CN109682206A - 高效烧结炉以及磷酸铁锂生产装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种高效烧结炉以及磷酸铁锂生产装置，涉及电池材料制作技术领域，包括：炉体内部具有密封的炉膛；炉膛自进口端至出口端的方向上分为升温区、烧成区和冷却区；温度控制系统，温度控制系统设置在炉体上；推进系统，推进系统设置在炉体上；加热冷却系统，加热冷却系统包括夹层金属套、气路管道和空气源热泵；夹层金属套具有中空的夹层内腔，夹层金属套安装在炉膛的冷却区，夹层金属套的夹层内腔中循环通入冷却水，用于对冷却区降温；空气源热泵与气路管道的进口连接，用于对保护气预热并将预热的保护气通入气路管道，气路管道的出口与炉膛连通，用于将预热后的保护气充入炉膛内。

Description

高效烧结炉以及磷酸铁锂生产装置
技术领域
本发明涉及电池材料制作技术领域，尤其是涉及一种高效烧结炉以及磷酸铁锂生产装置。
背景技术
烧结炉是指使粉末压坯通过烧结获得所需的物理、力学性能以及微观结构的专用设备。烧结炉可以用于烘干硅片上的浆料、去除浆料中的有机成分、完成铝背场及栅线烧结。
在现有技术的烧结炉当中，所使用的隧道式电池材料烧结炉在出料口通常需要用水循环夹层进行冷却，同时需要在烧结炉炉膛的中段和两头的进料口、出料口通入保护气体，以此控制烧结需要的氧化/还原气氛。
但是，现有技术中的烧结炉整体能量消耗大，使用成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效烧结炉以及磷酸铁锂生产装置，以解决现有技术中存在的烧结炉整体能量消耗大，使用成本较高的技术问题。
本发明提供的一种高效烧结炉，包括：
炉体，所述炉体内部具有密封的炉膛；所述炉膛自进口端至出口端的方向上分为升温区、烧成区和冷却区；
温度控制系统，所述温度控制系统设置在所述炉体上，用于调整所述炉膛内的温度；
推进系统，所述推进系统设置在所述炉体上，用于在炉膛内运送工件；
加热冷却系统，所述加热冷却系统包括夹层金属套、气路管道和空气源热泵；
所述夹层金属套具有中空的夹层内腔，所述夹层金属套安装在所述炉膛的冷却区，所述夹层金属套的夹层内腔中循环通入冷却水，用于对冷却区降温；
所述空气源热泵与所述气路管道的进口连接，用于对保护气预热并将预热的保护气通入所述气路管道，所述气路管道的出口与所述炉膛连通，用于将预热后的保护气充入所述炉膛内。
进一步的，在本发明的实施例中，所述气路管道上安装有电磁阀，用于控制所述气路管道的开启和关闭。
进一步的，在本发明的实施例中，还包括：
进口置换气室；
所述进口置换气室与所述炉体的进口连通，所述进口置换气室与所述炉体的进口之间安装有进口密封门；
所述进口置换气室上安装有第一保护气通入口。
进一步的，在本发明的实施例中，还包括：
出口置换气室；
所述出口置换气室与所述炉体的出口连通，所述出口置换气室与所述炉体的出口之间安装有出口密封门；
所述出口置换气室上安装有第二保护气通入口。
进一步的，在本发明的实施例中，所述炉体包括外壳和炉衬；
所述炉衬包括内胆和保温内层；所述内胆设置在所述外壳的内部，所述保温内层位于所述外壳和所述内胆之间。
进一步的，在本发明的实施例中，所述温度控制系统包括控制器和若干陶瓷管，所述陶瓷管上缠绕有与所述控制器电连接电热丝；
若干所述缠绕有电热丝的陶瓷管均匀安装在所述炉膛的上壁和下壁，用于对所述炉膛加热。
进一步的，在本发明的实施例中，所述温度控制系统还包括与所述控制器电连接的若干温度检测器和若干报警器；
若干所述温度检测器用于分别对所述升温区、所述烧成区和所述冷却区的实时温度进行监控；
