CN113834318A - 具有余热回收功能的回转窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有余热回收功能的回转窑，包括：回转窑、加热装置、换热输送筒、换热液体箱和氮气输送管。回转窑用于烧制锂电池原料，回转窑还开设有氮气充入口，氮气充入口设置在回转窑上靠近进料口的一端。换热输送筒具有送料腔，回转窑的出料口与送料腔接通；换热输送筒内设有旋转轴，旋转轴具有用于输送锂电池原料的螺旋送料叶片。换热输送筒还具有围设在送料腔外围的环形液体换热腔，环形液体换热腔连接有低温管和高温管。换热液体箱具有储液换热腔。氮气输送管包括顺次连接的输入段、受热段和输出段，受热段容置在换热液体箱内，输出段与回转窑的氮气充入口连接。其能够充分地回收和利用余热，从而减少能耗。

Description

具有余热回收功能的回转窑

技术领域

本发明涉及回转窑技术领域，尤其涉及具有余热回收功能的回转窑。

背景技术

回转窑是指旋转煅烧窑，俗称旋窑，其在多种领域都有运用。按照处理物料的不同，有水泥窑、冶金化工窑、石灰窑、陶粒窑和锂电池窑。其中，根据物料的不同，工艺千差万别。特别是，所需的环境也不同。

目前，用于烧制锂电池原料的旋转窑的加热方式有许多，例如通过电偶加热、天然气加热、煤矿加热等等方式，显然，对于回转窑的加热方式从煤矿加热到天然气加热再到电偶加热，逐渐地节省了能源的消耗。但是，基于锂电池原料在烧制过程中，热量的回收再利用还处于较为空缺的状态，因而有必要对其进行改进。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供具有余热回收功能的回转窑，其能够充分地回收和利用余热，从而减少能耗。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

具有余热回收功能的回转窑，包括：

回转窑，用于烧制锂电池原料，所述回转窑的两端分别设有进料口和出料口，所述回转窑还开设有氮气充入口，所述氮气充入口设置在所述回转窑上靠近所述进料口的一端；

加热装置，用于给所述回转窑加热以烧制锂电池原料；

换热输送筒，具有送料腔，所述回转窑的所述出料口与所述送料腔接通；所述换热输送筒内设有沿所述换热输送筒的轴向延伸的旋转轴，所述旋转轴连接有驱动电机，所述旋转轴具有用于输送锂电池原料的螺旋送料叶片；所述换热输送筒还具有围设在所述送料腔外围的环形液体换热腔，所述环形液体换热腔连接有低温管和高温管；

换热液体箱，具有储液换热腔，所述低温管和所述高温管均与所述储液换热腔连通；所述低温管或所述高温管连接有泵；

氮气输送管，包括顺次连接的输入段、受热段和输出段，所述受热段容置在所述换热液体箱内，所述输出段与所述回转窑的所述氮气充入口连接。

进一步地，所述低温管和所述高温管分别连接在所述环形液体换热腔的两端，且所述低温管比所述高温管更靠近所述回转窑的所述出料口。

进一步地，所述换热输送筒相对于水平面倾斜设置，以使换热输送筒的进料端的水平高度比换热输送筒的出料端的水平高度更大。

进一步地，所述高温管连接在所述换热液体箱的底部，所述低温管连接在所述换热液体箱的顶部。

进一步地，所述氮气输送管的所述输入段连接在所述换热液体箱的底部，所述氮气输送管的所述输出段连接在所述换热液体箱的顶部。

进一步地，所述氮气输送管的受热段包括多根首尾顺次连接的U型段，以使所述受热段呈蜿蜒的长条状结构。

进一步地，所述氮气输送管的受热段的外壁连接有多块独立的导热叶片，多块所述导热叶片沿所述受热段的延伸方向间隔地设置。

进一步地，所述氮气输送管的受热段的外壁连接有多条独立且相互间隔设置的螺旋换热叶片，所述螺旋换热叶片沿所述受热段的延伸方向延伸。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、通过将回转窑的出料口与换热输送筒的送料腔接通，从而能够将高温的锂电池原料的热量传递给换热输送筒的环形液体换热腔内的液体，从而对余热进行回收。与此同时，也是对高温的锂电池原料进行冷却，从而省去锂电池原料的冷却工序以提高效益。

