辊道窑炉的氮气高效再利用系统及方法技术方案

本申请涉及窑炉的氮气再利用技术领域，本申请能够降低氮气的使用量，节约生产成本，具体公开了一种辊道窑炉的氮气高效再利用系统及方法，其中氮气高效再利用系统包括控制器，升温段、保温段、高温区和低温区沿长度方向均连接有多个气压计和多个供气管道，气压计用于测量辊道窑炉内的气体压力，供气管道用于向辊道窑炉内补充氮气，每个供气管道上均设有用于控制氮气流量的流量阀，每个循环风机、气压计和流量阀均与控制器电连接；氮气高效再利用方法包括在循环风机打开时，控制低温区上连接的供气管道的流量阀到第一预设流量值；在循环风机关闭时，控制低温区上连接的供气管道的流量阀到第二预设流量值；其中，第一预设流量值小于第二预设流量值。于第二预设流量值。于第二预设流量值。

【技术实现步骤摘要】
辊道窑炉的氮气高效再利用系统及方法


[0001]本申请涉及窑炉的氮气再利用
，更具体地说，是涉及一种辊道窑炉的氮气高效再利用系统及方法。

技术介绍

[0002]我国的辊道窑技术从90年代开始发展，已经广泛应用在陶瓷和电子等多个工业。近年来在锂离子电池材料的生产中，辊道窑是最常用的窑炉种类。在电池材料的制造过程当中，中间体往往要经过高温烧结来形成最终的锂离子电极材料。根据所生产的材料的不同，辊道窑需要采用不同的气体来制造气体环境。以锂离子电池材料为例，常用的气体是空气(用来制备钴酸锂)、氧气(用来制备高镍三元正极材料)和氮气(用来制备磷酸铁锂或磷酸锰铁锂等)。在烧结这个环节，制造成本的一大部分来自于非空气气体的使用量和非空气气体带走的热量。所以，合理的使用气体对产品的质量和制造成本都至关重要。
[0003]辊道窑按照温度划分可以大致分为升温段、保温段和降温段。在升温段中，炉温以较快的梯度上升。保温段里的温度保持几乎相同。在降温段的炉温以较快的梯度下降。在一种现有的辊道窑中，设有用于进气的进气系统，并且进气系统一般在各个温段均进气，窑头设有的排气管道和窑尾设有的排气系统用于排气，窑头的排气风量1000～3000m3/h，窑尾的排气风量为1000～3000m3/h，这种气体流动方式使得氮气直接从窑头和窑尾排出，造成了各个温度段内气体和热量的大量浪费。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种辊道窑炉的氮气高效再利用系统及方法，解决了现有的窑炉内各个温度段内气体和热量的大量浪费的技术问题，达到了减小辊道窑内气体浪费量的技术效果。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种辊道窑炉的氮气高效再利用系统，包括辊道窑炉，辊道窑炉包括物料依次通过的升温段、保温段和降温段，降温段包括高温区和低温区，高温区的氮气温度高于低温区的氮气温度，低温区排出的氮气通过循环管道引入升温段内。
[0006]在第一方面的一种可能的实现方式中，保温段和降温段的交界处的氮气压力值最高，升温段和保温段内的氮气均从辊道窑炉的炉口端排气；或者，高温区和低温区的交界处的氮气压力值最高，升温段、保温段和高温区内的氮气均从辊道窑炉的炉口端排气；或者，
[0007]所述高温区和所述低温区的交界处的氮气压力值最高，所述升温段、所述保温段和所述高温区内的氮气均从所述辊道窑炉的炉口端排气。
[0008]在第一方面的另一种可能的实现方式中，低温区内设有若干循环风机，若干循环风机用于驱动氮气在低温区内循环流动。
[0009]在第一方面的另一种可能的实现方式中，包括多个沿着低温区的长度方向设置的循环风机组，每个循环风机组包括若干循环风机，每个循环风机组驱动氮气沿着低温区横
截面内环形流动。
[0010]在第一方面的另一种可能的实现方式中，每个循环风机组包括设于辊道窑炉的物料输送区域上方的上循环风机和设于辊道窑炉的物料输送区域下方的下循环风机，上循环风机和下循环风机驱动氮气围绕辊道窑炉的物料输送区域环形流动。
[0011]在第一方面的另一种可能的实现方式中，还包括控制器，升温段、保温段、高温区和低温区沿长度方向均连接有多个气压计和多个供气管道，气压计用于测量辊道窑炉内的气体压力，供气管道用于向辊道窑炉内补充氮气，每个供气管道上均设有用于控制氮气流量的流量阀，每个循环风机、每个气压计和每个流量阀均与控制器电连接。
[0012]在第一方面的另一种可能的实现方式中，还包括多个沿着低温区长度方向设置的低温区温度传感器，低温区温度传感器用于检测低温区内的氮气温度，每个低温区温度传感器均与控制器电连接。
[0013]在第一方面的另一种可能的实现方式中，还包括设于炉口端的炉口温度传感器，炉口温度传感器用于检测炉口端排出的气体温度，炉口温度传感器与控制器电连接。
[0014]在第一方面的另一种可能的实现方式中，还包括第一有机物检测组件、第二有机物检测组件和有机物浓度比较组件，第一有机物检测组件从低温区内取样气体，以分析低温区内气体的有机物浓度值，第二有机物检测组件从炉口端处取样气体，以分析炉口端处的气体有机物浓度值；第一有机物检测组件和第二有机物检测组件均包括抽气管道、抽气泵和有机物测量组件，抽气管道通过抽气泵与有机物测量组件连接，第一有机物检测组件的抽气管道延伸至低温区内，第二有机物检测组件的抽气管道设于炉口端处，有机物测量组件用于分析抽气管道所抽取气体的有机物浓度，有机物浓度比较组件分别与控制器、第一有机物检测组件和第二有机物检测组件的有机物测量组件电连接，有机物浓度比较组件用于对第一有机物检测组件和第二有机物检测组件的测量结果进行比较。