若干所述报警器分别与对应的若干所述温度检测器电连接。
进一步的，在本发明的实施例中，所述推进系统包括沿所述炉膛纵向设置的滑道条，所述滑道条上纵向滑动设置有电控推板；
所述滑道条和所述电控推板的材质均采用刚玉莫来石。
进一步的，在本发明的实施例中，所述气路管道的出口倾斜安装在所述炉膛和所述夹层金属套的内腔之间；
所述气路管道的出口相对于炉膛纵向的倾斜角度在30°-60°之间，且气路管道的出口的气体输出方向与工件的运送方向相反。
本申请还提供了一种磷酸铁锂生产装置，包括所述的高效烧结炉。
在上述技术方案中，所述空气源热泵与所述气路管道的进口连接，可以利用空气源热泵对保护气预热，由于空气源热泵的预热方式相比于炉膛的电加热方式，可以提高热效率，所以这种通过空气源热泵对保护气预热的方式便能够有效的节省能量，降低使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的高效烧结炉的立体图；
图2为本发明实施例提供的进口置换气室和出口置换气室的位置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的能量循环系统的结构示意图。
附图标记：
1-炉体；2-推进系统；3-加热冷却系统；
11-升温区；12-烧成区；13-冷却区；
14-进口置换气室；15-出口置换气室；
31-夹层金属套；32-气路管道；33-空气源热泵。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的高效烧结炉的立体图；图2为本发明实施例提供的进口置换气室和出口置换气室的位置结构示意图；图3为本发明实施例提供的能量循环系统的结构示意图。如图1-3所示，本实施例提供的一种高效烧结炉，包括：
炉体1，所述炉体1内部具有密封的炉膛；所述炉膛自进口端至出口端的方向上分为升温区11、烧成区12和冷却区13；
温度控制系统，所述温度控制系统设置在所述炉体1上，用于调整所述炉膛内的温度；
推进系统2，所述推进系统2设置在所述炉体1上，用于在炉膛内运送工件；
加热冷却系统3，所述加热冷却系统3包括夹层金属套31、气路管道32和空气源热泵33；
所述夹层金属套31具有中空的夹层内腔，所述夹层金属套31安装在所述炉膛的冷却区13，所述夹层金属套31的夹层内腔中循环通入冷却水，用于对冷却区13降温；
所述空气源热泵33与所述气路管道32的进口连接，用于对保护气预热并将预热的保护气通入所述气路管道32，所述气路管道32的出口与所述炉膛连通，用于将预热后的保护气充入所述炉膛内。
在本申请提供的技术方案中，为了提高能热效率，所以对现有技术中的烧结炉进行改进，在其结构中设计了空气源热泵33，利用空气源热泵33替换炉膛的电加热方式，从而大大减少了使用的成本。
具体的，在对工件进行烧结的时候，可以分别利用温度控制系统和推进系统2调整所述炉膛内的温度以及向炉膛内运送工件，使工件能够进行烧结处理。其中，所述温度控制系统以及所述推进系统2可以根据本领域技术人员的需求进行安装、选择，参考现有技术即可，在此便不做具体的限定。
由上可知，所述加热冷却系统3利用夹层金属套31、气路管道32和空气源热泵33进行了组合安装，以实现工作过程中对保护气的加热以及对冷却区13的冷却操作。其中，所述夹层金属套31具有中空的夹层内腔，所述夹层金属套31安装在所述炉膛的冷却区13，所以，当在所述夹层金属套31的夹层内腔中循环通入冷却水，便可以利用冷却水吸收炉膛的热量，从而对冷却区13降温。
