CN113340099A - 用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑 - Google Patents

用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑，它解决了现有技术存在电加热能耗高的问题，其特征在于：所述窑炉本体（1）分为升温段、保温段、缓冷段、冷却段，在窑炉本体（1）的升温段布置燃气加热***，燃烧器采用上下排交错、多点对称均布，分多区脉冲时序控制，在窑顶设置排烟抽出管道（8）和排废抽出管道（9），并在每节窑顶设置一台搅拌风机（22），辊棒（3）采用密封盒密封，两侧漏出密封盒部分采用法兰密封；在保温段布置电加热棒（23），在缓冷段和冷却段设置了水冷却装置（10）及风冷管道（25），保护气置换室（2）设置在窑炉的进出口两端。具有结构合理、控制简单、气氛稳定、节省能源等优点，市场前景十分广阔。

Description

用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑
技术领域
本发明属于生产锂离子电池材料热工生产设备领域，尤其涉及到一种用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑。
背景技术
随着新能源汽车行业发展蓬勃，2020年我国动力电池装车量累计63.6GWh，同比累计上升2.3%；动力电池出货量为80GWh，同比增长13%，近年我国锂电池产业规模超过1800亿元，锂电子电池有着巨大市场需求。作为生产锂离子电池材料的主要设备一般都是采用电加热气氛保护推板式、辊道式、隧道式窑炉，它们普遍存在电加热原料消耗成本相对于企业生产运行成本占比高的问题。
发明内容
本发明的目的就是提供了一种能确保产品烧成制度、保证产品合格率、降低单位能耗的辐射管隔焰加热燃气辊道窑。
本发明的技术方案：它包括窑炉本体和保护气置换室、机械传动装置和自动控制装置等等，所述窑炉本体分为升温段、保温段、缓冷段、冷却段，在窑炉本体的升温段布置燃气加热***，采用自身预热引射式辐射管燃烧器作为燃烧装置，燃烧器采用上下排交错、多点对称均布，分多区脉冲时序控制，在窑顶设置排烟抽出管道和排废抽出管道，并在每节窑顶设置一台搅拌风机，辊棒采用密封盒密封，两侧漏出密封盒部分采用法兰密封。在窑炉本体的保温段采用传统电加热方式，即在匣钵上方、辊棒下方均匀设置直型辐射硅碳棒，采用横置式的安装型式，加热棒引出线到炉子一侧接线，从窑体一侧抽出，两侧漏出窑体端设置密封罩；在窑炉本体的缓冷段和冷却段设置了水冷却装置及风冷管道，保护气置换室设置在窑炉的进出口两端，通过设置在窑炉本体下方两侧保护气管道以及底保护气支管和侧墙制品上侧的上保护气支管送入炉膛、辊棒密封盒和电加热棒密封罩内。
进一步的，所述燃气加热***是由燃烧器、助燃风送入管道、燃气送入管道构成，每节窑炉内设置两只燃烧器，一只安装在炉膛内辊棒的上方，一只安装在辊棒的下方，两只烧嘴上下交错，分别安装在窑墙两侧，炉内烧嘴分多区脉冲时序控制。助燃风送入管道安装在炉体两侧的下方，通过助燃风支管与燃烧器的助燃风口相连，燃气送入管道设置在炉体两侧的上方，通过燃气支管与燃烧气的燃气口相连。
进一步的，所述燃烧器是由自身预热引射式辐射管烧嘴、烧嘴辐射管、烧嘴控制箱、空气软管、空气调节阀、空气电磁阀、燃气软管、燃气精调阀、燃气电磁阀、燃气关断阀、火焰导管及引射器构成，烧嘴辐射管与自身预热引射式辐射管烧嘴相连，火焰导管置于烧嘴辐射管内，烧嘴内置陶瓷换热器，引射器设置在自身预热引射式辐射管烧嘴的一侧，自身预热引射式辐射管烧嘴的燃气管口经过燃气软管、燃气精调阀、燃气电磁阀、燃气关断阀与燃气送入管道相连，助燃风管口经过空气软管、空气调节阀、空气电磁阀与助燃风送入管道相连，通过烧嘴控制箱进行自动控制。所述自身预热引射式辐射管烧嘴为10~40KW的小功率燃烧器烧嘴。
