CN109668430A - 辊道窑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种辊道窑，包括具有炉膛的炉体，炉膛内安装有加热装置和物料输送装置，炉膛连接有用于从炉膛底部向炉膛内通气的底部通气装置，底部通气装置向炉膛内通入气体的方向为非朝向物料输送装置的方向。本发明具有温度均匀性好、能耗和成本低、易于控制等优点。

Description

辊道窑
技术领域
本发明涉及热处理窑炉技术领域，具体涉及一种辊道窑。
背景技术
现阶段锂离子电池材料等材料的烧结过程基本是通过辊道窑来实现，随着新能源电动汽车产业的飞速发展，对电池材料等材料的一致性要求越来越高，这对辊道窑的温度均匀性也提出了更高的要求。传统的双层辊道窑因为匣钵双层叠放，其温度均匀性方面存在先天的瓶颈，致使上下层匣钵物料的一致性较差，因此在保证足够产能的前提下，宽度更大的单层辊道窑已成为电池材料辊道窑的发展趋势。虽然单层辊道窑解决了双层辊道窑上下匣钵物料一致性差的问题，但其也存在如下问题：
(1)进气对炉内温度均匀性的影响。由于辊道窑在工作时对炉压和气氛浓度有要求，在工作过程中需要向炉膛内补充通入气体，而通入炉膛的气体一般温度较低，低温气体进入炉膛时会扰乱炉膛内的温度平衡，影响温度均匀性，进而影响产品一致性，尤其是气体通入炉膛后形成的气流所经过区域的温度会明显下降，当物料位于该气流经过区域时，低温气流对产品一致性的影响非常大；
(2)炉膛宽度增加对温度均匀性的影响。随着炉膛宽度的增加，炉膛横断面上各位置的温度差也会进一步增大；
(3)能耗较高的问题。由于炉膛变大，散热面积增加，其能耗更高。
为提高炉膛内温度均匀性，现有做法都是在气体通入炉膛之前采用加热装置对气体进行加热，存在能耗和成本高、控制难度大的问题，且对炉膛内温度均匀性的提高程度有限。而为降低辊道窑工作时的能耗，都是通过优化改善炉壁上的保温层来实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种温度均匀性好、能耗和成本低、易于控制的辊道窑。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种辊道窑，包括具有炉膛的炉体，所述炉膛内安装有加热装置和物料输送装置，所述炉膛连接有用于从炉膛底部向炉膛内通气的底部通气装置，所述底部通气装置向炉膛内通入气体的方向为非朝向物料输送装置的方向。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述底部通气装置包括底部进气管路和设于炉膛底部的一个以上底部进气口，各底部进气口与所述底部进气管路连通，所述炉膛内对应每个底部进气口均设有一个遮挡件，所述遮挡件位于对应底部进气口的上方并使从底部进气口吹出的气体沿遮挡件底面向四周扩散。
所述遮挡件的底面自中部位置向四周边缘倾斜向下延伸。
所述加热装置包括两组加热组件，两组加热组件分别对应位于物料输送装置的上方和下方，各加热组件包括若干沿物料输送装置输送物料方向依次间隔的加热元件，各遮挡件位于物料输送装置下方加热组件的下方，每个底部进气口的正上方均设有一个加热元件。
所述底部进气管路包括主管路，每个底部进气口通过一根支管路与所述主管路连通，所述主管路和/或支管路至少有一段非直线型通道段，所述非直线型通道段位于炉体的炉壁内。
所述非直线型通道段呈Z字型或U型或者L型或者弧型或者环型。
所述炉膛底部的炉体的炉壁由耐火砖砌筑而成，所述非直线型通道段直接开设在耐火砖内。
所述底部通气装置包括底部进气管路和设于炉膛底部的一个以上出气头，所述出气头设有一个以上使气体沿水平方向吹出的出气口。
所述炉膛连接有用于从炉膛侧部向炉膛内通气的侧部通气装置，所述侧部通气装置包括侧部进气管路和设于炉膛侧部的一个以上侧部进气口，各侧部进气口与所述侧部进气管路连通，所述侧部进气管路至少有一段为预热段，所述预热段位于炉膛顶部的炉体的炉壁内。
