CN111089474A - 一种辊道窑系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种辊道窑系统，包括具有炉膛的炉体、用于盛装物料的匣钵以及安装在炉膛中用于输送匣钵的输送装置，炉膛具有沿输送装置输送方向依次相连的升温段、保温段、前降温段和后强化降温段，升温段和保温段内设有加热组件，辊道窑系统还包括用于向后强化降温段通入冷却气体的冷却进气组件。本发明具有成本低、易于制作、生产效率等优点。

Description

一种辊道窑系统
技术领域
本发明涉及窑炉设备技术领域，具体涉及一种辊道窑系统。
背景技术
锂电池正极材料等物料的烧结是将物料盛装在匣钵内并送进辊道窑从而完成烧结过程，整个烧结过程大致分“升温-恒温-降温”三个阶段，盛装物料的匣钵普遍采用莫来石材质。
目前上述方法存在如下问题：
(1)降温速率低，是影响正极材料烧结产能的瓶颈问题。正极材料要求物料出炉温度必须低于特定值，以使物料的温度在下一道工序设备的正常工作许可温度范围之内，对于高镍材料，低的出炉温度也可阻碍吸水，避免材料变质。但是，由于锂电正极材料本身具有强腐蚀性，对磁性异物有着严苛的要求(100ppb以下)，这不仅导致降温效果更好的液冷方式难以使用，而且炉膛内也禁止直接采用导热性能更高的金属作为换热装置，故锂电材料行业烧结辊道窑多采用风冷降温方式，这种降温方式的冷却效果较差(尤其是对300℃以下物料的冷却效果差)。因此为达到出炉温度的刚性要求，只能降低输送速度，提高物料在冷却段的停留时间，以牺牲产能来换取较低的出炉温度。
(2)莫来石匣钵在使用超过30次时会被正极材料腐蚀，出现裂纹、起皮、甚至破碎，严重影响物料安全，甚至有引发拱窑的重大风险，因此莫来石匣钵在使用超过一定次数后需要更换新的。由于废旧的匣钵上沾有镍、钴等重金属元素，处理难度大、成本高，给企业增加额外的负担，这是正极材料生产企业所头疼的问题。
综上所述，如何提高降温效率、增加匣钵使用寿命是本领域函待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种成本低、易于制作、生产效率的辊道窑系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种辊道窑系统，包括具有炉膛的炉体、用于盛装物料的匣钵以及安装在炉膛中用于输送匣钵的输送装置，所述炉膛具有沿输送装置输送方向依次相连的升温段、保温段、前降温段和后强化降温段，所述升温段和保温段内设有加热组件，所述辊道窑系统还设有用于向所述后强化降温段通入冷却气体的冷却进气组件。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述冷却进气组件包括多根上冷却出气管、多根下冷却出气管以及用于向各上冷却出气管和各下冷却出气管供给冷却气体的冷气供给机构，多根上冷却出气管和多根下冷却出气管安装在后强化降温段内，多根上冷却出气管位于输送装置上方且沿输送装置输送方向依次间隔布置，多根下冷却出气管位于输送装置上方且沿输送装置输送方向依次间隔布置，各上冷却出气管和各下冷却出气管均设有一个以上长条形出气孔。
各长条形出气孔的出气方向朝向输送装置且逆着输送装置输送方向倾斜设置。
各上冷却出气管和各下冷却出气管贯穿后强化降温段的两侧炉壁安装设置，各上冷却出气管和各下冷却出气管上均设有多个宽度相同的长条形出气孔；各上冷却出气管和各下冷却出气管的两端均与冷气供给机构相连，各上冷却出气管上的多个长条形出气孔沿上冷却出气管一端到另一端的方向依次间隔布置，且位于上冷却出气管中部的长条形出气孔的长度大于位于上冷却出气管两端的长条形出气孔的长度；各下冷却出气管上的多个长条形出气孔沿下冷却出气管一端到另一端的方向依次间隔布置，且位于下冷却出气管中部的长条形出气孔的长度大于位于下冷却出气管两端的长条形出气孔的长度。
