CN218931725U - 一种卧立协同连续石墨化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种卧立协同连续石墨化装置，包括自发热石墨管回转筒、受电电极棒、外加热耐热钢回转筒、石墨化立式炉，自发热石墨管回转筒与所述外加热耐热钢回转筒串联，所述自发热石墨管回转筒的内筒为石墨管，所述石墨管的两端连接电滑环，并通过受电电极棒通电加热，所述外加热耐热钢回转筒的内筒为耐热钢筒，所述耐热钢筒的进料一端连接装料固定端，所述自发热石墨管回转筒的出料一端连接出料固定端，所述石墨化立式炉设置在所述出料固定端的下方，并与出料固定端的出料口相连接。本实用新型的有益效果是：将炭素材料的包覆、低温炭化、高温炭化、石墨化汇集在一套装置中进行协同连续化生产，实现节电、环保、高产、优质。

Description

一种卧立协同连续石墨化装置

技术领域

本实用新型涉及工业炉窑设备，尤其涉及一种卧立协同连续石墨化装置。

背景技术

在对电池石墨负极材料的生产过程中，均需采用多套设备和生产工艺，各工序之间不能连续进行，现在采用石油焦或沥青焦包覆、低温炭化、高温炭化、石墨化在不同的设备中完成，需进行多次加热和冷却，能耗居高不下且污染严重。

现有技术主要存在的技术难点是：包覆后的石油焦或沥青焦含有大量的挥发分，不能一步到位进行石墨化，否则会破坏包覆料的性能，其二大量的挥发分快速析出会形成喷炉事故，其三低温炭化和高温炭化整合在一起放在一个设备中具有相当大的难度，其四不经过高温炭化的物料特别是粉料限制了连续石墨化，会造成棚炉、堵炉、喷炉。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种卧立协同连续石墨化装置，将炭素材料的包覆、低温炭化、高温炭化、石墨化汇集在一套装置中进行协同连续化生产，实现节电、环保、高产、优质。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种卧立协同连续石墨化装置，包括自发热石墨管回转筒、受电电极棒、外加热耐热钢回转筒、石墨化立式炉，所述自发热石墨管回转筒与所述外加热耐热钢回转筒串联，所述自发热石墨管回转筒的内筒为石墨管，所述石墨管的两端连接电滑环，并通过受电电极棒通电加热，所述外加热耐热钢回转筒的内筒为耐热钢筒，所述耐热钢筒的进料一端连接装料固定端，所述自发热石墨管回转筒的出料一端连接出料固定端，所述石墨化立式炉设置在所述出料固定端的下方，并与出料固定端的出料口相连接。

所述石墨化立式炉包括内石墨柱、外石墨筒、物料冷却器，所述内石墨柱与外石墨筒形成环形通道，所述内石墨柱与外石墨筒分别连接电极，所述环形通道与所述出料固定端的出料口相连通，所述环形通道底部为下料管，所述下料管下部设置物料冷却器，所述外石墨筒外部设有隔热绝缘层和支承装置。

所述出料固定端包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、插板阀、出料溜槽，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为出料腔，所述自发热石墨管回转筒的出料端***出料腔中，所述出料腔底部设置插板阀、出料溜槽，所述出料溜槽的出料口连接石墨化立式炉。

所述装料固定端包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、螺旋加料器，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为进料腔，所述耐热钢筒的进料端***进料腔中，所述螺旋加料器连接耐热钢筒的进料端。

在所述耐热钢筒与装料固定端之间设置有密封装置，在所述自发热石墨管回转筒与出料固定端之间设有密封装置。

所述密封装置包括柔性密封圈、石墨密封圈、外固定管、内密封管、密封调心装置，所述内密封管通过密封调心装置连接自发热石墨管回转筒或耐热钢筒，在所述内密封管与外固定管之间延轴向设置有多层柔性密封圈，在多层柔性密封圈的最里侧设置石墨密封圈，所述外固定管连接出料固定端或装料固定端。

所述密封调心装置包括调距丝杠、波纹膨胀器，所述自发热石墨管回转筒或耐热钢筒与内密封管通过调距丝杠连接，所述自发热石墨管回转筒或耐热钢筒与内密封管之间还设置有用于密封的波纹膨胀器。

所述自发热石墨管回转筒包括石墨管、包裹在石墨管外侧的耐火绝缘隔热材料层、固定在耐火绝缘隔热材料层外部的钢外壳。

所述自发热石墨管回转筒与所述外加热耐热钢回转筒的整体倾斜，倾斜角度为1°-5°，传动装置采用变频调速。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种卧立协同连续石墨化装置，将炭素材料的包覆、低温炭化、高温炭化、石墨化汇集在一套装置中进行协同连续化生产，实现节电、环保、高产、优质。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图中：1-加料***，2-装料固定端，3-耐热钢筒，4-传动装置，5-受电电极棒，6-电滑环，7-石墨管，8-出料固定端，9-出料溜槽，10-内石墨柱，11-外石墨筒，12-隔热绝缘层和支承装置，13-物料冷却器，14-立式炉密封回转卸料器，15-支撑辊，16-螺旋加料器，17-柔性密封圈，18-石墨密封圈，19-调距丝杠，20-波纹膨胀器。21-电极。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