进一步的，所述冷却方式采用风冷水冷相结合方式，所述水冷却***采用水冷盘管通水冷却方式，管内部通水冷却，进水带温度、流量检测装置；风冷管道通入窑体炉壳夹层，对炉内壳壁进行降温。
进一步的，保护气置换室采用多闸门设计，单独设计有专门进气装置与窑炉本体下方设置的保护气管道连接，确保进出窑密封。
本发明的有益效果是：由于采用天然气、煤气等作为窑炉加热燃料，应用自身预热引射式辐射管烧嘴作为燃烧装置隔焰加热。燃烧器燃烧火焰在辐射管内，火焰沿着烧嘴火焰导管内芯喷出，沿着火焰导管外壁吸入到烧嘴引射排烟口，加热辐射管，对炉内进行升温，通过辐射管散热将燃烧热量带入炉内。烧嘴嘴前燃气管道配置燃气软管、燃气精调阀、燃气电磁阀和燃气关断阀；助燃管道配置空气软管、空气调节阀和空气电磁阀，通过烧嘴控制箱进行自动控制，采用脉冲式燃烧式控制技术，能够满足窑炉的升温段的要求，自预热式烧嘴内置陶瓷换热器及配套引射器，可获得最高的换热效率及最佳的阻力，采用直接电极点火,火焰检测方式；能满足炉内各种苛刻的气氛要求。
下面结构附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明整体主视结构示意图；
图2为本发明升温段截面结构示意图；
图3为本发明保温段截面结构示意图；
图4为本发明冷却段截面结构示意图；
图5为本发明燃气燃烧器主视结构示意图；
图6为本发明燃气燃烧器左视结构示意图。
图中:1为窑炉本体，2为保护气置换室，3为辊棒，4为自身预热引射式辐射管烧嘴，5为助燃风送入管道,6为燃气送入管道，7为保护气管道，8为排烟抽出管道，9为排废抽出管道，10为水冷却装置，11为烧嘴辐射管，12为烧嘴控制箱，13为空气软管，14为空气调节阀，15为空气电磁阀，16为燃气软管，17为燃气精调阀，18为燃气电磁阀，19为燃气关断阀，20为火焰导管，21为引射器，22为搅拌风机，23为匣钵，24为密封盒，25为风冷管道，26为电加热棒，27为密封罩，28为底保护气支管，29为上保护气支管。
具体实施方式
如图所示，用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑是由窑炉本体1和保护气置换室2以及自动控制***构成，所述窑炉本体1分为升温段、保温段、缓冷段、冷却段，在窑炉本体1的升温段布置燃气加热***，采用自身预热引射式辐射管燃烧器作为燃烧装置，燃烧器采用上下排交错、多点对称均布，分多区脉冲时序控制，在窑顶设置排烟抽出管道8和排废抽出管道9，并在每节窑顶设置一台搅拌风机22，辊棒3采用密封盒密封，两侧漏出密封盒部分采用法兰密封。所述燃气加热***是由燃烧器、助燃风送入管道5、燃气送入管道6构成，每节窑炉内设置两只燃烧器，一只安装在炉膛升温段匣钵24上方，一只安装在辊棒3的下方，两只烧嘴上下交错，分别安装在窑墙两侧，炉内烧嘴分多区脉冲时序控制；助燃风送入管道5安装在炉体两侧的下方，通过助燃风支管与燃烧器的助燃风口相连，燃气送入管道6设置在炉体两侧的上方，通过燃气支管与燃烧器的燃气口相连。