需要说明的是，所述空气源热泵33与所述气路管道32的进口连接，可以利用空气源热泵33对保护气预热，由于空气源热泵33的预热方式相比于炉膛的电加热方式，可以提高热效率，所以这种通过空气源热泵33对保护气预热的方式便能够有效的节省能量，降低使用成本。
当空气源热泵33对保护气预热后，便可以将预热的保护气通入所述气路管道32，所述气路管道32的出口与所述炉膛连通，进而将预热后的保护气充入所述炉膛内。基于这种设计结构，当保护气经过充分的预热后，就能够经过气路管道32进入到所述炉膛内。使保护气经过预热后进入到炉膛内，可以尽可能少的干扰炉膛内的炉温均匀度。
综上所述，通过利用空气源热泵33对保护气预热的方式替换掉现有技术中炉膛电加热的预热方式，可以大大的提高热效率，从而节省能量，降低使用成本。
进一步的，在本发明的实施例中，所述气路管道32上安装有电磁阀，用于控制所述气路管道32的开启和关闭。所以，利用所述电磁阀还能够有效的控制所述气路管道32的开启和关闭。
进一步的，在本发明的实施例中，还包括：
进口置换气室14；
所述进口置换气室14与所述炉体1的进口连通，所述进口置换气室14与所述炉体1的进口之间安装有进口密封门；
所述进口置换气室14上安装有第一保护气通入口。
利用进口置换气室14，可以在工件进入后迅速通入大量的保护气(例如氮气)，置换所述进口置换气室14内的氧气，直到氧含量达到工艺要求，然后再打开进口密封门，让工件继续进入到炉膛内进行烧结。如此便可以保证炉膛内的氧含量稳定的处于工艺要求。
进一步的，在本发明的实施例中，还包括：
出口置换气室15；
所述出口置换气室15与所述炉体1的出口连通，所述出口置换气室15与所述炉体1的出口之间安装有出口密封门；
所述出口置换气室15上安装有第二保护气通入口。
同理的，利用出口置换气室15，可以在工件进入前通入大量的保护气(例如氮气)，置换所述出口置换气室15内的氧气，直到氧含量达到工艺要求，然后再打开出口密封门，让工件继续进入到出口置换气室15进行退出。如此便可以保证炉膛内的氧含量稳定的处于工艺要求。
优选的，在本发明的实施例中，所述炉体1包括外壳和炉衬；
所述炉衬包括内胆和保温内层；所述内胆设置在所述外壳的内部，所述保温内层位于所述外壳和所述内胆之间。
进一步的，在本发明的实施例中，所述温度控制系统包括控制器和若干陶瓷管，所述陶瓷管上缠绕有与所述控制器电连接电热丝；
若干所述缠绕有电热丝的陶瓷管均匀安装在所述炉膛的上壁和下壁，用于对所述炉膛加热。在对炉膛内加热时，可以将所述电热丝通电，在炉膛的上下分别均匀的加热，并且位于炉膛上下的加热丝可以单独控温，并设置测温器对实时温度进行监控。
进一步的，在本发明的实施例中，所述温度控制系统还包括与所述控制器电连接的若干温度检测器和若干报警器；
若干所述温度检测器用于分别对所述升温区11、所述烧成区12和所述冷却区13的实时温度进行监控；
若干所述报警器分别与对应的若干所述温度检测器电连接。
利用所述温度检测器可以对所述升温区11、所述烧成区12和所述冷却区13的实时温度进行监控，当每个温区的温度发生了超温现象时，与相应温区内的温度检测器相连接的报警器便会发出警报。例如，发出警报声或者发出警报闪烁。
进一步的，在本发明的实施例中，所述推进系统2包括沿所述炉膛纵向设置的滑道条，所述滑道条上纵向滑动设置有电控推板；
所述滑道条和所述电控推板的材质均采用刚玉莫来石。
利用所述推进系统2可以将工件送入至炉膛内，只需要将工件放置在电控推板上，然后使电控推板在所述滑道条上滑动即可。并且采用刚玉莫来石可以降低磨损度，使炉膛的使用寿命加长。其中，所述推进系统2的具体结构还可以根据实际情况进行替换，本领域技术人员可以自行选择和设计，在此便不再赘述。
