CN107720745A - 石墨负极材料热处理炉冷却***及冷却方法 - Google Patents

石墨负极材料热处理炉冷却***及冷却方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨负极材料热处理炉冷却***及冷却方法，旨在解决现有石墨负极材料热处理冷却方式存在安全稳定性差、冷却不充分、冷却时间长、冷却效率低、影响产品品质的问题。本发明的石墨负极材料热处理炉冷却***综合采用风冷、循环水冷、喷淋水冷和泄压冷却四种冷却方式和冷却技术，对石墨负极材料热处理炉的炉门门框、炉顶安全阀、炉尾挡板阀、离心风机的轴套等特殊部位以及炉内物料进行冷却，满足石墨负极材料热处理生产工艺控制条件对降温冷却的需要，具有冷却迅速、及时、安全、高效的特点，保障了产品品质。该方法操作性强，非常适用于石墨负极材料生产企业推广应用。

Description

石墨负极材料热处理炉冷却***及冷却方法
技术领域
本发明涉及石墨负极材料生产技术领域，具体涉及一种石墨负极材料热处理炉冷却***及冷却方法。
背景技术
锂离子二次电池目前主要用石墨微粉作为其导电负极的负极材料，其粒度通常介于3μm～30μm。石墨负极材料在生产制备的过程中需要将预处理后的原料在500～1000℃的热处理炉中进行热处理，使原料得到炭化处理并去除原料中的挥发分和水分。该过程在热处理炉中进行，通常以天然气或水煤气作为燃烧介质，使原料在热处理炉中在一定的温度曲线、时间曲线和压力曲线等工艺控制条件，进行长时间焙烧的方式进行，在该过程中，需要对热处理炉进行一系列严格的必要的冷却处理，来保证热处理炉的正常安全运行以及充分满足生产工艺控制条件对炉内温度、温控时间和温控压力等的要求，以避免现有常见的冷却方式存在的安全稳定性差、冷却不充分、冷却时间长、冷却效率低的问题，这些问题容易导致石墨负极材料在热处理过程出现炭化不充分、挥发分和水分去除不彻底等现象，影响产品品质。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种石墨负极材料热处理炉冷却***，以及该***在热处理时对热处理炉及其炉内物料进行冷却，来保证热处理的进行以及满足生产工艺控制条件对降温冷却的要求，避免出现炭化不充分、挥发分和水分去除不彻底等影响后继产品品质的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种石墨负极材料热处理炉冷却***，包括风冷装置、循环水冷装置、喷淋水冷装置和卸压冷却装置；风冷装置包括炉顶离心风机；循环水冷装置包括储水池、炉门门框循环冷却水机构、炉顶安全阀循环冷却水机构、炉尾挡板阀循环冷却水机构和离心风机轴套循环冷却水机构；喷淋水冷装置包括微孔喷头、喷管、伸缩缸和喷淋控制阀；卸压冷却装置包括炉内压力传感器。
优选的，喷淋水冷装置与储水池管道连接；炉内压力传感器与所述炉尾挡板阀联动控制。
优选的，炉顶离心风机为耐高温离心风机，在炉顶的前部、中部、后部均匀分布。
优选的，炉顶离心风机的轴承所用润滑脂为锂基高温油膏润滑脂。
优选的，炉顶离心风机风量控制为500~1000m3/h。
优选的，炉门门框循环冷却水机构位中空密封结构，其材质为不锈钢304；
优选的，循环水冷装置中冷却水的水温≤30℃，硬度≤6DH，电导率为≤5μS/cm。
优选的，炉内压力传感器与炉尾挡板阀联动控制，联动控制采用PID控制；炉尾挡板阀的开度控制调节炉内压力的大小。
优选的，炉门门框循环冷却水机构顶部有排气阀，当炉门门框内产生气阻对框内冷却水流动造成阻碍时开启，以排出炉门门框内的气体，消除气阻。
设计一种石墨负极材料热处理炉冷却***的冷却方法，包括以下步骤：
