多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种粉体烧结系统，尤其涉及一种氧化锌烧结系统。
【背景技术】
[0002]氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。
[0003]众所周知，氧化锌可通过适当的材料设计而被赋予导电性、热电性、压电性等各种性能，为了提高这些特性，可通过烧结的方法使氧化锌形成特定的形貌。比如，氧化锌压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料，它是以氧化锌为主体，添加若干其他氧化物改性的烧结体材料，由于氧化锌压敏电阻具有非线性系数高、响应时间快、漏电流小、制造成本低廉等优点，广泛应用于电力线路、电子通信、集成电路以及其它领域。烧结是氧化锌压敏陶瓷制备中极为关键的一种工艺。烧结工艺有众多影响因素，如烧结温度、升温速率、保温时间、冷却方式、烧结方式等，它们将直接影响氧化锌压敏陶瓷的微观结构，如晶粒大小、晶粒的均匀程度、晶界结构等，进而影响其压敏电压、非线性系数等电学性能，以及抗冲击、抗老化等物化性能。因此，氧化锌的烧结装置对氧化锌压敏陶瓷的制备及生产具有十分重要的影响。
[0004]如中国专利申请公开第104406408A号揭示的一种粉体烧结装置，包括:一炉体，该炉体具有一封闭的反应腔;一第一加热系统，设置于炉体的外围，用于加热炉体;一排气系统，用于将反应腔内烧结过程中产生的热烟气排出；一第二加热系统，设置于排气系统的外围，用于加热排气系统；以及一振动系统，该振动系统位于炉体的外侧，用于使炉体振动。然而，该粉体烧结装置为引起炉体不断振动提高粉体烧结效率需要消耗较多额外能量维持振动系统振动，该粉体烧结装置包含元件较多且需各部分配合才能正常使用，该装置某部分元件出现问题则需要停止烧结进行维修，且该粉体烧结装置的结构决定该装置一次仅能进行少量粉体烧结无法满足产业需求。
[0005]又如中国专利申请公开第104218222A号揭示的一种粉体烧结系统，包括，一炉体，所述炉体具有一封闭的漏斗状反应腔;至少一个第一分散装置，设置于所述炉体的底部，用于使炉体底部的粉体离心分散，并将炉体底部的粉体甩至炉体侧壁;至少一个第二分散装置，设置于所述炉体的侧壁，用于使炉体侧壁的粉体离心分散，并将炉体侧壁的粉体甩至漏斗状反应腔内；一加热装置，设置于所述炉体的外表面;一进气装置，用于向漏斗状反应腔内输入?；て?一排气装置，用于将漏斗状反应腔内烧结过程中产生的热烟气排出；一进料装置；以及一出料装置。然而，该粉体烧结系统需要消耗较多额外能量维持第一分散装置和第二分散装置离心分散炉体内的粉体，且该粉体烧结装置的结构决定该装置一次仅能进行少量粉体烧结无法满足产业需求。
[0006]此外，现有技术已知的氧化锌粉体烧结炉采用煤作为燃料，为了防止煤灰混入氧化锌烧结料中影响产品的成色和品质，现有技术的烧结炉采用了碳化硅筒，煤在筒内燃烧，氧化锌在筒外烧结，由此导致热效率非常低。
[0007]因此，提供一种能够提高氧化锌粉体烧结效率、减少能源消耗的氧化锌烧结系统是业内急需解决的问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其能够利用清洁无污染的生物质料分别在燃烧炉和气化炉产生的高温作用下实现氧化锌的同步大量烧结。
[0009]根据本发明的一个方面，提供一种多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其包括高温燃烧炉以及高温气化炉。高温燃烧炉包括燃烧炉炉体、设置于燃烧炉炉体内部的炉胆、设置于燃烧炉炉体的顶壁的第一混合料入口、设置于燃烧炉炉体的侧壁的至少一个助燃气入口、设置于燃烧炉炉体的侧壁的至少一个燃气入口、设置于燃烧炉炉体的侧壁的高温烟气出口、以及设置于燃烧炉炉体的底部的第一烧结料出口。