所述侧部进气管路包括进气母管和至少一个所述预热段，每个预热段自炉体的一侧延伸至另一侧，每个预热段的中部通过进气支管与进气母管连通，每个预热段的两端分别连接有一个以上侧部进气口。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的辊道窑中，由于底部通气装置向炉膛内通入气体的方向为非朝向物料输送装置的方向，通过底部通气装置通入到炉膛内的低温气体不会直接吹向物料输送装置，而是会以更长路径和更长时间与炉膛内原有高温气体充分接触升温后再运动到物料输送装置附近，可减弱刚进入炉膛的低温气体对物料输送装置附近温度场和气氛场的影响，大大提高物料输送装置附近的温度均匀性，也即大大提高物料输送装置上物料附近的温度均匀性，从而提高产品品质。并且，相比于传统技术，该辊道窑具有能耗和成本低、易于控制的优点。
附图说明
图1为辊道窑的主视结构示意简图。
图2为辊道窑在底部通气装置处的侧剖视结构示意图。
图3为辊道窑在顶部通气装置处的侧剖视结构示意图。
图例说明：
1、炉体；11、炉膛；2、加热装置；3、物料输送装置；4、底部通气装置；41、底部进气口；42、遮挡件；43、主管路；44、支管路；45、非直线型通道段；5、侧部通气装置；51、侧部进气口；52、预热段；53、进气母管；54、进气支管。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本实施例的辊道窑，包括具有炉膛11的炉体1，炉膛11内安装有加热装置2和物料输送装置3，炉膛11连接有用于从炉膛11底部向炉膛11内通气的底部通气装置4，底部通气装置4向炉膛11内通入气体的方向为非朝向物料输送装置3的方向，也即底部通气装置4向炉膛11内通入的气体不直接朝向物料输送装置3流动。该辊道窑中，由于底部通气装置4向炉膛11内通入气体的方向为非朝向物料输送装置3的方向，通过底部通气装置4通入到炉膛11内的低温气体不会直接吹向物料输送装置3，而是会以更长路径和更长时间与炉膛11内原有高温气体充分接触升温后再运动到物料输送装置3附近，可减弱刚进入炉膛11的低温气体对物料输送装置3附近温度场和气氛场的影响，大大提高物料输送装置3附近的温度均匀性，也即大大提高物料输送装置3上物料附近的温度均匀性，从而提高产品品质。并且，相比于传统技术，该辊道窑具有能耗和成本低、易于控制的优点。
本实施例中，底部通气装置4包括底部进气管路和设于炉膛11底部的一个以上底部进气口41，各底部进气口41与底部进气管路连通，炉膛11内对应每个底部进气口41均设有一个遮挡件42，遮挡件42位于对应底部进气口41的上方并使从底部进气口41吹出的气体沿遮挡件42底面向四周扩散。从底部进气口41进入炉膛11的气体沿遮挡件42底面向四周扩散，在炉膛11内会经过更长的路径运动到物料输送装置3附近，使得通入的低温气体与炉膛11内原有高温气体接触升温的时间更长，运动到物料输送装置3附近时的温度更高，从而大大减弱对物料输送装置3附近温度场的影响，提高物料输送装置3附近的温度均匀性。该种底部通气装置4的结构简单、成本低；且遮挡件42使得气体沿遮挡件42底面向四周扩散，气体的分流效果好，利于通入的低温气体与炉膛11内原有高温气体充分均匀接触而快速升温，可进一步减弱通入的低温气体对炉膛11内温度均匀性的影响。
本实施例中，遮挡件42的底面自中部位置向四周边缘倾斜向下延伸，从底部进气口41通入炉膛11的气体吹向遮挡件42的底面后，该底面使气体沿倾斜向下的方向向四周扩散，倾斜向下扩散的气体先与炉膛11底面接触，再向上折返运动，不仅可增长气体运动至底部通气装置4的路径，且减缓了气流速度，使通入的气体与炉膛11内接触升温时间更长，同时通入的气体对炉膛11内气体的扰动小，能够进一步减弱对底部通气装置4附近温度场的影响。
优选的，底部进气口41位于遮挡件42的底面中部的正下方，使得从底部进气口41通入炉膛11的气体直接吹向遮挡件42的底面中部，在沿遮挡件42底面均匀的向四周扩散，可提高气体的分流效果以及炉膛11内温度均匀性。
本实施例中，加热装置2包括两组加热组件，两组加热组件分别对应位于物料输送装置3的上方和下方，各加热组件包括若干沿物料输送装置3输送物料方向依次间隔的加热元件，各遮挡件42位于物料输送装置3下方加热组件的下方，每个底部进气口41的正上方均设有一个加热元件。这样，从底部进气口41通入炉膛11的低温气体向物料输送装置3运动的过程中可充分的被加热元件加热升温，更有利于提高温度均匀性。并且，由于遮挡件42的分流作用，通入的气体与加热元件的接触时间更长，使通入的气体到达物料输送装置3附近时温度更高，利于物料输送装置3附近温度均匀性。