（1）在炉内石墨负极材料热处理后降温冷却时，启动风冷装置，炉顶离心风机采用变频控制向炉内鼓入的外界空气冷风，对炉内物料进行冷却；
（2）循环水冷装置对热处理炉的特定部位进行冷却，连续循环的冷却水水流对需要冷却的位置进行冷却；
（3）开启喷淋水冷装置，启动喷淋控制阀，伸缩缸将微孔喷头和喷管由炉顶伸入炉内，由微孔喷头向炉内喷入雾化的冷却水，对炉内物料进行均匀喷淋冷却；
（4）随着炉内温度升高启动所述卸压冷却装置，当压力传感器监控到炉内压力过大时，可打开炉尾挡板阀，对炉内压力进行卸压调节，降低炉内温度。
本发明的有益技术效果在于：
1. 本发明在热处理时对热处理炉及其炉内物料进行冷却，保证热处理的进行的同时满足了生产工艺控制条件对降温冷却的要求，避免出现炭化不充分、挥发分和水分去除不彻底等影响后继产品品质的问题。
2. 本发明综合采用风冷、循环水冷、喷淋水冷和泄压冷却四种冷却方式和冷却技术，按需组合使用，在节能环保的前提下使冷却迅速、及时、安全、高效，保障了产品品质。
3.本发明操作性强，非常适用于石墨负极材料生产企业推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备如无特别说明，均为常规设备；所涉及的工业材料如无特别说明，均为市售常规工业材料；所涉及的操作方法，如无特别说明，均为常规操作方法。
实施例1：
一种石墨负极材料热处理炉冷却***，包括风冷装置、循环水冷装置、喷淋水冷装置和卸压冷却装置；风冷装置包括炉顶离心风机；循环水冷装置包括储水池、炉门门框循环冷却水机构、炉顶安全阀循环冷却水机构、炉尾挡板阀循环冷却水机构和离心风机轴套循环冷却水机构；喷淋水冷装置包括微孔喷头、喷管、伸缩缸和喷淋控制阀；卸压冷却装置包括炉内压力传感器。
炉顶离心风机为耐高温离心风机，在炉顶的前部、中部、后部均匀分布。炉顶离心风机的轴承所用润滑脂为锂基高温油膏润滑脂。炉顶离心风机风量为500～1000m3/h。
炉门门框为中空密封结构，其材质为不锈钢304 ，炉门门框顶部安装有排气阀，当炉门门框内有气阻产生对框内冷却水流动造成阻碍时能够打开排气阀排出炉门门框内的气体，消除气阻，冷却水的水温≤30℃，冷却水的硬度≤6DH，冷却水的电导率为≤5μS/cm，出水管道上分别安装有压力控制器，对出水管道内的冷却水水压进行监测，冷却塔为玻璃钢冷却塔。
喷淋水冷装置中的微孔喷头、喷管的材质为不锈钢316，并通过管道与储水池的冷却水相联。储水池内过滤及软化后的冷却水可避免微孔喷头结垢及堵塞。出水管道上分别安装有压力控制器，对出水管道内的冷却水水压进行监测。
在热处理炉内装有压力传感器，并使其与炉尾挡板阀联动控制，其中炉尾挡板阀的开度可调，用以调节炉内压力的大小，联动控制采用PID控制，随着炉内温度升高，当压力传感器监控到炉内压力过大时，可打开炉尾挡板阀，对炉内压力进行卸压调节，从而降低炉内温度。
实施例2：
实施例1中石墨负极材料热处理炉冷却***的冷却方法，包括以下步骤：
（1）在炉内石墨负极材料热处理后降温冷却时，启动风冷装置，炉顶离心风机采用变频控制向炉内鼓入的外界空气冷风，对炉内物料进行冷却；
（2）循环水冷装置对热处理炉的特定部位进行冷却，连续循环的冷却水水流对需要冷却的位置进行冷却；
（3）开启喷淋水冷装置，启动喷淋控制阀，伸缩缸将微孔喷头和喷管由炉顶伸入炉内，由微孔喷头向炉内喷入雾化的冷却水，对炉内物料进行均匀喷淋冷却；
（4）随着炉内温度升高启动所述卸压冷却装置，当压力传感器监控到炉内压力过大时，可打开炉尾挡板阀，对炉内压力进行卸压调节，降低炉内温度。
实施例3：