所述辊道窑系统还设有用于将所述后强化降温段内气体排出的排气组件。
所述排气组件包括排气风机和设于后强化降温段的排气口，所述排气风机通过排气管路与所述排气口相连，所述排气管路上设有控制排气管路通断的控制阀门。
所述保温段的炉体炉壁内设有风冷夹套，所述风冷夹套具有风冷腔，所述风冷腔连接有冷风进气管和出气管。
所述升温段、保温段、前降温段以及后强化降温段的底部和/或侧部设有多个进气口。
所述匣钵为SiC含量在99％以上的重结晶碳化硅制件。
所述输送装置包括若干安装在炉膛内的输送辊棒以及驱动若干所述输送辊棒转动的驱动机构，所述输送辊棒为SiC含量在99％以上的重结晶碳化硅制件。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的辊道窑系统同时设置前降温段和后强化降温段，且设有向后强化降温段通入冷却气体的冷却进气组件，在生产时可通过冷却进气组件将冷却气体(空气或工艺气体)通入后强化降温段，与后强化降温段中的物料进行对流换热，可实现快速冷却降温，从而提高辊道窑系统的生产效率。该辊道窑系统只需在现有窑炉设备的基础上增设后强化降温段及冷却进气组件，其成本低、易于制作。
附图说明
图1为辊道窑系统的主视结构示意图。
图2为前降温段和后强化降温段的主视结构示意图。
图3为后强化降温段的侧剖视结构示意图。
图4为长条形出气孔出气方向的局部放大结构示意图。
图5为上冷却出气管的主视结构示意图。
图例说明：
1、炉体；11、炉膛；101、升温段；102、保温段；103、前降温段；104、后强化降温段；2、匣钵；3、输送装置；31、输送辊棒；4、上冷却出气管；5、下冷却出气管；6、长条形出气孔；7、排气口；8、排气管路。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本实施例的辊道窑系统，包括具有炉膛11的炉体1、用于盛装物料的匣钵2以及安装在炉膛11中用于输送匣钵2的输送装置3，炉膛11具有沿输送装置3输送方向依次相连的升温段101、保温段102、前降温段103和后强化降温段104，图1中箭头A表示输送装置3输送方向，升温段101和保温段102内设有加热组件，辊道窑系统还设有用于向后强化降温段104通入冷却气体的冷却进气组件。该辊道窑系统同时设置前降温段103和后强化降温段104，且设有向后强化降温段104通入冷却气体的冷却进气组件，在生产时可通过冷却进气组件将冷却气体(空气或工艺气体)通入后强化降温段104，与后强化降温段104中的物料进行对流换热，可实现快速冷却降温，从而提高辊道窑系统的生产效率。该辊道窑系统只需在现有窑炉设备的基础上增设后强化降温段104及冷却进气组件，其成本低、易于制作。
本实施例中，如图2和图3所示，冷却进气组件包括多根上冷却出气管4、多根下冷却出气管5以及用于向各上冷却出气管4和各下冷却出气管5供给冷却气体的冷气供给机构，冷气供给机构为现有技术，其包括冷气源和风机，冷气源通过风机的进气口相连，风机的出气口通过管路各上冷却出气管4和各下冷却出气管5相连。多根上冷却出气管4和多根下冷却出气管5安装在后强化降温段104内，多根上冷却出气管4位于输送装置3上方且沿输送装置3输送方向依次间隔布置，多根下冷却出气管5位于输送装置3上方且沿输送装置3输送方向依次间隔布置，各上冷却出气管4和各下冷却出气管5均设有一个以上长条形出气孔6。由于输送装置3上上方和下方分别设有多根上冷却出气管4和多根下冷却出气管5，其冷却效率高；多根上冷却出气管4和多根下冷却出气管5均沿输送装置3输送方向依次间隔布置，使冷却气体更加均匀的进入后强化降温段104，利于提高冷却效果，并减弱对炉膛11内温度平衡性的影响，优选的，多根上冷却出气管4和多根下冷却出气管5均沿输送装置3输送方向依次均匀间隔布置；各上冷却出气管4和各下冷却出气管5均设有一个以上长条形出气孔6，长条形出气孔6进一步使冷却气体更加均匀的进入后强化降温段104，能进一步提高冷却效果。
