CN107421345A - 石墨负极材料高温热处理防爆装置及方法 - Google Patents

石墨负极材料高温热处理防爆装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种石墨负极材料高温热处理防爆装置及方法。本发明旨在解决现有技术中炉内产生大量的热量，导致炉内压力不断变化存在发生爆炸安全事故的问题。本发明装置包括炉尾卸压机构、炉底抬水封机构、炉顶放散机构、炉顶喷淋机构、炉门卸压机构，对应具体步骤包括：炉尾烟道卸压；炉底水槽水封卸压；炉顶放散卸压；炉顶雾化喷淋降温；炉门升降卸压；本发明采用多级逐渐递增卸压防爆的方式，采取一系列技术处理措施对炉内不断变化的压力采用不同的卸压方式实时进行调节和控制。避免高温热处理时发生爆炸安全事故，为生产的正常进行提供安全技术保障。

Description

石墨负极材料高温热处理防爆装置及方法
技术领域
本发明涉及一种石墨负极材料高温热处理防爆装置及方法，属于石墨负极材料的生产技术领域。
背景技术
锂离子二次电池目前主要用石墨微粉作为其导电负极的负极材料，其粒度通常介于3μm～30μm。石墨负极材料在生产的过程中常常需要将原料在高温情况下进行热处理，使其发生化学反应，进而使负极材料的内部构造产生变化。高温热处理通常在热处理炉中进行。
石墨负极材料在高温热处理时，随着温度的变化和反应的进行，炉内产生大量的热量，导致炉内压力也会相应产生变化，并且这种变化是非线性的变化，非常复杂，它随着热处理工艺的进程而增大或减少。
不断变化的炉内压力对生产造成极大的安全隐患，导致热处理炉易于发生爆炸安全事故，对生产的正常进行造成严重影响，同时对生产操作人员造成极大的伤害。
发明内容
本发明的目的是提供一种石墨负极材料高温热处理防爆装置及方法，以解决现有技术中热处理炉容易发生爆炸安全事故的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的具体方案是：
设计一种石墨负极材料高温热处理防爆装置，安装在热处理炉中，按泄压顺序依次包括炉尾卸压机构、炉底抬水封机构、炉顶放散机构、雾化喷淋降温机构和升降式炉门；所述热处理炉后壁的中部设有烟道，顶部设有放散管；在烟道上安装所述炉尾泄压机构，所述路尾泄压机构包括安装于所述烟道上烟道控制阀，和安装于所述热处理炉内、监控炉内压力的至少两个压力变送器；所述炉底抬水封机构包括炉底两侧及尾部分别安装的抬升机以及抬升机顶部安装的储水槽，炉体两侧壁及尾部底部固定联接有挡板、储水槽内的安装有液位控制仪，储水槽上方安装有补水阀及补水回路；所述炉顶放散机构包括在放散管上由下至上依次安装的压力控制器和放散阀；所述炉顶喷淋机构包括顶液压推杆，所述液压推杆穿过炉顶安装喷杆，在所述喷杆末端联接的雾化喷头、炉顶固定安装的喷淋球阀喷杆内通冷却水喷淋管路，所述喷杆上安装有控制球阀，所述雾化喷头孔径为0.1～0.5mm。
所述烟道控制阀为挡板阀，所述挡板由耐火材料制成，其内部设有中空结构的金属为骨架，所述金属骨架由304不锈钢制成，所述中空结构连通冷却水。
所述升降式炉门包括炉门和带动炉门移动的炉门起升机。所述炉尾烟道内壁设有硅基耐火浇注料。在所述液压推杆两端设有行程开关。所述炉底抬水封机构中的抬升机为曲柄连杆升降机构，抬升机连接的的驱动元件为电机驱动。
一种石墨负极材料高温热处理中防爆方法，使用上述的石墨负极材料高温热处理防爆装置，包括如下步骤：
（１）安装检测元件：在热处理炉的炉尾设置烟道控制阀，在热处理炉的炉底设置起泄压作用的水封机构，在热处理炉的炉顶设置放散阀；
（２）炉尾烟道卸压：当压力变送器一监测到炉内压力超过50pa的时候，打开炉尾烟道进口处安装的烟道控制阀进行卸压，并通过烟道控制阀的开度，控制卸压的大小；
