CN218723051U - 一种用于锂电池负极材料的预碳化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，属于负极材料预碳化技术领域。本实用新型包括外热式回转窑，所述外热式回转窑的烟气进口连接烟气发生***，烟气出口连接烟气循环***；所述烟气循环***的出口分为两路，一路与烟气发生***相连通，另一路与热解气净化***的伴热管道相连通，该伴热管道用于对热解气净化***进行伴热；所述的热解气净化***一端与外热式回转窑的出料口相连通，另一端与烟气发生***相连通。本实用新型不仅可以对余热进行循环利用，减少能耗，提高产量；还可以有效防止挥发分对设备及管道造成堵塞。

Description

一种用于锂电池负极材料的预碳化装置

技术领域

本实用新型属于负极材料预碳化技术领域，更具体地说，涉及一种用于锂电池负极材料的预碳化装置。

背景技术

传统的负极材料预碳化装置主要有辊道窑、推板窑等。辊道窑以辊棒为传动介质、通过电机带动辊棒在原地转动，和匣钵或移进板产生摩擦力使和匣钵或移进板往前移动。推板窑以推板为传动介质，在推板上放置匣钵或坩埚，通过液压站的推力推动推板使物料向前移动。这两种窑产量低、能耗高、占地面积大，皆不如外热式回转窑高温加热预碳化负极材料技术。

现有的回转窑高温预碳化负极材料装置产量高、能耗较低，但存在进料量波动大、原料损耗高、与挥发分接触的设备及管道容易堵塞、余热回收利用率不足等缺陷，不仅增加了能耗，而且很难长时间稳定运行。

经检索，中国专利申请号为202210316063.2，公开日为2022.07.22的申请案，公开了一种锂离子电池石墨类负极材料炭化处理***及其炭化处理工艺，包括一高温炭化回转窑，高温炭化回转窑包括可转动的筒体；筒体包括预热段、高温加热段以及冷却段；在预热段与高温加热段的外部设有加热体对筒体进行加热。炭化处理工艺如下：使高温炭化回转窑达到可工作状态；将经过包覆后的石墨类负极材料原料送入到高温炭化回转窑中；石墨类负极材料原料在高温炭化回转窑的筒体内部依次经过预热段、高温加热段后，再冷却降温后即到炭化的石墨类负极材料。该申请案采用回转窑进行高温炭化，解决了传统炭化方式导致能耗高、产能低、匣钵容器消耗量大的问题。但针对挥发分容易堵塞管道、余热回收利用率不足等缺陷，并未得到有效解决。

实用新型内容

1、要解决的问题

针对以上现有技术中存在的至少一些问题，本实用新型提供了一种用于锂电池负极材料的预碳化装置。采用本实用新型的技术方案不仅可以对余热进行循环利用，减少能耗，提高产量；还可以有效防止挥发分对设备及管道造成堵塞。

2、技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，包括外热式回转窑，所述外热式回转窑的烟气进口连接烟气发生***，烟气出口连接烟气循环***；所述烟气循环***的出口分为两路，一路与烟气发生***相连通，另一路与热解气净化***的伴热管道相连通，该伴热管道用于对热解气净化***进行伴热；所述的热解气净化***一端与外热式回转窑的出料口相连通，另一端与烟气发生***相连通。

进一步地，所述的烟气循环***包括相互连通的换热器和烟气风机，其中，烟气风机的进口与外热式回转窑的烟气出口相连接，换热器位于烟气发生***的助燃空气输送管路上。

进一步地，所述的热解气净化***包括相互连通的热解气风机和净化器，其中，净化器与外热式回转窑的出料口相连接，热解气风机与热风炉相连通。

进一步地，所述的烟气发生***包括相互连通的助燃风机和热风炉，该助燃风机用于输送助燃空气，热风炉与外热式回转窑的烟气进口相连通。

进一步地，所述外热式回转窑的窑尾端连接有冷却风机。

进一步地，所述的外热式回转窑连接有进料***，该进料***包括依次连接的原料仓、中间料仓、定量给料机以及回转窑给料机，其中，回转窑给料机的出料口与外热式回转窑的进料口相连接。

进一步地，所述的外热式回转窑还连接有出料***，该出料***包括依次连接的冷却窑给料机、冷却窑、管链输送机以及成品料仓，其中，冷却窑给料机的进料口与外热式回转窑的出料口相连接。