2、通过泵将环形液体换热腔内的液体与换热液体箱的液体进行循环，从而能够逐渐提高换热液体箱的液体的温度，以将热量传递给氮气输送管内的氮气，以完成余热的再利用而节约资源。

3、通过环形液体换热腔内的液体与送料腔内的高热锂电池原料进行热传递，大幅度提高了换热效率；而且，利用旋转轴的螺旋送料叶片对高热的锂电池原料进行翻滚和输送，利于高热的锂电池原料充分地与送料腔的腔壁直接接触以进一步提高换热效率。

附图说明

图1为本发明的具有余热回收功能的回转窑的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图2的A处的局部放大图；

图4为图1所示的换热液体箱的结构示意图；

图5为图4所示的受热段的另一种设置方式的结构示意图。

图中：1、回转窑；11、进料口；12、出料口；13、氮气充入口；2、换热输送筒；21、送料腔；22、旋转轴；23、驱动电机；24、螺旋送料叶片；25、环形液体换热腔；26、低温管；27、高温管；3、换热液体箱；31、储液换热腔；4、氮气输送管；41、输入段；42、受热段；43、输出段；44、导热叶片；45、螺旋换热叶片。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。本文所使用的“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不代表是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1-图3示出了本发明一较佳实施例的具有余热回收功能的回转窑，包括：回转窑1、加热装置、换热输送筒2、换热液体箱3和氮气输送管4。

回转窑1用于烧制锂电池原料，回转窑1的两端分别设有进料口11和出料口12，锂电池原料从进料口11进入回转窑1进行烧制后，通过出料口12进行排出。回转窑1还开设有氮气充入口13，氮气充入口13设置在回转窑1上靠近进料口11的一端，通过氮气充入口13充入氮气，使得整条烧制线充满氮气，以通过氮气进行保护。

加热装置用于给回转窑1加热以烧制锂电池原料。其中，根据现有技术，加热装置可以是燃煤装置、燃气装置或者是电加热装置。

换热输送筒2具有送料腔21，回转窑1的出料口12与送料腔21接通。换热输送筒2内设有沿换热输送筒2的轴向延伸的旋转轴22，旋转轴22连接有驱动电机23，旋转轴22具有用于输送锂电池原料的螺旋送料叶片24，通过驱动电机23对旋转轴22的驱动，使得螺旋送料叶片24将送料腔21的锂电池原料送出(其中，送料腔21的排料口未示出)。换热输送筒2还具有围设在送料腔21外围的环形液体换热腔25，环形液体换热腔25连接有低温管26和高温管27，通过低温管26送入液体，液体在环形液体换热腔25内被加热后从高温管27流出。

换热液体箱3具有储液换热腔31，低温管26和高温管27均与储液换热腔31连通；低温管26或高温管27连接有泵。如此，高温的液体在换热液体箱3降温后，被低温管26抽吸而进入环形液体换热腔25内以被重新加热。

氮气输送管4包括顺次连接的输入段41、受热段42和输出段43，输入段41用于连接氮气源，受热段42容置在换热液体箱3内，通过换热液体箱3内的高温液体对受热段42内的氮气进行加热，输出段43与回转窑1的氮气充入口13连接。