（３）炉底水槽水封卸压：当步骤（２）中烟道控制阀开度打开到最大，炉内压力仍然大于50pa并继续升高到100pa时，炉内压力超过炉底水封槽的水封压力，则自动通过两侧及尾部炉底的水封槽对炉内压力进行卸压，以降低高温热处理时炉内的压力；
（４）炉顶放散卸压：经过上述步骤后，若炉内压力仍然继续升高，当升高至400pa达到炉顶压力控制器设定压力值时，炉顶放散管安装的放散阀自动打开，进行卸压；在压力控制器和放散阀前端安装手动控制球阀目的是热处理炉正常工作时，若放散管上安装的压力控制器或放散阀出现故障，可采用手动关闭手动控制球阀，再对压力控制器或放散阀进行维修或更换处理，保证热处理炉工作的正常进行；
（５）炉顶雾化喷淋降温：经过步骤（4），若炉内压力仍然高于500pa，则打开炉顶喷淋球阀，然后液压推杆驱动喷杆及喷头进入炉内，再启动喷杆上的控制阀，对炉内进行雾化喷淋处理，通过外界雾化喷淋水来强制降低炉内的温度和压力；
（６）炉门升降卸压：若经过上述所有步骤，炉内压力仍然继续升高，当压力变送器二监测到炉内压力升高至700pa时，通过开启炉门进行卸压，启动炉门起升机，将炉门升至半开位置，若炉内压力继续升高，当升高至800pa时，再将炉门升至全开位置。
本发明的有益技术效果在于：
（1）本发明采用多级逐渐递增卸压防爆的方式，对石墨负极材料高温热处理生产过程中炉内压力变化造成的爆炸安全隐患，通过炉尾烟道卸压调节、炉底水槽水封卸压调节、炉顶放散卸压调节、炉顶雾化喷淋降温调节、炉门升降卸压调节一系列技术处理措施分别进行相应的卸压防爆处理，既能针对炉内不断变化的压力采用不同的卸压方式实时进行调节和控制，避免热处理炉发生爆炸安全事故，又能最大限度的保证产品品质，避免生产损耗，为生产的正常进行提供安全技术保障；
（2）提供一种石墨负极材料高温热处理防爆装置及方法，解决石墨负极材料在高温热处理时，随着温度的变化和反应的进行，炉内产生的大量热量，导致炉内压力不断变化存在发生爆炸安全事故的问题；
（3）消除石墨负极材料高温热处理时的爆炸安全隐患，保证生产的正常进行，避免对生产操作人员造成伤害。
附图说明
图1是本发明的防爆装置构造示意图；
图2是本发明炉底抬水封机构构造示意图；
图中各部件名称：1. 压力变送器一；2.炉尾烟道；3. 烟道控制阀；4. 抬升机；5.储水槽；6. 挡板；7. 液位控制仪；8.补水阀；9.放散管；10. 压力控制器；11.放散阀；12. 控制球阀；13. 液压推杆；14.喷杆；15. 控制阀；16. 喷头；17.行程开关一；18.压力变送器二；19. 炉门起升机；20.行程开关二；21. 炉门；22. 门框；23.喷淋球阀；24. 炉底；25. 侧壁。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：一种石墨负极材料高温热处理防爆装置及方法，参见图1至图2，安装在热处理炉中，按泄压顺序依次包括炉尾卸压机构、炉底抬水封机构、炉顶放散机构、雾化喷淋降温机构和升降式炉门；热处理炉后壁的中部设有烟道，顶部设有放散管９；在烟道上安装炉尾泄压机构，路尾泄压机构包括安装于烟道上烟道控制阀３，和安装于热处理炉内、监控炉内压力的至少两个压力变送器；炉底抬水封机构包括炉底两侧及尾部分别安装的抬升机４以及抬升机４顶部安装的储水槽５，炉体两侧壁及尾部底部固定联接有挡板、储水槽５内的安装有液位控制仪７，储水槽上方安装有补水阀８及补水回路；炉顶放散机构包括在放散管９上由下至上依次安装的压力控制器10和放散阀11；炉顶喷淋机构包括顶液压推杆13，液压推杆13穿过炉顶安装喷杆，在喷杆末端联接的雾化喷头、炉顶固定安装的喷淋球阀喷杆内通冷却水喷淋管路，喷杆上安装有控制球阀15，雾化喷头孔径为0.1～0.5mm。