见图1，一种卧立协同连续石墨化装置，包括自发热石墨管回转筒、受电电极棒5、外加热耐热钢回转筒、石墨化立式炉，所述自发热石墨管回转筒与所述外加热耐热钢回转筒串联，所述自发热石墨管回转筒的内筒为石墨管7，所述石墨管7的两端连接电滑环6，并通过受电电极棒5通电加热，所述外加热耐热钢回转筒的内筒为耐热钢筒3，耐热钢筒3与石墨管7通过绝缘法兰连接，所述耐热钢筒3的进料一端连接装料固定端2，所述自发热石墨管回转筒的出料一端连接出料固定端8，所述石墨化立式炉设置在所述出料固定端8的下方，并与出料固定端8的出料口相连接。

高温区石墨管7两端采用受电电极棒5、电滑环6将电输送入石墨管7，石墨管7受电流作用自身发热，由于在隔绝空气的情况下石墨可以承受3000℃以上的高温，因此本实用新型的石墨回转筒可承受2000℃以上的高温。

所述石墨化立式炉包括内石墨柱10、外石墨筒11、物料冷却器13，所述内石墨柱10与外石墨筒11形成环形通道，所述内石墨柱10与外石墨筒11分别连接电极21，所述环形通道与所述出料固定端8的出料口相连通，所述环形通道底部为下料管，所述下料管下部设置物料冷却器13，所述外石墨筒11外部设有隔热绝缘层和支承装置12。

所述出料固定端8包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、插板阀、出料溜槽9，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为出料腔，所述自发热石墨管回转筒的出料端***出料腔中，所述出料腔底部设置插板阀、出料溜槽9，所述出料溜槽9的出料口连接石墨化立式炉。

所述装料固定端2包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、螺旋加料器16，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为进料腔，所述耐热钢筒3的进料端***进料腔中，所述螺旋加料器16连接耐热钢筒3的进料端。

螺旋加料器16从装料固定端2的侧面伸入进料腔与耐热钢筒3连接，螺旋加料器16在装料固定端2外部的部分与装料固定端2之间设置有波纹补偿器，用于上料密封。螺旋加料器16的进料口连接加料***1。

在所述耐热钢筒3与装料固定端2之间设置有密封装置，在所述自发热石墨管回转筒与出料固定端8之间设有密封装置。

所述密封装置包括柔性密封圈17、石墨密封圈18、外固定管、内密封管、密封调心装置，所述内密封管通过密封调心装置连接自发热石墨管回转筒或耐热钢筒3，在所述内密封管与外固定管之间延轴向设置有多层柔性密封圈17，在多层柔性密封圈17的最里侧设置石墨密封圈18，所述外固定管连接出料固定端8或装料固定端2。

所述密封调心装置包括调距丝杠19、波纹膨胀器20，所述自发热石墨管回转筒或耐热钢筒3与内密封管通过调距丝杠19连接，所述自发热石墨管回转筒或耐热钢筒3与内密封管之间还设置有用于密封的波纹膨胀器20。

密封装置通过密封调心装置调整与自发热石墨管回转筒或耐热钢筒3的同心度。

调距丝杠19中间为螺母，两端为正反螺纹的丝杠，通过旋拧螺母调整调距丝杠的长度，从而调节内密封管与自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒之间的径向距离，在圆周方向通过丝杠的调节达到密封面筒体和回转窑同心，波纹膨胀器20起到窑内外的密封作用并且调试时可以提供位置补偿。

自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒安装就位后进行人工密封面找正，也就是调试密封装置与回转筒的同心度，若干个调距丝杠19起到调节同心和支承密封装置的作用，达到施工调试时能够调心的目的，调整完毕，将外固定管通过螺栓与装料固定端2或出料固定端8固定连接。

所述自发热石墨管回转筒包括石墨管7、包裹在石墨管7外侧的耐火绝缘隔热材料层、固定在耐火绝缘隔热材料层外部的钢外壳。

一种卧立协同连续石墨化工艺，采用卧式回转加热炉与石墨化立式炉协同生产，所述卧式回转加热炉为低温区与高温区两部分串联，高温区出料送入石墨化立式炉，具体包括：

1)低温区采用耐热钢材质滚筒形式进行外加热，完成碳素材料的包覆、低温炭化，加热温度区间从室温到1000℃可调；

2)高温区采用石墨管回转筒通电自热式，加热温度区间从500℃到1700℃可调，对碳素材料进行高温炭化、石墨化以及石墨化材料二次包覆后的高温炭化；

3)低温区与高温区整体倾斜，物料靠旋转的传送动力向石墨化立式炉传送，物料靠重力落入石墨化立式炉；

4)石墨化立式炉的阳极和阴极均采用石墨材质，阳极和阴极之间形成一个环形通道，经高温区炭化预石墨化的碳素材料做为电阻料在两极间实现连续加热，加热温度最高为3000℃。