工作时，先向旋转窑内充入足够的氮气，通过加热装置对回转窑1进行加热，然后通过回转窑1不停地旋转以对锂电池原料进行烧制。当第一批烧制好的锂电池原料从回转窑1的出料口12送入换热输送筒2的送料腔21内时，在螺旋送料叶片24的驱动下，高温的锂电池原料反复地接触送料腔21的腔壁，从而将热量充分地传递给环形液体换热腔25内的液体。同时，在泵的循环作用下，换热液体箱3内的液体温度逐渐升高，从而能够使得受热段42的氮气的温度逐渐升高，从而利用余热对氮气进行加热。如此，氮气在进入回转窑1前以及具备较高的温度，因而不会消耗回转窑1内的温度，从而节约能源。有利地，从送料腔21内排出的锂电池原料温度得到大幅度降低，从而省去了冷却锂电池原料的工序和时间。更深入地，当回转窑1持续运行一段时间后，随着换热液体箱3内的温度之间升高，且逼近环形液体换热腔25的温度时，随着泵的循环高效作业，可以使得经过换热液体箱3加热后的氮气温度更高，进而进一步减少能耗。

显然，通过将回转窑1的出料口12与换热输送筒2的送料腔21接通，从而能够将高温的锂电池原料的热量传递给换热输送筒2的环形液体换热腔25内的液体，从而对余热进行回收。与此同时，也是对高温的锂电池原料进行冷却，从而省去锂电池原料的冷却工序以提高效益。通过泵将环形液体换热腔25内的液体与换热液体箱3的液体进行循环，从而能够逐渐提高换热液体箱3的液体的温度，以将热量传递给氮气输送管4内的氮气，以完成余热的再利用而节约资源。通过环形液体换热腔25内的液体与送料腔21内的高热锂电池原料进行热传递，大幅度提高了换热效率；而且，利用旋转轴22的螺旋送料叶片24对高热的锂电池原料进行翻滚和输送，利于高热的锂电池原料充分地与送料腔21的腔壁直接接触以进一步提高换热效率。

需要插入说明的是，烧制锂电池材料的过程中，如果是烧制负极材料，则应当充入氮气进行保护；如果是烧制正极材料，则应当充入氧气进行反应。基于传统烧制负极材料时，氮气的真正热源全部来自于加热装置，因而更应当通过余热对氮气进行加热。

优选地，低温管26和高温管27分别连接在环形液体换热腔25的两端，且低温管26比高温管27更靠近回转窑1的出料口12。这样设置，使得从低温管26进入环形液体换热腔25的液体优先与较高温的锂电池原料进行热交换，利用温差越大热传递效率越高的原理，以提高换热效率。而随着液体在环形液体换热腔25内流动一定距离后，从高温管27送出即可，以实现充分热交换以及对液体进行充分加热的目的。更优地，换热输送筒2相对于水平面倾斜设置，以使换热输送筒2的进料端的水平高度比换热输送筒2的出料端的水平高度更大，这样设置，利于提高锂电池原料在换热输送筒2内的输送效率，以避免因换热输送筒2输送效率过慢而影响回转窑1的工作效率。同时，也利于液体在环形液体换热腔25倾向性地流动，以利于液体流向高温管27，防止部分液体处于静态。

优选地，参见图4，高温管27连接在换热液体箱3的底部，低温管26连接在换热液体箱3的顶部。可以理解，高温的液体处于换热液体箱3的底部更利于换热液体箱3内的液体的热交换，也利于提高换热液体箱3内的液体的紊乱度。基于此，更优地，氮气输送管4的输入段41连接在换热液体箱3的底部，氮气输送管4的输出段43连接在换热液体箱3的顶部。这样设置，氮气从输入端进入受热段42时，遇到较高温的液体进行高效地热交换，以提高氮气的热吸收率，以更好充分地利用余热。

优选地，参见图4，氮气输送管4的受热段42包括多根首尾顺次连接的U型段，以使受热段42呈蜿蜒的长条状结构。这样设置，即尽可能地提高受热段42的表面积，以提高其与液体的接触面积，从而在有限的空间内提高其换热效率。

其中，本实施例中，氮气输送管4提供了两种可相互替代的设置方式：

参见图4，作为氮气输送管4的第一种设置方式：氮气输送管4的受热段42的外壁连接有多块独立的导热叶片44，多块导热叶片44沿受热段42的延伸方向间隔地设置。

参见图5，作为氮气输送管4的第二种设置方式：氮气输送管4的受热段42的外壁连接有多条独立且相互间隔设置的螺旋换热叶片45，螺旋换热叶片45沿受热段42的延伸方向延伸。