烟道控制阀3为挡板阀，挡板由耐火材料制成，其内部设有中空结构的金属为骨架，金属骨架由304不锈钢制成，中空结构连通冷却水。
升降式炉门包括炉门21和带动炉门移动的炉门起升机19。炉尾烟道内壁设有硅基耐火浇注料。在液压推杆13两端设有行程开关。炉底抬水封机构中的抬升机4为曲柄连杆升降机构，抬升机4连接的的驱动元件为电机驱动。
具体工作过程中，本发明包括炉尾卸压机构、炉底抬水封机构、炉顶放散机构、炉顶喷淋机构、炉门卸压机构。炉尾卸压机构包括监控炉内压力的压力变送器一1、炉后壁中部安装的炉尾烟道2、炉尾烟道2进口处安装的开度可调的烟道控制阀3，炉尾烟道2内壁设有硅基耐火浇注料，其中烟道控制阀3为挡板阀，其挡板以中空构造的材质为304不锈钢金属为骨架并在金属骨架外砌筑硅基耐火砖，中空的金属骨架内部通冷却水，可对挡板阀进行冷却。炉底抬水封机构包括炉底24两侧及尾部分别安装的抬升机4，其中抬升机4为曲柄连杆升降机构，抬升机4的驱动为电机驱动，抬升机顶部安装有储水槽5、炉体两侧壁底部固定联接的挡板6、储水槽5内设有液位控制仪7、储水槽5上方安装有补水阀8，炉顶放散机构包括炉顶安装的放散管9以及在放散管9上由下至上依次安装的压力控制器10和放散阀11，在压力控制,10和放散阀11前端的放散管9上安装有手动的控制球阀12，该控制球阀12为高温球阀，其材质为304不锈钢，炉顶喷淋机构包括炉顶液压推杆13、液压推杆13上固定的喷杆14、喷杆14上安装的控制球阀15、喷杆14末端螺纹联接的孔径为0.1～0.5mm的雾化喷头16、炉顶固定安装的喷淋球阀23，该喷淋球阀23为高温球阀，其材质为304不锈钢，液压推杆13两端设有行程开关一17，喷杆14内通纯水作为冷却水，其电导≤1μs/cm，温度≤25℃，所述炉门卸压机构包括监控炉内压力的压力变送器二18、控制炉门21升降的炉门起升机19、控制炉门21升降位置的行程开关二20，其中，炉门21的行程开关二20设为三组，分别位于门框22侧边缘的两端和中部，炉门21的门框22为中空构造，内通冷却水，可对门框22进行冷却，炉门21的门框22处安装有材质为陶瓷针刺毡密封条。
本发明还包括一种石墨负极材料高温热处理防爆方法，具体步骤包括：
（１）安装检测元件：在热处理炉的炉尾设置烟道控制阀，在热处理炉的炉底设置起泄压作用的水封机构，在热处理炉的炉顶设置放散阀；
（２）炉尾烟道2卸压：当压力变送器一1监测到炉内压力超过50pa的时候，打开炉尾烟道2进口处安装的烟道控制阀3进行卸压，并通过烟道控制阀3的开度，控制卸压的大小。
（３）炉底水槽水封卸压：当步骤（1）中烟道控制阀3开度打开到最大，炉内压力仍然大于50pa并继续升高到100pa时，炉内压力超过炉底24水封槽的水封压力，则自动通过两侧及尾部炉底的水封槽对炉内压力进行卸压，以降低高温热处理时炉内的压力。
（４）炉顶放散卸压：经过上述步骤后，若炉内压力仍然继续升高，当升高至400pa达到炉顶压力控制器10设定压力值时，炉顶放散管9上安装的放散阀11自动打开，进行卸压。在压力控制器10和放散阀11的前端安装手动控制球阀12。
（５）炉顶雾化喷淋降温：经过步骤（4），若炉内压力仍然高于500pa，则打开炉顶喷淋球阀23，然后液压推杆13驱动喷杆14及喷头16进入炉内，再启动喷杆14上的控制球阀15，对炉内进行雾化喷淋处理，通过外界雾化喷淋水来强制降低炉内的温度和压力。
（６）炉门21升降卸压：若经过上述所有步骤，炉内压力仍然继续升高，当压力变送器二18监测到炉内压力升高至700pa时，通过开启炉门21进行卸压，启动炉门起升机19，将炉门21升至半开位置，若炉内压力继续升高，当升高至800pa时，再将炉门21升至全开位置。