本实施例的物料输送装置3为现有辊道窑所采用的辊棒式输送装置，其包括转动安装在炉体1上的输送辊棒，若干输送辊棒沿输送方向依次间隔布置。各输送辊棒的两端贯穿炉体1的炉壁伸出至炉体1外部，在炉体1外壁上设有将输送辊棒与炉体1炉壁之间缝隙密封的密封仓，以实现将炉膛11与外部环境完全隔离。
本实施例中，底部进气管路包括主管路43，每个底部进气口41通过一根支管路44与主管路43连通，主管路43和支管路44均至少有一段非直线型通道段45，非直线型通道段45位于炉体1的炉壁内。该非直线型通道段45增加了气体在炉体1的炉壁内的停留时间，使得被加热的炉体1的炉壁可将气体预热到更高温度，能够减弱低温气体通入炉膛11对炉膛11内温差的影响，提高炉膛11内温度的均匀性；并且，是利用炉体1的余热对气体进行加热，不需要另外设置加热组件，可达到节省能耗和降低成本的目的。在其他实施例中，还可仅使主管路43或支管路44设有上述非直线型通道段45。
本实施例中，主管路43的非直线型通道段45呈Z字型，支管路44的非直线型通道段45呈U型，其结构简单、易于制作。在其他实施例中，上述非直线型通道段45还可呈L型或者弧型或者环型等其他形式。
本实施例中，炉膛11底部的炉体1的炉壁由耐火砖砌筑而成，非直线型通道段45直接开设在耐火砖内。非直线型通道段45内的少部分气体还可通过耐火砖之间以及耐火砖内部的孔隙渗入到炉膛11内，不仅利于提高炉膛11内气氛的均匀性，且这部分气体与耐火砖的接触更充分、接触时间更长，预热效果更好，利于提高炉膛11内气氛均匀性。上述耐火砖为现有热处理窑炉的炉衬所采用的成熟构件，其由高铝质多孔隙的耐火材料制成，具有较好的热容。
本实施例中，炉膛11底部设有若干底部进气口41，若干底部进气口41分成两组以上口组，两组以上口组沿物料输送装置3输送物料方向(炉膛11长度方向)依次间隔布置，每组口组具有多个沿垂直于物料输送装置3输送物料方向(炉膛11宽度方向)的水平方向依次间隔布置的底部进气口41，这样在炉膛11底部形成均匀布置的多个进气点，能够进一步提高炉膛11内温度均匀性。优选的，每组口组的多个底部进气口41又分为两组以上口分组，每组口分组包含至少一个底部进气口41，每组口分组的所有底部进气口41均连接一根独立的主管路43，每根主管路43设有用于调节流量的流量计，这样可以灵活控制进气位置和进气量。
本实施例中，如图3所示，炉膛11连接有用于从炉膛11侧部向炉膛11内通气的侧部通气装置5，侧部通气装置5包括侧部进气管路和设于炉膛11侧部的一个以上侧部进气口51，各侧部进气口51与侧部进气管路连通，侧部进气管路至少有一段为预热段52，预热段52位于炉膛11顶部的炉体1的炉壁内。在辊道窑正常生产中，炉体1的炉壁会吸收大量热量，并不断向外传导和辐射热量，侧部进气管路至少有一段为预热段52，预热段52位于炉膛11顶部的炉体1的炉壁内，可对预热段52内的气体进行加热升温，加热升温后的气体进入炉膛11可减弱气体通入炉膛11对炉膛11内温差的影响，提高炉膛11内温度均匀性。并且，是利用炉体1的余热对气体进行加热，不需要另外设置加热组件，可达到节省能耗和降低成本的目的。将预热段52设在炉膛11顶部的炉体1的炉壁内，可使预热段52内的气体预热后的温度更高。
本实施例中，侧部进气管路包括进气母管53和至少一个预热段52，每个预热段52自炉体1的一侧延伸至另一侧，每个预热段52的中部通过进气支管54与进气母管53连通，每个预热段52的两端分别连接有一个以上侧部进气口51。进气支管54与预热段52的连通处到预热段52两端的距离相等，从进气支管54进入到预热段52气体会分别向预热段52两端流动并通过侧部进气口51进入炉膛11，由于向预热段52两端流动的气体在预热段52内的运动路径长度相等，且均是自炉体1的中部向炉体1两侧延伸，两者的被加热升温的温度基本相同，能够减弱通入炉膛11后对炉膛11内温度均匀性的影响。优选的，每个预热段52一端连接的侧部进气口51位于炉膛11的一侧，另一端连接的侧部进气口51位于炉膛11的另一侧。
