一、技術名稱：工業微波/電混合高溫加熱窯爐技術

二、技術所屬領域及適用范圍：通用機械行業 非金屬材料高溫加工

三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀

目前，我國工業窯爐大部分是燃煤、燃油、燃氣窯爐，這些工業窯爐大量耗用一次能源，并對環境產生一定污染。與電爐相比，工業微波/電混合加熱窯爐通�？晒濍�40%以上；與燃煤(焦)、燃油、燃氣窯爐相比，能耗費用大致相當或略有降低，但減排效果顯著。同時，工業微波窯爐裝備通�？纱蠓�改善加工材料的品質和大幅提高加工效率，設備自動化程度高，而其制造成本卻與傳統窯爐裝備相當，因而具有廣闊的市場應用前景。目前應用該技術可實現節能量10萬tce/a，CO2減排約26萬t/a。

四、技術內容

1.技術原理

微波加熱是利用微波電磁場中材料的介質損耗使材料整體加熱至溫度升高。在微波電磁場作用下，材料會產生一系列的介質極化，在極化過程中極性分子由原來的隨機分布狀態轉向依照電場的極性排列取向，而在高頻電磁場作用下，分子取向按交變電磁的頻率不斷變化，依靠材料本身吸收微波能轉化為材料內部分子的動能和勢能，進而實現材料內外同時均勻加熱的原理。傳統加熱熱源是通過熱輻射、傳導、對流三種方式完成的，而微波加熱則是通過物質內部粒子與高速交變的電磁波相互作用來完成的。這種相互作用引起物質中電介質的損耗，使電磁能轉變為熱能，高效、清潔。微波/電混合高溫加熱技術可克服部分材料在低溫狀態下吸收微波差而升溫速度慢等缺點，具備特點如下：

（1）優質：通過均勻穿透的能量作用大幅提高加工材料的品質。如采用微波高溫合成技術可生產出世界上高品質的磁性材料、動力電池材料和氮化鐵合金材料等；

（2）高效：通過整體同步的能量作用大幅縮短材料的加熱或加工時間，提高加熱或加工效率數倍乃至數百倍。如采用微波燒結技術生產氮化硅錳，可使效率提高20倍，生產成本降低70%；

（3）節能：因材料加熱或加工效率高而顯著節能，與常規電加熱窯爐相比，通常可省電40%以上，如燒制氮化硅錳，可節電90%左右；

（4）改性：因微波加熱存在非熱催化效應，顛覆部分傳統產品燒結工藝，如人造金剛石石墨+觸媒，由原來真空狀態下純氫氣燒結改變為常壓狀態下氮氣燒結，可大大降低成本，提高設備使用的安全性；

（5）應用范圍廣：充分利用純微波高溫加熱技術與電加熱的優勢，克服部分材料在低溫狀態下吸收微波差而升溫速度慢等缺點，應用范圍大大提高。

2.關鍵技術

（1）高穩定性的微波源技術；

（2）建立不同邊界條件下微波腔體的微波模數結構計算與設計軟件系統，確保微波與材料最佳偶合；

（3）設計多種微波抑制及微波屏蔽器，設計出微波屏蔽裝置，將電熱元件引出線的微波輻射降低到100μW/cm2；

（4）采用專用于微波高溫窯爐測溫用熱電偶，與常規熱電偶相比，該技術引出線微波輻射少，測溫精度高；

（5）微波窯爐加熱元件是微波源，布置在保溫層外面，微波穿過保溫層加熱物料，要求微波窯爐的保溫材料吸波性能差，在微波照射下自身發熱小。研究開發出可適應微波燒結溫度高于1600℃的保溫材料，以及爐管、匣缽、推板、氧化鋁空心球磚等耐火材料，是該技術完成的重要保障；

（6）溫度精確控制技術。采用溫度曲線的控制，實際就是微波功率的控制，這要求一是做到微波功率的精確無級可調，二是閉環控制時間響應快。微波功率調節是非線性的，它由雷基圖決定。本技術采用常規的PLC、觸摸屏、經多種溫度曲線計算，實現微波功率的控制。

3.工藝流程

微波燒結爐工作原理與傳統燒結爐對比見圖1。

圖1 傳統燒結爐與微波燒結爐工作原理對比圖

五、主要技術指標

1.微波輸出頻率：2.45GHz±25MHz；

2.最高溫度：1650℃；

3.工作溫度：1600℃；

4.溫度均勻度：±6℃；

5.窯爐溫度穩定度：±5℃；

6.曲線控制精度：±2℃。

六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀

該技術于2012年3月通過湖南科學技術廳組織的技術成果鑒定，并獲得多項國家專利。2012年3月，”RWEG微波(電熱)高溫輥道窯、RWET微波(電熱)高溫輥道窯、RWS微波多功能實驗爐”三項產品成功通過湖南經信委與湖南資源綜合利用協會組織的產品鑒定。

與常規工業加熱技術相比，該技術可大幅改善材料品質，并具有顯著的高效、節能、環保等特點，節能率可達40%以上，且制造成本與常規技術相當，因而具有使用領域廣、性價比高的競爭優勢。目前，該技術已在湖北鐘祥華邦科技有限公司、廣東風華高新科技股份有限公司新寶華電子設備分公司、潮州市博大工藝品制作有限公司等企業應用，產品技術符合技術指標需求，技術成熟、穩定。

七、典型應用案例

典型用戶：湖北鐘祥華邦科技有限公司、廣東風華高新科技股份有限公司、潮州市博大工藝品制作有限公司等

典型案例1

技術提供單位：湖南省中晟熱能科技有限公司

建設規模：6條3000t/a氮化釩微波高溫合成窯爐。主要技改內容：利用微波（電熱）代替電加熱窯合成氮化釩，主要設備為微波（電熱）高溫推板窯。節能技改投資額4200萬元，建設期6個月。每年可節能5760tce，年節能經濟效益為1008萬元，投資回收期約4年。

典型案例2

技術提供單位：湖南省中晟熱能科技有限公司

建設規模：2條1.8萬m3/a高檔日用瓷、藝術瓷的微波高溫素燒窯。主要技改內容：利用連續式微波（電熱）高溫輥道窯代替原有的間歇式液化氣窯，主要設備為 微波（電熱）高溫輥道窯2套。節能技改投資額1100萬元，建設期6個月。每年可 節能1746tce，年節能經濟效益806萬元，投資回收期約1.4年。

八、推廣前景及節能減排潛力

微波能的應用始于1947年第一臺家用微波爐在美國的誕生，到現在已經六十多年，使用初期僅限于某些特殊領域，直到近二十年才得到迅猛發展。由于微波能應 用技術具備顯著的優質、高效、節能、環保的特點，隨著微波裝備制造技術的不斷 提高和材料的微波加工工藝技術的不斷開發，全球微波能應用技術也將逐漸取代傳 統的蒸汽、煙氣、熱風、電加熱實現微波干燥，同時微波高溫技術也開始在微波冶 金、微波燒結陶瓷、無機類新材料微波法制備等方面得到普遍的認可。預計未來5年，可在相關領域推廣10%，形成的年節能能力約為100萬tce，年減排能力264萬tCO2。