本实施例中，如图4所示，各长条形出气孔6的出气方向朝向输送装置3且逆着输送装置3输送方向倾斜设置。也即上冷却出气管4的长条形出气孔6的出气方向是逆着输送装置3输送方向向下倾斜设置的，下冷却出气管5的长条形出气孔6的出气方向是逆着输送装置3输送方向向上倾斜设置的，参见图4，箭头A表示输送装置3输送方向，箭头B表示上冷却出气管4的长条形出气孔6的出气方向，箭头C表示下冷却出气管5的长条形出气孔6的出气方向。这样使冷却气体与匣钵2及匣钵2中物料的接触换热时间更长，利于充分快速的进行冷却降温，提高冷却效果。优选的，各长条形出气孔6的出气方向与输送装置3输送方向之间的夹角为35°～60°，其冷却效果最佳。上述各长条形出气孔6的出气方向通过设置长条形出气孔6的朝向来控制。
本实施例中，各上冷却出气管4和各下冷却出气管5贯穿后强化降温段104的两侧炉壁安装设置，各上冷却出气管4和各下冷却出气管5上均设有多个宽度相同的长条形出气孔6；各上冷却出气管4和各下冷却出气管5的两端均与冷气供给机构相连，使冷却气体同时从上冷却出气管4和下冷却出气管5的两端通入。各上冷却出气管4上的多个长条形出气孔6沿上冷却出气管4一端到另一端的方向依次间隔布置，且位于上冷却出气管4中部的长条形出气孔6的长度大于位于上冷却出气管4两端的长条形出气孔6的长度(参见图5)；各下冷却出气管5上的多个长条形出气孔6沿下冷却出气管5一端到另一端的方向依次间隔布置，且位于下冷却出气管5中部的长条形出气孔6的长度大于位于下冷却出气管5两端的长条形出气孔6的长度。上冷却出气管4和下冷却出气管5中部的长条形出气孔6的长度较大，上冷却出气管4和下冷却出气管5上各长条形出气孔6的出气速度一致性好，使得进入后强化降温段104的冷却气体均匀，利于提高冷却效果，并减弱对炉膛11内温度平衡性的影响。
本实施例中，辊道窑系统还设有用于将后强化降温段104内气体排出的排气组件。排气组件将进入后强化降温段104的冷却气体直接排出，避免进入后强化降温段104内的冷却气体大量进入保温段102和升温段101而扰乱整个炉膛11的温度平衡，同时也减少加热组件为维持保温段102和升温段101内设定温度所需的功率，达到降低能耗的目的。
本实施例中，如图3所示，排气组件包括排气风机(图中未示)和设于后强化降温段104的排气口7，排气风机通过排气管路8与排气口7相连，排气管路8上设有控制排气管路8通断的控制阀门。控制阀门采用普通的插板阀。可根据需要决定开启或关闭控制阀门，当控制阀门开启时，冷却气体经与物料换热后，在排气风机的作用下从排气管路8排出；当控制阀门关闭时，冷却气体经与物料换热后，进一步的向炉膛11的前降温段103、保温段102移动，此时后强化降温段104还起到了预热气体的作用。
本实施例中，保温段102的炉体1炉壁内设有风冷夹套，风冷夹套具有风冷腔，风冷腔连接有冷风进气管和出气管。通过冷风进气管向风冷腔内通入冷却气体，出气管将风冷腔内气体排出，可加强对后强化降温段104内空气及物料的冷却，进一步提高冷却降温效率。
本实施例中，升温段101、保温段102、前降温段103以及后强化降温段104的底部和/或侧部设有多个进气口，用于满足炉膛11内气氛浓度的工艺要求。本实施例中升温段101、保温段102、前降温段103的设置，加热组件以及进气口均可参考现有窑炉结构进行设置。优选的，加热组件采用加热棒，输送装置3的上下两侧均设有多根沿输送装置3输送方向依次间隔布置的加热棒。
本实施例中，匣钵2为SiC含量在99％以上的重结晶碳化硅制件，具有高耐腐蚀性和高抗氧化性，可在1200℃的高温强碱环境下可长期使用，使用寿命长。同时，匣钵2具有导热率(可达10W/m.℃)，可提高降温效果。
本实施例中，输送装置3包括若干安装在炉膛11内的输送辊棒31以及驱动若干输送辊棒31转动的驱动机构，输送辊棒31及驱动机构的设置可参考现有辊道窑。输送辊棒31为SiC含量在99％以上的重结晶碳化硅制件，其在强碱环境下的结构稳定性好、抗腐蚀性能力高。
