系统9和所述高温耐热电极系统 11连接。
所述电阻元件加热系统9用于对所述炉体中的待加热物料进行加热。所述高温耐热电极系统11与所述待加热物料形成电流回路，所述待加热物料因自身存在电阻值，在电流通过所述待加热物料后，所述待加热物料进行自加热。
其中，炉体由炉体外壳1、炉体保温隔热层2和耐高温保温隔板3组成。
优选的，上述电阻元件加热系统9可以包括：第一电阻元件加热单元9-1 和第二电阻元件加热单元9-2。
所述第一电阻元件加热单元9-1贴合在炉体炉膛的第一内表面上。所述第二电阻元件加热单元9-2贴合于所述炉体炉膛的第二内表面上。所述第一电阻元件加热单元9-1和第二电阻元件加热单元9-2对称设置。
此外，电阻元件加热单元由两个或两组以上的电阻发热元件、用于支撑电阻发热元件的耐火材料支架以及耐高温耐磨损热传导性好的隔板组成。
优选的，上述高温耐热电极系统11包括：第一高温耐热电极单元11-1和第二高温耐热电极单元11-2。所述第一高温耐热电极单元11-1贴合设置于所述炉体炉膛的第三内表面上。所述第二高温耐热电极单元11-2贴合设置于所述炉体炉膛的第四内表面上。所述第一高温耐热电极单元11-1和所述第二高温耐热电极单元11-2对称设置。
其中，高温耐热电极单元包括两个或两组以上的高温耐热电极。
优选的，所述第一电阻元件加热单元9-1、所述第一高温耐热电极单元 11-1、所述第二电阻元件加热单元9-2和所述第二高温耐热电极单元11-2闭环固定，形成用于放置待加热物料的物料放置空间。
优选的，上述电阻元件加热系统9还包括：第一耐高温绝缘衬体11-3和第二耐高温绝缘衬体11-4。
所述第一耐高温绝缘衬体11-3包裹所述第一电阻元件加热单元9-1。所述第二耐高温绝缘衬体11-4包裹所述第二电阻元件加热单元9-2。
优选的，所述第一耐高温绝缘衬体11-3包裹所述第一高温耐热电极单元11-1。所述第二耐高温绝缘衬体11-4包裹所述第二高温耐热电极单元11-2。且所述第一耐高温绝缘衬体11-3、所述第一高温耐热电极单元11-1、第二耐高温绝缘衬体11-4和所述第二高温耐热电极单元11-2闭环固定，形成用于放置待加热物料的物料放置空间。
优选的，上述供电系统7包括：第一供电单元和第二供电单元。
所述第一供电单元与所述电阻元件加热系统9连接。所述第二供电单元与所述高温耐热电极系统11连接。
优选的，上述混合式电加热竖炉窑还包括：保护通道。
所述供电系统7通过所述保护通道分别与所述电阻元件加热系统9和所述高温耐热电极系统11连接。
优选的，所述保护通道的材质为耐热绝缘材料或隔热材料。
优选的，所述混合式电加热竖炉窑还包括：测温控制系统10。
所述测温控制系统10设置于所述炉体外侧。所述测温控制系统10用于根据所述待加热物料的温度实时调节加热电功率和加热时间。
优选的，所述测温控制系统10包括热电偶、信号传输器和电气控制柜。本发明采用的热电偶优选为铂—铂铑热电偶。
所述热电偶用于检测所述炉体炉膛中所述待加热物料的温度。所述信号传输器用于将所述热电偶检测得到的温度信号传输给所述电气控制柜。所述电气控制柜用于根据所述待加热物料设置加热温度，并用于根据所述温度信号设定加热电功率和加热时间。
此外，在本发明提供的混合式电加热竖炉窑还包括炉体进料系统8和炉体出料系统6。其中，炉体进料系统8包括传送带、料斗和料钟。炉体出料系统 6包括传送带、闸板、顶针和液压装置。
进一步的由于加热的物料不同，所设定的加热温度不同，所要求的炉膛气氛不同，本发明提供的混合式电加热竖炉窑中各部件的选择具体如下：