低温区与高温区的整体倾斜角度为1°-5°，传动装置4采用变频调速。

本实用新型的卧式回转加热炉部分采用低温区和高温区两部串联，整合为一套回转加热处理炉，从装料端到出料端有一向下倾角，一般在1°-5°，传动装置4采用变频调速，可以自动调节炉内通过的物料量。低温区采用耐热钢材质的滚筒进行外加热，可以完成碳素材料的包覆、低温炭化，加热温度区间从室温到1000℃可调，高温区采用石墨管回转筒通电自热式，加热温度区间从500℃到1700℃可调，可以对碳素材料进行高温炭化和石墨化后的材料二次包覆后的高温炭化。石墨化炉采用立式炉，物料的传输靠重力，连接在卧式回转炉出料口下部和回转加热炉协同工作。经卧式回转窑高温炭化后的高温物料通过下料溜槽直接加入立式石墨化炉中，立式石墨化炉的阳极和阴极均采用石墨材质，阳极和阴极之间形成一个环形通道，经高温炭化预石墨化的碳素材料在两极间做为电阻料实现连续加热，料温可以加热到2800℃～3000℃，并保温10～30分钟，实现碳素材料的石墨化，立式炉内的物料量通过立式炉密封回转卸料器14进行调节实现和卧式回转炉的协同。石墨化立式炉的下部下料管设置有间壁式冷却器，石墨化后的物料冷却后经回转立式炉密封回转卸料器14排出炉外，完成包覆、低温炭化、高温炭化、石墨化的连续生产工艺过程。

Claims (9)

1.一种卧立协同连续石墨化装置，其特征在于，包括自发热石墨管回转筒、受电电极棒、外加热耐热钢回转筒、石墨化立式炉，所述自发热石墨管回转筒与所述外加热耐热钢回转筒串联，所述自发热石墨管回转筒的内筒为石墨管，所述石墨管的两端连接电滑环，并通过受电电极棒通电加热，所述外加热耐热钢回转筒的内筒为耐热钢筒，所述耐热钢筒的进料一端连接装料固定端，所述自发热石墨管回转筒的出料一端连接出料固定端，所述石墨化立式炉设置在所述出料固定端的下方，并与出料固定端的出料口相连接。

2.根据权利要求1所述的一种卧立协同连续石墨化装置，其特征在于，所述石墨化立式炉包括内石墨柱、外石墨筒、物料冷却器，所述内石墨柱与外石墨筒形成环形通道，所述内石墨柱与外石墨筒分别连接电极，所述环形通道与所述出料固定端的出料口相连通，所述环形通道底部为下料管，所述下料管下部设置物料冷却器，所述外石墨筒外部设有隔热绝缘层和支承装置。

3.根据权利要求1所述的一种卧立协同连续石墨化装置，其特征在于，所述出料固定端包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、插板阀、出料溜槽，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为出料腔，所述自发热石墨管回转筒的出料端***出料腔中，所述出料腔底部设置插板阀、出料溜槽，所述出料溜槽的出料口连接石墨化立式炉。

4.根据权利要求1所述的一种卧立协同连续石墨化装置，其特征在于，所述装料固定端包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、螺旋加料器，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为进料腔，所述耐热钢筒的进料端***进料腔中，所述螺旋加料器连接耐热钢筒的进料端。

5.根据权利要求1所述的一种卧立协同连续石墨化装置，其特征在于，在所述耐热钢筒与装料固定端之间设置有密封装置，在所述自发热石墨管回转筒与出料固定端之间设有密封装置。

6.根据权利要求5所述的一种卧立协同连续石墨化装置，其特征在于，所述密封装置包括柔性密封圈、石墨密封圈、外固定管、内密封管、密封调心装置，所述内密封管通过密封调心装置连接自发热石墨管回转筒或耐热钢筒，在所述内密封管与外固定管之间延轴向设置有多层柔性密封圈，在多层柔性密封圈的最里侧设置石墨密封圈，所述外固定管连接出料固定端或装料固定端。

7.根据权利要求6所述的一种卧立协同连续石墨化装置，其特征在于，所述密封调心装置包括调距丝杠、波纹膨胀器，所述自发热石墨管回转筒或耐热钢筒与内密封管通过调距丝杠连接，所述自发热石墨管回转筒或耐热钢筒与内密封管之间还设置有用于密封的波纹膨胀器。

8.根据权利要求1所述的一种卧立协同连续石墨化装置，其特征在于，所述自发热石墨管回转筒包括石墨管、包裹在石墨管外侧的耐火绝缘隔热材料层、固定在耐火绝缘隔热材料层外部的钢外壳。

9.根据权利要求1所述的一种卧立协同连续石墨化装置，其特征在于，所述自发热石墨管回转筒与所述外加热耐热钢回转筒的整体倾斜，倾斜角度为1°-5°。

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