进一步地，所述的定量给料机为螺旋式定量给料机，且该螺旋式定量给料机的出料口高于进料口。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，所述烟气循环***的出口分为两路，一路与烟气发生***相连通，另一路与热解气净化***的伴热管道相连通；这样设计，使得与负极材料换热后的烟气一部分进入换热器预热助燃空气，提高助燃空气温度的同时，提高能量了利用率；另一部进入伴热管道，对净化器、热解气风机、挥发分管道进行伴热，防止挥发分遇冷析出大量的焦油，粘结净化器、堵塞管道，使装置运行更加稳定。

(2)本实用新型的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，热解气净化***包括相互连通的热解气风机和净化器，热解气风机将窑尾抽至负压，负极材料受热产生的挥发分源源不断从窑尾进入净化器，将挥发分中的负极材料过滤，再送入热风炉内燃烧，避免负极材料的损耗。

(3)本实用新型的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，进料***选用螺旋式定量给料机，进料控制更加稳定均匀，减少装置运行中工况出现较大波动，有效避免瞬间出现较大下料量的情况；另外，螺旋式定量给料机整体具有一定的倾斜角度，可保证物料输送的连续性，还能起到一定的密封效果。

(4)本实用新型的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，冷却窑出口设置管链输送机，将物料提升并输送至成品料仓内，解决了空间上的限制，后续可选择多种接料方式；另外，采用管链输送机进行输送，可以避免采用气力输送方式输送介质对冷却窑***的压力影响。

附图说明

图1为本实用新型的预碳化装置的各部件连接示意图。

图中：1、助燃风机；2、原料仓；3、中间料仓；4、定量给料机；5、回转窑给料机；6、换热器；7、烟气风机；8、外热式回转窑；9、热解气风机；10、净化器；11、热风炉；12、冷却窑给料机；13、冷却窑；14、管链输送机；15、成品料仓；16、冷却风机；17、伴热管道。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

本实施例的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，利用外热式回转窑8对负极材料进行加热，通过带倾斜角度筒体的回转运动，带动负极材料在筒体内做翻转式螺旋运动，热烟气对筒体内的物料进行加热。原料负极材料在高温受热运行过程中挥发分不断释放，得到合格的负极材料产品。

如图1所示，本实施的整套装置包括进料***、烟气发生***、热解气净化***、烟气循环***以及出料***。其中，所述外热式回转窑8的进料口连接进料***，出料口连接出料***。外热式回转窑8的烟气进口连接烟气发生***，烟气出口连接烟气循环***；所述烟气循环***的出口分为两路，一路与烟气发生***相连通，另一路与热解气净化***的伴热管道17相连通，该伴热管道17用于对热解气净化***进行伴热；所述的热解气净化***一端与外热式回转窑8的出料口相连通，另一端与烟气发生***相连通。

具体地，所述的烟气发生***包括相互连通的助燃风机1和热风炉11，该热风炉11与外热式回转窑8的烟气进口相连通。天然气燃料以及助燃空气经热风炉11燃烧后产生高温烟气，进入外热式回转窑8为筒体内的负极材料进行预炭化处理。其中，负极材料加热后产生的挥发分又重新进入热风炉11进行燃烧，产生热量。

所述的烟气循环***包括相互连通的换热器6和烟气风机7，其中，烟气风机7的进口与外热式回转窑8的烟气出口相连接。与负极材料换热后的烟气依然具有较高的温度，烟气风机7将换然后的烟气一部分用于对助燃空气进行预热。这样，在提高助燃空气温度的同时，还提高能量了利用率。

具体到本实施例中，助燃空气通过助燃风机1进入热风炉11，通过在助燃空气进入热风炉11之前的管路上设置换热器6，换然后的烟气经过换热器6与助燃空气进行换热，从而实现对助燃空气的预热处理。

所述的热解气净化***包括相互连通的热解气风机9和净化器10，其中，净化器10与外热式回转窑8的出料口相连接，热解气风机9与热风炉11相连通。负极材料在加热过程中产生的挥发分，在外热式回转窑8的尾部被热解气风机9抽入净化器10内，经净化器10过滤掉负极材料后，挥发分进入热风炉11内参与燃烧，过滤得到物料进入出料***，从而减少了负极材料的消耗，提高原料回收率。

为了防止挥发分在热解气净化***中发生冷凝现象，所述的热解气风机9、净化器10以及挥发分流通管道上均包覆有伴热管道17。烟气风机7将换然后的烟气另一部分进入伴热管道17，对净化器10、热解气风机9以及挥发分管道进行伴热，防止挥发分遇冷析出大量的焦油，粘结净化器、堵塞管道，从而保证了装置运行的稳定性。伴热后的烟气回到烟气风机进口。