1、测温控制系统10中的测温器件或装置根据炉膛加温可达到的最高温度进行选择。
2、根据炉膛所需加热温度对电阻发热元件进行选择。
3、根据待加热物料本身的加热温度对高温耐热电极进行选择。
4、根据炉膛内能承受的最高温度对耐高温保温隔板3进行选择。
5、根据物料特性和形状以及传热效率对炉膛形状和尺寸进行选择。
6、根据物料加热所需要的气氛如还原性气氛、氧化性气氛、真空、非真空等对炉膛气氛进行选择。
下面以不同形状的炉膛为例，对本发明提供的混合式电加热竖炉窑进行说明。
实施例1
炉膛为正方形(如图2所示)的混合式电加热竖炉窑、包括：炉体外壳1、炉体保温隔热层2、耐高温保温隔板3、电源保护衬4、测温控制系统10、高温耐磨衬板5、高温耐热电极系统11、电阻元件加热系统9、炉体进料系统8 和炉体出料系统6。
其中，耐热电极由一组正极和一组负极构成。电源穿过炉体上设置的保护通道与高温耐热电极连接，电极两端与电源电缆相接。工作时电源电流依次通过变压器、电缆、高温耐热电极正极端、被加热物料、高温耐热电极负极端，形成电源回路。
实施例2
炉膛为长方形(如图3所示)的混合式电加热竖炉窑，包括：炉体外壳1、炉体保温隔热层2、耐高温保温隔板3、电源保护衬4、测温控制系统10、高温耐磨衬板5、高温耐热电极系统11、电阻元件加热系统9、炉体进料系统8 和炉体出料系统6。
耐热电极由一组正极和一组负极构成。电源穿过炉体上设置的保护通道与高温耐热电极连接，电极两端与电源电缆相接。工作时电源电流依次通过变压器、电缆、高温耐热电极正极端、被加热物料、高温耐热电极负极端，形成电源回路。
实施例3
炉膛为圆形(如图4所示)的混合式电加热竖炉窑，包括：炉体外壳1、炉体保温隔热层2、耐高温保温隔板3、电源保护衬4、测温控制系统10、高温耐磨衬板5、高温耐热电极系统11、电阻元件加热系统9、炉体进料系统8 和炉体出料系统6。
耐热电极由一组正极和一组负极构成。电源穿过炉体上设置的保护通道与高温耐热电极连接，电极两端与电源电缆相接。工作时电源电流依次通过变压器、电缆、高温耐热电极正极端、被加热物料、高温耐热电极负极端，形成电源回路。
在上述实施例中，电阻元件加热系统9中所采用的电极由正极和负极构成。电极通过炉体上设置的绝缘通道引入与电阻加热元件连接，电极两端与电源电缆相连接，电源电流依次通过电缆、正电极、电阻加热元件、负电极，形成电源回路。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、因炉膛形状和密封性可以控制，所以炉膛气氛容易控制，被加热物料的种类有效拓宽。
2、炉膛温度可以在很宽的范围调节(室温—1800℃)，适应很多种物料对加热温度的需求。
3、有效改善了被加热物料低温阶段电阻率偏高或偏低、波动值大等不利于直接通电物料自身加热的缺点。
4、没有燃料加热所产生的高温烟气，减少了热量的损失，提高热效率。
5、在具有电加热结构简单、成本低廉特点的同时，能够简化整个装置结构。
6、电加热避免了燃料加热对被加热物料和环境的污染。
7、被加热物料自身直接发热，省去了热量从发热元件到物料的传热损失，提高了热效率。
8、物料自身发热受热均匀，加热物料品质容易控制。
9、物料自身直接发热，其物料本身加热温度可以高于竖炉炉膛壁所耐受的温度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