[0015]第二方面，本申请还提供了一种辊道窑炉的氮气高效再利用方法，应用于上述的辊道窑炉的氮气高效再利用系统，所述方法包括：在循环风机打开时，控制低温区上连接的供气管道的流量阀到第一预设流量值；在循环风机关闭时，控制低温区上连接的供气管道的流量阀到第二预设流量值；其中，第一预设流量值小于第二预设流量值。
[0016]第三方面，本申请实施例还提供了一种辊道窑炉的氮气高效再利用方法，应用于上述的辊道窑炉的氮气高效再利用系统，所述方法包括：获取辊道窑炉的设计工作参数，工作参数包括辊道窑炉设计时的不同进料速度；在试运行中，分别控制循环风机在低功率状态、中功率状态和高功率状态下运行，并分别获取辊道窑炉在不同进料速度下每个低温区温度传感器的低温区温度测量值；删除循环风机在相同功率状态下随辊道窑炉的进料速度波动较大的低温区温度传感器的低温区温度测量值，保留受辊道窑炉的进料速度影响最小的低温区温度传感器的低温区温度测量值作为标称温度控制值；根据辊道窑炉的进料速度和标称温度控制值，确定辊道窑炉的进料速度和标称温度控制值之间的拟合曲线关系；在实际生产中，控制器根据拟合曲线关系和低温区的温度控制的温度控制目标值，控制辊道窑炉的进料速度。
[0017]在第三方面一种可能的实现方式中，所述方法还包括：获取辊道窑炉在炉口端的炉口气体温度设计值；获取炉口温度传感器检测的炉口端的炉口气体温度测量值；确定温度控制差值，温度控制差值为炉口气体温度设计值和炉口气体温度测量值之间的差值；根
据温度控制差值，对辊道窑炉的进料速度进行调整。
[0018]在第三方面另一种可能的实现方式中，所述方法还包括：获取第一有机物检测组件测量的有机物浓度和第二有机物检测组件测量的有机物浓度之间的有机物浓度设计差值；在实际运行中，获取第一有机物检测组件的第一有机物浓度测量值，并获取第二有机物检测组件的第二有机物浓度测量值；确定有机物浓度变化值，有机物浓度变化值为第一有机物浓度测量值和第二有机物浓度测量值之间的差值；根据有机物浓度变化值，对辊道窑炉的进料速度进行调整。
[0019]本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
[0020]本申请实施例提供了一种辊道窑炉的氮气高效再利用系统，包括辊道窑炉，辊道窑炉包括物料依次通过的升温段、保温段和降温段，降温段包括高温区和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辊道窑炉的氮气高效再利用系统，其特征在于，包括辊道窑炉(400)，所述辊道窑炉(400)包括物料依次通过的升温段(100)、保温段(200)和降温段(300)，所述降温段(300)包括高温区(310)和低温区(320)，所述高温区(310)的氮气温度高于所述低温区(320)的氮气温度，所述低温区(320)排出的氮气通过循环管道(321)引入所述升温段(100)内。2.如权利要求1所述的辊道窑炉的氮气高效再利用系统，其特征在于，所述保温段(200)和所述降温段(300)的交界处的氮气压力值最高，所述升温段(100)和所述保温段(200)内的氮气均从所述辊道窑炉(400)的炉口端(410)排气；或者，所述高温区(310)和所述低温区(320)的交界处的氮气压力值最高，所述升温段(100)、所述保温段(200)和所述高温区(310)内的氮气均从所述辊道窑炉(400)的炉口端(410)排气。3.如权利要求1或2所述的辊道窑炉的氮气高效再利用系统，其特征在于，所述低温区(320)内设有若干循环风机(322)，所述若干循环风机(322)用于驱动氮气在所述低温区(320)内循环流动。4.如权利要求3所述的辊道窑炉的氮气高效再利用系统，其特征在于，包括多个沿着所述低温区(320)的长度方向设置的循环风机组(330)，每个循环风机组(330)包括循环风机(322)，每个循环风机组(330)驱动氮气沿着所述低温区(320)横截面内环形流动。5.如权利要求4所述的辊道窑炉的氮气高效再利用系统，其特征在于，每个循环风机组(330)包括设于所述辊道窑炉(400)的物料输送区域(430)上方的上循环风机(331)和设于所述辊道窑炉(400)的物料输送区域(430)下方的下循环风机(332)，所述上循环风机(331)和所述下循环风机(332)驱动氮气围绕所述辊道窑炉(100)的物料输送区域(430)环形流动。6.如权利要求3所述的辊道窑炉的氮气高效再利用系统，其特征在于，还包括控制器(500)，所述升温段(100)、所述保温段(200)、所述高温区(310)和所述低温区(320)沿长度方向均连接有多个气压计(440)和多个供气管道(450)，所述气压计(440)用于测量所述辊道窑炉(400)内的气体压力，所述供气管道(450)用于向所述辊道窑炉(400)内补充氮气，每个供气管道(450)上均设有用于控制氮气流量的流量阀(451)，每个循环风机(322)、每个气压计(440)和每个流量阀(451)均与所述控制器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：余心迪，林芝青，
申请(专利权)人：江苏珩创纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：