所述燃烧器是由自身预热引射式辐射管烧嘴4、烧嘴辐射管11、烧嘴控制箱12、空气软管13、空气调节阀14、空气电磁阀15、燃气软管16、燃气精调阀17、燃气电磁阀18、燃气关断阀19、火焰导管20及引射器21构成，烧嘴辐射管11与自身预热引射式辐射管烧嘴4相连，火焰导管20置于烧嘴辐射管11内，烧嘴内置陶瓷换热器，引射器21设置在自身预热引射式辐射管烧嘴4的一侧，自身预热引射式辐射管烧嘴4的燃气管口经过燃气软管16、燃气精调阀17、燃气电磁阀18、燃气关断阀19与燃气送入管道6相连，助燃风管口经过空气软管13、空气调节阀14、空气电磁阀15与助燃风送入管道5相连，通过烧嘴控制箱12进行自动控制。所述自身预热引射式辐射管烧嘴4采用小功率燃烧器，功率根据装载产量、生产节奏约在10-40KW之间。在窑炉本体1的保温段匣钵23上方、辊棒3下方均匀设置电加热棒23，采用横置式的安装型式，加热棒引出线到炉子一侧接线，从窑体一侧抽出，两侧漏出窑体端设置密封罩。在窑炉本体1的缓冷段和冷却段设置了水冷却装置10及风冷管道25，该水冷却装置10采用间接冷却、盘管通水冷却方式；风冷管道25通入窑体炉壳夹层，对炉内壳壁进行降温。保护气置换室2设置在窑炉的进出口两端，采用多闸门设计，单独设计有专门进气装置与窑炉本体1下方设置的保护气管道7连接，确保进出窑密封。实施本发明时，所述窑炉本体1采用优质型钢框架，根据温度不同分区段内砌筑耐火保温材料；保护气置换室2采用多闸门设计，单独设计有专门进气装置与窑炉本体1前后节进气装置连接，确保进出窑密封；辊棒3根据温度采用高铝质、反应烧结碳化硅辊棒，采用斜齿轮分节传动，辊棒采用密封盒密封，两侧漏出密封盒部分采用法兰密封、通入保护气确保密封；辊棒3上方放置匣钵23；在升温带、保温带的辊棒3上下分布自身预热式辐射管燃烧器4，布置选型采用小功率燃烧器，功率根据装载产量、生产节奏约在10~40KW左右，上下排交错，多点对称均布；辊道窑加热***还包括助燃管道***5、排烟管道***6、燃气管道***8；窑炉本体1在升温带、保温带窑底设置通保护气通入装置7，往窑内补充保护气体，确保窑内气氛，窑顶设置通排废抽出管道9，排出加热过程制品挥发出的废气及补充保护气体，保证窑内压力平衡。窑炉本体1冷却带设置水冷却***10和风冷管道25，均采用间接冷却；水冷盘管通水冷却方式，管内部通水冷却，进水带温度、流量检测装置；风冷管道通入窑体炉壳夹层，对炉内壳壁进行降温，窑炉本体1窑顶每节安装一台搅拌风机22，对窑内气流进行搅拌，减少窑内温差。由于采用天然气、煤气等作为窑炉加热燃料，应用自身预热引射式辐射管烧嘴作为燃烧装置隔焰加热。如图3所示燃烧器燃烧火焰在辐射管11内，火焰沿着烧嘴火焰导管内芯喷出，沿着火焰导管外壁吸入到烧嘴引射排烟口，加热辐射管，对炉内进行升温，通过辐射管散热将燃烧热量带入炉内，内部的导火焰管20为碳化硅材质。烧嘴嘴前燃气管道配置燃气软管16、燃气精调阀17、燃气电磁阀18、燃气关断阀19；助燃管道配置空气软管13、空气调节阀14、空气电磁阀15；另配置烧嘴控制箱12，采用脉冲式燃烧式控制技术，能够满足窑炉的升温段的要求，自预热式烧嘴内置陶瓷换热器及配套引射器21，可获得最高的换热效率及最佳的阻力，采用直接电极点火,火焰检测方式；能满足炉内各种苛刻的气氛要求。
以上所述仅为本发明的具体实施例进行详细说明，但本发明的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在发明专利范围内。

Claims (7)