其中，炉胆包括锥形部以及自燃烧炉炉体的顶壁围绕第一混合料入口向燃烧炉炉体内部延伸的筒状部，锥形部的一端与筒状部的末端相连且锥形部的另一端连接至燃烧炉炉体的内壁以将燃烧炉炉体内部分隔为位于锥形部下方的灼烧区、位于筒状部内部的中心通道区、以及位于筒状部的外壁与燃烧炉炉体的内壁之间的混合燃烧区，高温烟气出口邻近锥形部设置于燃烧炉炉体的侧壁上对应于灼烧区的区域，至少一个助燃气入口和至少一个燃气入口间隔设置于燃烧炉炉体的侧壁上对应于混合燃烧区的区域，并且，筒状部的筒壁上设有若干火焰喷孔。高温气化炉包括气化炉炉体、设置于气化炉炉体内部并将气化炉炉体内部分隔为位于中上部的气化室和位于下部的风室的筛板、设置于气化炉炉体的顶壁的第二混合料入口、邻近气化炉炉体的顶壁设于气化炉炉体的侧壁的生物质气出口、间隔设置于气化炉炉体的风室的室壁上的水蒸汽入口和空气入口、以及设置于气化炉炉体的风室的底部的第二烧结料出口。其中，高温气化炉的生物质气出口通过生物质气管线与高温燃烧炉的至少一个燃气入口相连，以将高温气化炉内气化产生的生物质气输送至高温燃烧炉的混合燃烧区内与来自至少一个助燃气入口的助燃气混合燃烧并且产生的火焰经由炉胆的若干火焰喷孔喷射至中心通道区内，使得来自第一混合料入口的第一混合料在中心通道区内燃烧后落入灼烧区烧结。
[0010]其中，至少一个助燃气入口包括沿燃烧炉炉体的纵向间隔设置于侧壁上对应于混合燃烧区的区域的至少二个助燃空气入口以及至少一个烟气入口。
[0011 ] 可选择地，高温气化炉的空气入口设置于风室的侧壁上，水蒸汽入口设置于风室的底壁，第二烧结料出口邻近风室的底壁设置于风室的侧壁上。
[0012]可选择地，该多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统还包括第一螺杆输送器以及第一螺杆出料器。第一螺杆输送器包括竖向段和与竖向段相连的横向段，竖向段的末端设有第一进料口，竖向段的侧壁设有至少一个回流烟气入口，横向段设有第一出料口，横向段的末端设有回流烟气出口。其中，第一进料口连接至第一混合料料源，第一出料口通过下料管与高温燃烧炉的第一混合料入口相连以将第一混合料输送至高温燃烧炉内，回流烟气出口通过回流烟气管与高温燃烧炉的至少一个烟气入口相连以将回流烟气输送至高温燃烧炉的混合燃烧区助燃。第一螺杆出料器包括第一烧结料输入口以及第一烧结料输出口，第一烧结料输入口与高温燃烧炉的第一烧结料出口连通以使第一混合料在灼烧区灼烧生成的烧结料落入第一螺杆出料器内进行螺旋挤压输送。
[0013]可选择地，该多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统还包括第二螺杆输送器以及第二螺杆出料器。第二螺杆输送器包括竖向段和与竖向段相连的横向段，竖向段的末端设有第二进料口，竖向段的侧壁设有生物质气输入口，横向段设有第二出料口，横向段的末端设有生物质气输出口。其中，第二进料口连接至第二混合料料源，第二出料口通过下料管与高温气化炉的第二混合料入口相连以将第二混合料输送至高温气化炉内，生物质气输入口与高温气化炉的生物质气出口相连以将第二混合料在高温气化炉内气化产生的生物质气输送至第二螺杆输送器，生物质气输出口通过生物质气管线与高温燃烧炉的至少一个燃气入口连接以将生物质气输送至高温燃烧炉的混合燃烧区燃烧。第二螺杆出料器包括第二烧结料输入口以及第二烧结料输出口，第二烧结料输入口与高温气化炉的第二烧结料出口连通以使第二混合料在气化室生成的烧结料通过第二螺杆出料器进行螺旋挤压输送。
[0014]优选地，该系统进一步包括将高温燃烧炉的高温烟气出口连接至烟囱的烟气管道以及设于烟气管道中的旋转余热回收器。旋转余热回收器包括外筒体、与外筒体同轴线设置于外筒体内的转动蓄热盘、设置于转动蓄热盘一侧的第一隔板以及设置于转动蓄热盘另一侧的第二隔板。其中，第一隔板和第二隔板位于外筒体的同一纵向截面上，第一隔板将外筒体的前段分隔为第一烟气流道和第一空气流道，第二隔板将外筒体的后段分隔为第二烟气流道和第二空气流道。第一烟气流道的远离转动蓄热盘的一端形成高温烟气入口，第二烟气流道的远离转动蓄热盘的一端形成中温烟气出口，高温烟气入口与高温燃烧炉的高温烟气出口连通，中温烟气出口经第一风机连接至烟囱。第二空气流道的远离转动蓄热盘的一端形成冷空气入口，第一