进一步的，在本发明的实施例中，所述气路管道32的出口倾斜安装在所述炉膛和所述夹层金属套31的内腔之间；
所述气路管道32的出口相对于炉膛纵向的倾斜角度在30°-60°之间，且气路管道32的出口的气体输出方向与工件的运送方向相反。
优选的，可以将所述出气管相对于炉膛纵向的倾斜角度设置成45°，通过这种倾斜的设置，能够保证炉膛内保护气与工件之间相对逆向流动，有利于氮气的保护。
本申请还提供了一种磷酸铁锂生产装置，包括所述的高效烧结炉。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高效烧结炉，其特征在于，包括：
炉体，所述炉体内部具有密封的炉膛；所述炉膛自进口端至出口端的方向上分为升温区、烧成区和冷却区；
温度控制系统，所述温度控制系统设置在所述炉体上，用于调整所述炉膛内的温度；
推进系统，所述推进系统设置在所述炉体上，用于在炉膛内运送工件；
加热冷却系统，所述加热冷却系统包括夹层金属套、气路管道和空气源热泵；
所述夹层金属套具有中空的夹层内腔，所述夹层金属套安装在所述炉膛的冷却区，所述夹层金属套的夹层内腔中循环通入冷却水，用于对冷却区降温；
所述空气源热泵与所述气路管道的进口连接，用于对保护气预热并将预热的保护气通入所述气路管道，所述气路管道的出口与所述炉膛连通，用于将预热后的保护气充入所述炉膛内。
2.根据权利要求1所述的高效烧结炉，其特征在于，所述气路管道上安装有电磁阀，用于控制所述气路管道的开启和关闭。
3.根据权利要求1或2所述的高效烧结炉，其特征在于，还包括：
进口置换气室；
所述进口置换气室与所述炉体的进口连通，所述进口置换气室与所述炉体的进口之间安装有进口密封门；
所述进口置换气室上安装有第一保护气通入口。
4.根据权利要求1或2所述的高效烧结炉，其特征在于，还包括：
出口置换气室；
所述出口置换气室与所述炉体的出口连通，所述出口置换气室与所述炉体的出口之间安装有出口密封门；
所述出口置换气室上安装有第二保护气通入口。
5.根据权利要求1或2所述的高效烧结炉，其特征在于，所述炉体包括外壳和炉衬；
所述炉衬包括内胆和保温内层；所述内胆设置在所述外壳的内部，所述保温内层位于所述外壳和所述内胆之间。
6.根据权利要求1或2所述的高效烧结炉，其特征在于，所述温度控制系统包括控制器和若干陶瓷管，所述陶瓷管上缠绕有与所述控制器电连接电热丝；
若干所述缠绕有电热丝的陶瓷管均匀安装在所述炉膛的上壁和下壁，用于对所述炉膛加热。
7.根据权利要求6所述的高效烧结炉，其特征在于，所述温度控制系统还包括与所述控制器电连接的若干温度检测器和若干报警器；
若干所述温度检测器用于分别对所述升温区、所述烧成区和所述冷却区的实时温度进行监控；
若干所述报警器分别与对应的若干所述温度检测器电连接。
8.根据权利要求1或2所述的高效烧结炉，其特征在于，所述推进系统包括沿所述炉膛纵向设置的滑道条，所述滑道条上纵向滑动设置有电控推板；
所述滑道条和所述电控推板的材质均采用刚玉莫来石。
9.根据权利要求1或2所述的高效烧结炉，其特征在于，所述气路管道的出口倾斜安装在所述炉膛和所述夹层金属套的内腔之间；
所述气路管道的出口相对于炉膛纵向的倾斜角度在30°-60°之间，且气路管道的出口的气体输出方向与工件的运送方向相反。
10.一种磷酸铁锂生产装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的高效烧结炉。
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