显然，两种设置方式都是为了提高氮气输送管4内的氮气与换热液体箱3内的液体之间的热交换效率，即通过导热叶片44或螺旋换热叶片45重充分地与换热液体箱3内的液体进行接触，以提高热交换效率。

在这里需要补充说明的是，与现有技术中常规设置方式相同的是，回转窑1上设置出料口12的套筒部分相对于回转窑1的主体部分活动连接，即回转窑1在旋转过程中，出料口12处于静止状态即可。以及，也与现有技术相同的是，回转窑1的主体部分通过静止套筒与氮气输送管4进行连接即可。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.具有余热回收功能的回转窑，其特征在于，包括：

回转窑(1)，用于烧制锂电池原料，所述回转窑(1)的两端分别设有进料口(11)和出料口(12)，所述回转窑(1)还开设有氮气充入口(13)，所述氮气充入口(13)设置在所述回转窑(1)上靠近所述进料口(11)的一端；

加热装置，用于给所述回转窑(1)加热以烧制锂电池原料；

换热输送筒(2)，具有送料腔(21)，所述回转窑(1)的所述出料口(12)与所述送料腔(21)接通；所述换热输送筒(2)内设有沿所述换热输送筒(2)的轴向延伸的旋转轴(22)，所述旋转轴(22)连接有驱动电机(23)，所述旋转轴(22)具有用于输送锂电池原料的螺旋送料叶片(24)；所述换热输送筒(2)还具有围设在所述送料腔(21)外围的环形液体换热腔(25)，所述环形液体换热腔(25)连接有低温管(26)和高温管(27)；

换热液体箱(3)，具有储液换热腔(31)，所述低温管(26)和所述高温管(27)均与所述储液换热腔(31)连通；所述低温管(26)或所述高温管(27)连接有泵；

氮气输送管(4)，包括顺次连接的输入段(41)、受热段(42)和输出段(43)，所述受热段(42)容置在所述换热液体箱(3)内，所述输出段(43)与所述回转窑(1)的所述氮气充入口(13)连接。

2.如权利要求1所述的具有余热回收功能的回转窑，其特征在于，所述低温管(26)和所述高温管(27)分别连接在所述环形液体换热腔(25)的两端，且所述低温管(26)比所述高温管(27)更靠近所述回转窑(1)的所述出料口(12)。

3.如权利要求1所述的具有余热回收功能的回转窑，其特征在于，所述换热输送筒(2)相对于水平面倾斜设置，以使换热输送筒(2)的进料端的水平高度比换热输送筒(2)的出料端的水平高度更大。

4.如权利要求1所述的具有余热回收功能的回转窑，其特征在于，所述高温管(27)连接在所述换热液体箱(3)的底部，所述低温管(26)连接在所述换热液体箱(3)的顶部。

5.如权利要求4所述的具有余热回收功能的回转窑，其特征在于，所述氮气输送管(4)的所述输入段(41)连接在所述换热液体箱(3)的底部，所述氮气输送管(4)的所述输出段(43)连接在所述换热液体箱(3)的顶部。

6.如权利要求1所述的具有余热回收功能的回转窑，其特征在于，所述氮气输送管(4)的受热段(42)包括多根首尾顺次连接的U型段，以使所述受热段(42)呈蜿蜒的长条状结构。

7.如权利要求6所述的具有余热回收功能的回转窑，其特征在于，所述氮气输送管(4)的受热段(42)的外壁连接有多块独立的导热叶片(44)，多块所述导热叶片(44)沿所述受热段(42)的延伸方向间隔地设置。

8.如权利要求6所述的具有余热回收功能的回转窑，其特征在于，所述氮气输送管(4)的受热段(42)的外壁连接有多条独立且相互间隔设置的螺旋换热叶片(45)，所述螺旋换热叶片(45)沿所述受热段(42)的延伸方向延伸。

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