所述的外热式回转窑8连接有进料***，该进料***包括依次连接的原料仓2、中间料仓3、定量给料机4以及回转窑给料机5。其中，回转窑给料机5的出料口与外热式回转窑8的进料口相连接。

负极材料先进入原料仓2，再进入中间料仓3，两仓中间设置阀门，原料仓2进料过程中阀门关闭，中间料仓3设置称重装置。负极材料从中间料仓3进入定量给料机4连续、均匀的进入外热式回转窑8。

该进料***采用双料仓组合的进料形式，避免负压输送上料装置的抽负压能力对回转窑内的压力影响。同时，选用螺旋式定量给料机，进料控制更加稳定均匀，减少装置运行中工况出现较大波动，有效避免瞬间出现较大下料量的情况。另外，螺旋式定量给料机的出料口高于进料口，该螺旋式定量给料机的整体倾角≥15°，可保证物料输送的连续性，还能起到一定的密封效果。

所述的外热式回转窑8还连接有出料***，该出料***包括依次连接的冷却窑给料机12、冷却窑13、管链输送机14以及成品料仓15。其中，冷却窑给料机12的进料口与外热式回转窑8的出料口相连接。冷却窑13出口设置管链输送机14，将物料提升并输送至成品料仓15内，解决了空间上的限制，后续可选择多种接料方式。同时，采用管链输送机14进行输送，可以避免采用气力输送方式输送介质对冷却窑***的压力影响。

另外，所述外热式回转窑8的窑尾端连接有冷却风机16。该冷却风机16用于窑尾托辊与滚圈降温，有利于延长设备的使用寿命。

本实施的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，主要工艺流程如下：负极材料通过进料***定量、均匀、连续且稳定的进入加热窑；烟气发生***主要是燃料(天然气)、助燃空气及负极材料预碳化产生的挥发分在热风炉11内燃烧产生高温热烟气，该高温烟气对窑体内的负极材料进行预炭化处理，预炭化后的物料经出料***冷却后输送至成品料仓15中。

预炭化过程中产生的挥发分经热解气净化***进行固气分离，挥发分进入热风炉11内燃烧，过滤的固体物料进入出料***。其中，与负极材料换热后的烟气一部分进入换热器6对助燃空气进行预热，一分部进入伴热管道17对热解气风机9、净化器10以及挥发分管道进行伴热。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，包括外热式回转窑(8)，其特征在于：所述外热式回转窑(8)的烟气进口连接烟气发生***，烟气出口连接烟气循环***；所述烟气循环***的出口分为两路，一路与烟气发生***相连通，另一路与热解气净化***的伴热管道(17)相连通，该伴热管道(17)用于对热解气净化***进行伴热；所述的热解气净化***一端与外热式回转窑(8)的出料口相连通，另一端与烟气发生***相连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，其特征在于：所述的烟气循环***包括相互连通的换热器(6)和烟气风机(7)，其中，烟气风机(7)的进口与外热式回转窑(8)的烟气出口相连接，换热器(6)位于烟气发生***的助燃空气输送管路上。

3.根据权利要求2所述的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，其特征在于：所述的热解气净化***包括相互连通的热解气风机(9)和净化器(10)，其中，净化器(10)与外热式回转窑(8)的出料口相连接，热解气风机(9)与热风炉(11)相连通。

4.根据权利要求3所述的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，其特征在于：所述的烟气发生***包括相互连通的助燃风机(1)和热风炉(11)，该助燃风机(1)用于输送助燃空气，热风炉(11)与外热式回转窑(8)的烟气进口相连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，其特征在于：所述外热式回转窑(8)的窑尾端连接有冷却风机(16)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，其特征在于：所述的外热式回转窑(8)连接有进料***，该进料***包括依次连接的原料仓(2)、中间料仓(3)、定量给料机(4)以及回转窑给料机(5)，其中，回转窑给料机(5)的出料口与外热式回转窑(8)的进料口相连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，其特征在于：所述的外热式回转窑(8)还连接有出料***，该出料***包括依次连接的冷却窑给料机(12)、冷却窑(13)、管链输送机(14)以及成品料仓(15)，其中，冷却窑给料机(12)的进料口与外热式回转窑(8)的出料口相连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于锂电池负极材料的预碳化装置，其特征在于：所述的定量给料机(4)为螺旋式定量给料机，且该螺旋式定量给料机的出料口高于进料口。

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