一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉制造技术

本发明专利技术涉及一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉，包括：窑炉、气闸门、焦油收集器、氮气循环风机及氮气循环加热器；在窑炉中设有的高温恒温段、次高温段、中温段、混风调温段及低温段，气闸门安装在低温段右侧，次高温段处设有高温氮气入口，混风调温段处设有低温氮气入口，低温段处设有回流氮气出口；焦油收集器与回流氮气出口连通，焦油收集器通过氮气循环风机与氮气循环加热器连通，氮气循环加热器出口与高温氮气入口连通，焦油收集器出口通过低温氮气抽风机与低温氮气入口连通。其具有通过温度梯度控制来减少焦油和防止炭黑的产生，避免对窑炉工作带来不利影响，并可提高产品的烧成率等优点。成率等优点。成率等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉


[0001]本专利技术涉及一种窑炉，具体涉及一种应用于锂电池电极材料煅烧的氮气氛保护窑炉，属于新能源
和窑炉制造


技术介绍

[0002]锂电池电极材料煅烧过程中，除了需要气氛保护外，温度控制非常关键，尤其在窑炉升温段，不同的温度曲线会产生不同的效果，在升温过程中，电极材料在不同温度下会对应产生甲烷、氢气、焦油等分离物，部分分离物对窑炉的正常工作和产品的烧成率会带来负面作用，例如在300
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450℃的温度区间会产生大量焦油，清除焦油会付出大量的劳动和增加成本，并且焦油成分的碳氢比较高，在焦油析出时会损失较多的碳元素导致烧成率降低。
[0003]窑炉温度控制还与形成炭黑有关，在450℃
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750℃时会大量产生甲烷气体，当这些甲烷气体在超过1000℃时会裂解出氢气和炭黑，由于炭黑具有导电性，当炭黑大量落在电热棒上时很容易造成短路。焦油和炭黑的大量产生显然带来诸多不利，要减少这些不利因素带来的负面影响必须在窑炉的工艺温度上作相应调整而趋利避害，其中最主要的是在窑炉的升温阶段尽量避开焦油和炭黑产生的温度范围。
[0004]由于目前对于锂电池电极材料煅烧大部分采用电热棒辐射加热的方式，因导电焦油沉积物容易造成漏电和短路，所以排烟口出的温度都在400℃上下，避免在更低的温度下焦油大量产生并在窑内析出的问题，但采用高温排烟的方法一方面会造成热能浪费，也因烟气口的温度过高在甲烷气体遇到外部空气时容易造成着火的风险，所以采用电热棒加热其排烟温度无论高低都会遇到问题。
[0005]中国专利：一种燃气加热带焦油收集的氮气氛窑炉（专利号：202223059726.1），该专利技术采用燃气在窑炉外部加热氮气，通过高温氮气对窑炉进行循环加热并通过回流氮气带出焦油进行收集，该专利技术解决了节约能耗、节省氮气和防止煅烧物氧化问题，对于焦油收集也有提供了相关技术，但对于减少焦油产生和防止炭黑的生成所涉及温控技术就没有提及，也没有对严重影响焦油析出量和产品烧成率的温度控制方面提出解决方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉，应用于锂电池电极材料的煅烧并通过温度梯度控制来减少焦油和防止炭黑的产生，避免对窑炉工作带来不利影响，并可提高产品的烧成率，也同时对窑炉产生的有害气体进行处理。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的，其是一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉，其特征在于包括：窑炉及气闸门；在所述窑炉中设有的高温恒温段、次高温段、中温段、混风调温段及低温段，所述气闸门安装在低温段右侧，所述高温恒温段、次高温段、中温段、混风调温段、低温段及气闸门依序排列，高温恒温段的温度高于1000℃，所述次高温段的温度在750
℃
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950℃之间，所述中温段的温度在450℃
‑
750℃之间，所述低温段的温度在300℃以下，在所述次高温段处设有高温氮气入口，在所述混风调温段处设有低温氮气入口，在所述低温段处且靠近气闸门的位置设有回流氮气出口；以及焦油收集器、氮气循环风机及氮气循环加热器；所述焦油收集器的入口与回流氮气出口连通；所述焦油收集器的出口通过氮气循环风机与氮气循环加热器入口连通，所述氮气循环加热器出口与高温氮气入口连通，所述焦油收集器出口通过低温氮气抽风机与低温氮气入口连通。
[0008]在本技术方案中，所述高温恒温段、次高温段、中温段、混风调温段及低温段均属于窑炉的升温段。
[0009]在本技术方案中，在所述高温恒温段中设有电热棒。
[0010]在本技术方案中，在所述氮气循环加热器处设有炉膛及燃烧器，所述燃烧器设在炉膛一侧，在所述氮气循环加热器设有尾气出口从而排出燃烧器产生的尾气。