本实施例中，炉膛11沿物料输送装置3输送物料方向分为依次相接的升温段、保温段和降温段，升温段和保温段分别设有侧部通气装置5，升温段和/或保温段的侧部通气装置5的侧部进气管路穿过降温段顶部的炉体1的炉壁。升温段和/或保温段的侧部进气管路穿过降温段顶部的炉体1的炉壁，降温段顶部的炉体1的炉壁可与侧部进气管路内的气体进行换热，一方面利用降温段的炉体1的炉壁对侧部进气管路内的气体进行加热，能够进一步节省能耗和降低成本，另一方面侧部进气管路内的气体吸收降温段的炉体1的炉壁热量，利于提高降温段的降温效率。
本实施例中，优选的，炉膛11沿物料输送装置3输送物料方向分为依次相接的升温段、保温段和降温段，升温段和保温段分别设有侧部通气装置5，升温段和/或保温段的侧部通气装置5的侧部进气管路穿过降温段顶部的炉体1的炉壁。升温段和/或保温段的侧部进气管路穿过降温段的炉体1的炉壁，降温段的炉体1的炉壁可与侧部进气管路内的气体进行换热，一方面利用降温段的炉体1的炉壁对侧部进气管路内的气体进行加热，能够进一步节省能耗和降低成本，另一方面侧部进气管路内的气体吸收降温段的炉体1的炉壁热量，利于提高降温段的降温效率。
本实施例中，炉体1的顶部炉壁包括炉壳和位于炉壳内侧的多层保温材料层，以减少热量的损失。预热段52设置在炉壳和保温材料层之间。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种辊道窑，包括具有炉膛(11)的炉体(1)，所述炉膛(11)内安装有加热装置(2)和物料输送装置(3)，所述炉膛(11)连接有用于从炉膛(11)底部向炉膛(11)内通气的底部通气装置(4)，其特征在于：所述底部通气装置(4)向炉膛(11)内通入气体的方向为非朝向物料输送装置(3)的方向。
2.根据权利要求1所述的辊道窑，其特征在于：所述底部通气装置(4)包括底部进气管路和设于炉膛(11)底部的一个以上底部进气口(41)，各底部进气口(41)与所述底部进气管路连通，所述炉膛(11)内对应每个底部进气口(41)均设有一个遮挡件(42)，所述遮挡件(42)位于对应底部进气口(41)的上方并使从底部进气口(41)吹出的气体沿遮挡件(42)底面向四周扩散。
3.根据权利要求2所述的辊道窑，其特征在于：所述遮挡件(42)的底面自中部位置向四周边缘倾斜向下延伸。
4.根据权利要求2所述的辊道窑，其特征在于：所述加热装置(2)包括两组加热组件，两组加热组件分别对应位于物料输送装置(3)的上方和下方，各加热组件包括若干沿物料输送装置(3)输送物料方向依次间隔的加热元件，各遮挡件(42)位于物料输送装置(3)下方加热组件的下方，每个底部进气口(41)的正上方均设有一个加热元件。
5.根据权利要求2所述的辊道窑，其特征在于：所述底部进气管路包括主管路(43)，每个底部进气口(41)通过一根支管路(44)与所述主管路(43)连通，所述主管路(43)和/或支管路(44)至少有一段非直线型通道段(45)，所述非直线型通道段(45)位于炉体(1)的炉壁内。
6.根据权利要求5所述的辊道窑，其特征在于：所述非直线型通道段(45)呈Z字型或U型或者L型或者弧型或者环型。
7.根据权利要求5所述的辊道窑，其特征在于：所述炉膛(11)底部的炉体(1)的炉壁由耐火砖砌筑而成，所述非直线型通道段(45)直接开设在耐火砖内。
8.根据权利要求1所述的辊道窑，其特征在于：所述底部通气装置(4)包括底部进气管路和设于炉膛(11)底部的一个以上出气头，所述出气头设有一个以上使气体沿水平方向吹出的出气口。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的辊道窑，其特征在于：所述炉膛(11)连接有用于从炉膛(11)侧部向炉膛(11)内通气的侧部通气装置(5)，所述侧部通气装置(5)包括侧部进气管路和设于炉膛(11)侧部的一个以上侧部进气口(51)，各侧部进气口(51)与所述侧部进气管路连通，所述侧部进气管路至少有一段为预热段(52)，所述预热段(52)位于炉膛(11)顶部的炉体(1)的炉壁内。
10.根据权利要求9所述的辊道窑，其特征在于：所述侧部进气管路包括进气母管(53)和至少一个所述预热段(52)，每个预热段(52)自炉体(1)的一侧延伸至另一侧，每个预热段(52)的中部通过进气支管(54)与进气母管(53)连通，每个预热段(52)的两端分别连接有一个以上侧部进气口(51)。
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