最后需说明的是，以上者仅系本发明部分实施例，并非用以限制本发明，依据本发明的结构及特征，稍加变化修饰而成者，亦应包括在本发明范围之内。

Claims (7)

1.一种石墨负极材料高温热处理防爆装置，其特征在于：按泄压顺序依次包括炉尾卸压机构、炉底抬水封机构、炉顶放散机构、雾化喷淋降温机构和升降式炉门；
所述热处理炉后壁的中部设有烟道，顶部设有放散管；
在烟道上安装所述炉尾泄压机构，所述路尾泄压机构包括安装于所述烟道上的烟道控制阀，和安装于所述热处理炉内、监控炉内压力的至少两个压力变送器；
所述炉底抬水封机构包括炉底两侧及尾部分别安装的抬升机以及抬升机顶部安装的储水槽，炉体两侧壁及尾部底部固定联接有挡板、储水槽内的安装有液位控制仪，储水槽上方安装有补水阀及补水回路；
所述炉顶放散机构包括在放散管上由下至上依次安装的压力控制器和放散阀；
所述炉顶喷淋机构包括顶液压推杆，所述液压推杆穿过炉顶安装喷杆，在所述喷杆末端联接的雾化喷头、炉顶固定安装的喷淋球阀喷杆内通冷却水喷淋管路，所述喷杆上安装有控制球阀，所述雾化喷头孔径为0.1～0.5mm。
2.如权利要求1所述的石墨负极材料高温热处理防爆装置，其特征在于：所述烟道控制阀为挡板阀，所述挡板由耐火材料制成，其内部设有中空结构的金属为骨架，所述金属骨架由304不锈钢制成，所述中空结构连通冷却水。
3.如权利要求2所述的石墨负极材料高温热处理防爆装置，其特征在于：所述升降式炉门包括炉门和带动炉门移动的炉门起升机。
4.如权利要求3所述的石墨负极材料高温热处理防爆装置，其特征在于：所述炉尾烟道内壁设有硅基耐火浇注料。
5.如权利要求4所述的石墨负极材料高温热处理防爆装置，其特征在于：在所述液压推杆两端设有行程开关。
6.如权利要求5所述的石墨负极材料高温热处理防爆装置，其特征在于：所述炉底抬水封机构中的抬升机为曲柄连杆升降机构，抬升机连接的的驱动元件为电机驱动。
7.一种石墨负极材料高温热处理中防爆方法，使用如权利要求1所述的石墨负极材料高温热处理防爆装置，其特征在于，包括如下步骤：
（1）安装检测元件：在热处理炉的炉尾设置烟道控制阀，在热处理炉的炉底设置起泄压作用的水封机构，在热处理炉的炉顶设置放散阀；
（２）炉尾烟道卸压：当压力变送器一监测到炉内压力超过50pa的时候，打开炉尾烟道进口处安装的烟道控制阀进行卸压，并通过烟道控制阀的开度，控制卸压的大小；
（３）炉底水槽水封卸压：当步骤（２）中烟道控制阀开度打开到最大，炉内压力仍然大于50pa并继续升高到100pa时，炉内压力超过炉底水封槽的水封压力，则自动通过两侧及尾部炉底的水封槽对炉内压力进行卸压，以降低高温热处理时炉内的压力；
（４）炉顶放散卸压：经过上述步骤后，若炉内压力仍然继续升高，当升高至400pa达到炉顶压力控制器设定压力值时，炉顶放散管安装的放散阀自动打开，进行卸压；在压力控制器和放散阀前端安装手动控制球阀目的是热处理炉正常工作时，若放散管上安装的压力控制器或放散阀出现故障，则采用手动关闭手动控制球阀，再对压力控制器或放散阀进行维修或更换处理，保证热处理炉工作的正常进行；
（５）炉顶雾化喷淋降温：经过步骤（4），若炉内压力仍然高于500pa，则打开炉顶喷淋球阀，然后液压推杆驱动喷杆及喷头进入炉内，再启动喷杆上的控制阀，对炉内进行雾化喷淋处理，通过外界雾化喷淋水来强制降低炉内的温度和压力；
炉门升降卸压：若经过上述所有步骤，炉内压力仍然继续升高，当压力变送器二监测到炉内压力升高至700pa时，通过开启炉门进行卸压，启动炉门起升机，将炉门升至半开位置，若炉内压力继续升高，当升高至800pa时，再将炉门升至全开位置。
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