[0011]在本技术方案中，还包括燃烧器风机，所述燃烧器风机的进口与焦油收集器的出口连通，燃烧风机的出口与氮气循环加热器处的燃烧器连通。
[0012]在本技术方案中，还包括氮气源，所述氮气源的出口与氮气循环风机进风口连通。
[0013]在本技术方案中，所述氮气循环风机、低温氮气抽风机及燃烧器风机均为变频风机。
[0014]在本技术方案中，所述焦油收集器为冷凝式焦油收集器。
[0015]本专利技术与现有技术相比的优点为：1、利用部分去除焦油后的低温氮气重新注入窑炉中温段和低温段之间的混风调温段，可实现中温段与低温段之间的温度梯度控制，可在短距离的温度区间内快速降温并控制中温段与低温段之间的温度梯度落差，减少了物料升温过程在300℃
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450℃温度区间的停留时间，避免料物料在该温度区间内大量析出焦油，可减少后续焦油的处理量以及提高烧成率。
[0016]2、在实施温度梯度控制后，在低温段的物料预热可吸收更多低品位的氮气热量，一方面热量得到充分利用，另一方面也降低了回流氮气的温度更有利于对焦油的冷凝收集。
[0017]3、 对于避免升温和煅烧过产生的甲烷和氢气等挥发性气体其浓度不断累积，把部分去除焦油后含挥发性气体的回流氮气引入氮气循环加热器的炉膛焚烧，同时在氮气循环回路中通过氮气源不断注入新的氮气，通过该措施可让氮气中所含挥发性气体的比例控制在一定范围而不会持续升高以减少对环境的污染，所引出的含挥发性气体的氮气通过焚烧可解决废气污染问题，并可利用甲烷和氢气的燃烧热值实现热能利用。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述
的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
[0020]实施例1如图1所示，其是一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉，包括：窑炉及气闸门6；在所述窑炉中设有的高温恒温段1、次高温段2、中温段3、混风调温段4及低温段5，所述气闸门6安装在低温段5右侧，所述高温恒温段1、次高温段2、中温段3、混风调温段4、低温段5及气闸门6依序排列，高温恒温段1的温度高于1000℃，所述次高温段2的温度在750℃
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950℃之间，所述中温段3的温度在450℃
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750℃之间，所述低温段5的温度在300℃以下，在所述次高温段2处设有高温氮气入口21，在所述混风调温段4处设有低温氮气入口41，在所述低温段5处且靠近气闸门6的位置设有回流氮气出口51；以及焦油收集器7、氮气循环风机11及氮气循环加热器12；所述焦油收集器7的入口与回流氮气出口51连通；所述焦油收集器7的出口通过氮气循环风机11与氮气循环加热器12入口连通，所述氮气循环加热器7出口与高温氮气入口21连通，所述焦油收集器7出口通过低温氮气抽风机8与低温氮气入口41连通。
[0021]在本实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉，其特征在于包括：窑炉及气闸门（6）；在所述窑炉中设有的高温恒温段（1）、次高温段（2）、中温段（3）、混风调温段（4）及低温段（5），所述气闸门（6）安装在低温段（5）右侧，所述高温恒温段（1）、次高温段（2）、中温段（3）、混风调温段（4）、低温段（5）及气闸门（6）依序排列，高温恒温段（1）的温度高于1000℃，所述次高温段（2）的温度在750℃
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950℃之间，所述中温段（3）的温度在450℃
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750℃之间，所述低温段（5）的温度在300℃以下，在所述次高温段（2）处设有高温氮气入口（21），在所述混风调温段（4）处设有低温氮气入口（41），在所述低温段（5）处且靠近气闸门（6）的位置设有回流氮气出口（51）；以及焦油收集器（7）、氮气循环风机（11）及氮气循环加热器（12）；所述焦油收集器（7）的入口与回流氮气出口（51）连通；所述焦油收集器（7）的出口通过氮气循环风机（11）与氮气循环加热器（12）入口连通，所述氮气循环加热器（7）出口与高温氮气入口（21）连通，所述焦油收集器（7）出口通过低温氮气抽风机（8）与低温氮气入口（41）连通。2.根据权利要求1所述的一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建东，徐健元，陈永基，
申请(专利权)人：佛山保嘉源环境工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：