本实施例中，优选的，炉膛11内设有若干实时检测炉膛11内压力的压力传感器。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种辊道窑系统，包括具有炉膛(11)的炉体(1)、用于盛装物料的匣钵(2)以及安装在炉膛(11)中用于输送匣钵(2)的输送装置(3)，其特征在于：所述炉膛(11)具有沿输送装置(3)输送方向依次相连的升温段(101)、保温段(102)、前降温段(103)和后强化降温段(104)，所述升温段(101)和保温段(102)内设有加热组件，所述辊道窑系统还设有用于向所述后强化降温段(104)通入冷却气体的冷却进气组件。
2.根据权利要求1所述的辊道窑系统，其特征在于：所述冷却进气组件包括多根上冷却出气管(4)、多根下冷却出气管(5)以及用于向各上冷却出气管(4)和各下冷却出气管(5)供给冷却气体的冷气供给机构，多根上冷却出气管(4)和多根下冷却出气管(5)安装在后强化降温段(104)内，多根上冷却出气管(4)位于输送装置(3)上方且沿输送装置(3)输送方向依次间隔布置，多根下冷却出气管(5)位于输送装置(3)上方且沿输送装置(3)输送方向依次间隔布置，各上冷却出气管(4)和各下冷却出气管(5)均设有一个以上长条形出气孔(6)。
3.根据权利要求2所述的辊道窑系统，其特征在于：各长条形出气孔(6)的出气方向朝向输送装置(3)且逆着输送装置(3)输送方向倾斜设置。
4.根据权利要求2所述的辊道窑系统，其特征在于：各上冷却出气管(4)和各下冷却出气管(5)贯穿后强化降温段(104)的两侧炉壁安装设置，各上冷却出气管(4)和各下冷却出气管(5)上均设有多个宽度相同的长条形出气孔(6)；各上冷却出气管(4)和各下冷却出气管(5)的两端均与冷气供给机构相连，各上冷却出气管(4)上的多个长条形出气孔(6)沿上冷却出气管(4)一端到另一端的方向依次间隔布置，且位于上冷却出气管(4)中部的长条形出气孔(6)的长度大于位于上冷却出气管(4)两端的长条形出气孔(6)的长度；各下冷却出气管(5)上的多个长条形出气孔(6)沿下冷却出气管(5)一端到另一端的方向依次间隔布置，且位于下冷却出气管(5)中部的长条形出气孔(6)的长度大于位于下冷却出气管(5)两端的长条形出气孔(6)的长度。
5.根据权利要求1所述的辊道窑系统，其特征在于：所述辊道窑系统还设有用于将所述后强化降温段(104)内气体排出的排气组件。
6.根据权利要求5所述的辊道窑系统，其特征在于：所述排气组件包括排气风机和设于后强化降温段(104)的排气口(7)，所述排气风机通过排气管路(8)与所述排气口(7)相连，所述排气管路(8)上设有控制排气管路(8)通断的控制阀门。
7.根据权利要求1所述的辊道窑系统，其特征在于：所述保温段(102)的炉体(1)炉壁内设有风冷夹套，所述风冷夹套具有风冷腔，所述风冷腔连接有冷风进气管和出气管。
8.根据权利要求1所述的辊道窑系统，其特征在于：所述升温段(101)、保温段(102)、前降温段(103)以及后强化降温段(104)的底部和/或侧部设有多个进气口。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的辊道窑系统，其特征在于：所述匣钵(2)为SiC含量在99％以上的重结晶碳化硅制件。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的辊道窑系统，其特征在于：所述输送装置(3)包括若干安装在炉膛(11)内的输送辊棒(31)以及驱动若干所述输送辊棒(31)转动的驱动机构，所述输送辊棒(31)为SiC含量在99％以上的重结晶碳化硅制件。
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