与实施例2不同之处在于：在循环水冷装置中由储水池泵出的冷却水分别由独立的管道通入炉门门框的进水口、炉顶安全阀的进水口、炉尾挡板阀的进水口、离心风机轴套的进水口，并从各自冷却部位的出水口流出，经过各自独立的出水管道流入位于炉尾的汇流池，并最终由汇流池回流至循环热水池，循环热水池内的水又经过冷却塔降温后，再流入循环冷水池，循环冷水池内的水再经过石英砂罐过滤和软水器软化处理后流入储水池，最终经过冷却、过滤和软化的冷却水在储水池内储存以备冷却使用。
实施例4：
与实施例2不同之处在于：可按需启动风冷装置、循环水冷装置、喷淋水冷装置和卸压冷却装置四种冷却装置中的至少一个，对石墨负极材料热处理炉的特殊部位（包括炉门门框、炉顶安全阀、炉尾挡板阀、离心风机的轴套）及炉内物料进行冷却，在需要冷却时综合运用多种冷却技术和冷却方式的冷却***，确保在热处理过程中及时迅速的进行冷却，提高冷却效率，同时保证热处理炉的安全运行，满足石墨负极材料热处理生产工艺控制条件对降温冷却的需要，对石墨负极材料预处理后的原料生产品质提供技术保障。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (9)

1.一种石墨负极材料热处理炉冷却***，其特征在于，包括风冷装置、循环水冷装置、喷淋水冷装置和卸压冷却装置；所述风冷装置包括炉顶离心风机；所述循环水冷装置包括储水池、炉门门框循环冷却水机构、炉顶安全阀循环冷却水机构、炉尾挡板阀循环冷却水机构和离心风机轴套循环冷却水机构；所述喷淋水冷装置包括微孔喷头、喷管、伸缩缸和喷淋控制阀；所述卸压冷却装置包括炉内压力传感器。
2.根据权利要求1所述的石墨负极材料热处理炉冷却***，其特征在于，所述喷淋水冷装置与所述储水池管道连接；所述炉内压力传感器与所述炉尾挡板阀联动控制。
3.根据权利要求1所述的石墨负极材料热处理炉冷却***，其特征在于，所述炉顶离心风机为耐高温离心风机，在炉顶的前部、中部、后部均匀分布。
4.根据权利要求1所述的石墨负极材料热处理炉冷却***，其特征在于，所述炉顶离心风机的轴承所用润滑脂为锂基高温油膏润滑脂。
5.根据权利要求1所述的石墨负极材料热处理炉冷却***，其特征在于，所述炉顶离心风机风量控制为500～1000m3/h。
6.根据权利要求1所述的石墨负极材料热处理炉冷却***，其特征在于，所述炉门门框循环冷却水机构位中空密封结构，其材质为不锈钢304；
根据权利要求1所述的石墨负极材料热处理炉冷却***，其特征在于，所述循环水冷装置中冷却水的水温≤30℃，硬度≤6DH，电导率为≤5μS/cm。
7.根据权利要求1所述的石墨负极材料热处理炉冷却***，其特征在于，所述炉内压力传感器与所述炉尾挡板阀联动控制，联动控制采用PID控制；所述炉尾挡板阀的开度控制调节炉内压力的大小。
8.根据权利要求1所述的石墨负极材料热处理炉冷却***，其特征在于，所述炉门门框循环冷却水机构顶部有排气阀，当炉门门框内产生气阻对框内冷却水流动造成阻碍时开启，以排出炉门门框内的气体，消除气阻。
9.一种石墨负极材料热处理炉冷却方法，其特征在于，利用权利要求1所述石墨负极材料热处理炉冷却***，包括以下步骤：
（1）在炉内石墨负极材料热处理后降温冷却时，启动所述风冷装置，所述炉顶离心风机采用变频控制向炉内鼓入的外界空气冷风，对炉内物料进行冷却；
（2）所述循环水冷装置对热处理炉的特定部位进行冷却，连续循环的冷却水水流对需要冷却的位置进行冷却；
（3）开启所述喷淋水冷装置，启动所述喷淋控制阀，所述伸缩缸将所述微孔喷头和所述喷管由炉顶伸入炉内，由所述微孔喷头向炉内喷入雾化的冷却水，对炉内物料进行均匀喷淋冷却；
（4）随着炉内温度升高启动所述卸压冷却装置，当所述压力传感器监控到炉内压力过大时，可打开炉尾挡板阀，对炉内压力进行卸压调节，降低炉内温度。
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