1.一种用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑，它包括窑炉本体（1）、保护气置换室（2）、机械传动装置和自动控制装置，其特征在于：所述窑炉本体（1）分为升温段、保温段、缓冷段、冷却段，在窑炉本体（1）的升温段布置燃气加热***，采用自身预热引射式辐射管燃烧器作为燃烧装置，燃烧器采用上下排交错、多点对称均布，分多区脉冲时序控制，在窑顶设置排烟抽出管道（8）和排废抽出管道（9），并在每节窑顶设置一台搅拌风机（22），辊棒（3）采用法兰密封，两侧漏出窑体部分采用密封盒（24）密封；在窑炉本体（1）的保温段匣钵（23）上方、辊棒（3）下方均匀设置电加热棒（26），采用横置式的安装型式，加热棒引出线到炉子一侧接线，从窑体一侧抽出，两侧漏出窑体端设置密封罩（27）；在窑炉本体（1）的缓冷段和冷却段设置了水冷却装置（10）及风冷管道（25），保护气置换室（2）设置在窑炉的进出口两端，通过设置在窑炉本体（1）下方两侧保护气管道（7）以及底保护气支管（28）和侧墙制品上侧的上保护气支管（29）送入炉膛、辊棒密封盒（24）和电加热棒密封罩（27）内。
2.根据权利要求1所述的用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑，其特征在于：所述燃气加热***是由燃烧器、助燃风送入管道（5）、燃气送入管道（6）构成，每节窑炉内设置两只燃烧器，一只安装在炉膛内辊棒（3）的上方，一只安装在辊棒（3）的下方，两只烧嘴上下交错，分别安装在窑墙两侧，炉内烧嘴分多区脉冲时序控制；助燃风送入管道（5）安装在炉体两侧的下方，通过助燃风支管与燃烧器的助燃风口相连，燃气送入管道（6）设置在炉体两侧的上方，通过燃气支管与燃烧器的燃气口相连。
3.根据权利要求1或2所述的用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑，其特征在于：所述燃烧器是由自身预热引射式辐射管烧嘴（4）、烧嘴辐射管（11）、烧嘴控制箱（12）、空气软管（13）、空气调节阀（14）、空气电磁阀（15）、燃气软管（16）、燃气精调阀（17）、燃气电磁阀（18）、燃气关断阀（19）、火焰导管（20）及引射器（21）构成，烧嘴辐射管（11）与自身预热引射式辐射管烧嘴（4）相连，火焰导管（20）置于烧嘴辐射管（11）内，烧嘴内置陶瓷换热器，引射器（21）设置在自身预热引射式辐射管烧嘴（4）的一侧，自身预热引射式辐射管烧嘴（4）的燃气管口经过燃气软管（16）、燃气精调阀（17）、燃气电磁阀（18）、燃气关断阀（19）与燃气送入管道（6）相连，助燃风管口经过空气软管（13）、空气调节阀（14）、空气电磁阀（15）与助燃风送入管道（5）相连，通过烧嘴控制箱（12）进行自动控制。
4.根据权利要求3所述的用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑，其特征在于：所述自身预热引射式辐射管烧嘴（4）为10~40KW小功率燃烧器烧嘴。
5.根据权利要求4所述的用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑，其特征在于：所述水冷却***（10）和风冷管道（25）均为间接冷却，水冷却***（10）采用水冷盘管通水冷却方式，管内部通水冷却，进水带温度、流量检测装置；风冷管道（25）通入窑体炉壳夹层，对炉内壳壁进行降温。
6.根据权利要求5所述的用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑，其特征在于：保护气置换室（2）采用多闸门设计，单独设计有专门进气装置与窑炉本体（1）下方设置的保护气管道（7）连接，确保进出窑密封。
7.根据权利要求6所述的用于生产锂电材料的气电混合加热辊道窑，其特征在于：所述电加热棒（26）为直型辐射硅碳棒。
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