CN206680187U - 高效密封连续石墨化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效密封连续石墨化炉，包括炉体，炉体的上方设置密封罩，密封罩上设有进料斗及挥发份排出装置；炉体的内部设置石墨加热腔，石墨加热腔轴向从上至下分为预热焙烧区、慢速升温区及自由升温区，石墨加热腔的中心设置阳极电极，阳极电极的外圈为阴极电极，待加热石墨置于阳极与阴极之间;石墨加热腔的底端通过排料阀与密封回转冷却窑的进口端连通，密封回转冷却窑的出料端连接称量装置。本实用新型质量稳定，极易保证石墨化质量、石墨纯度、比表面积等技术指标，能耗低，有效的排放挥发份，环保高效。

Description

高效密封连续石墨化炉

技术领域

本实用新型涉及一种石墨化炉，尤其涉及一种高效密封连续石墨化炉。

背景技术

高纯石墨广泛应用于电池负极材料、核工业的核石墨、军工用耐高温石墨及隐身材料、防腐材料、导电材料、冶金行业、石化行业等，是一种十分重要的工业材料。

目前，国内外用于生产石墨化粉的主要设备有爱奇逊石墨化炉、串接石墨化炉及电极加热石墨化炉。爱奇逊炉及串接炉均为电阻传热加热石墨，加热效率低（功率有效利用率30%左右），炉内加热的石墨不均匀，石墨加热温度较低，石墨质量不易保证，难以达到高纯石墨的目的。现有电极加热石墨化炉为电弧直接加热石墨，该炉可实现快速升温（功率有效利用率与爱奇逊炉及串接炉提升有限），但难以实现石墨各段的温升，难以保证提纯石墨的质量，易产生废炭现象，石墨化炉的出料易混入未提纯的石墨。同时，以上石墨化炉难以达到密封运行，导致车间及厂区工作环境较差，难以达到国家要求:由于加热方式限制加热料损较大。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提供一种高效密封连续石墨化炉，解决了现有技术中石墨化炉易产生废炭、质量难达标及功率利用率低，而且无法达到密封运行，导致车间工作环境较差及料损较大的问题。

本实用新型的技术方案如下：

高效密封连续石墨化炉，包括炉体，炉体的上方设置密封罩，密封罩上设有进料斗及挥发份排出装置；炉体的内部设置石墨加热腔，石墨加热腔轴向从上至下分为预热焙烧区、慢速升温区及自由升温区，石墨加热腔的中心设置阳极电极，阳极电极的外圈为阴极电极，待加热石墨置于阳极与阴极之间;石墨加热腔的底端通过排料阀与密封回转冷却窑的进口端连通，密封回转冷却窑的出料端连接称量装置。

所述的炉体内壁与阴极电极之间设有保温隔热绝缘层。

所述的石墨加热腔设有非接触式移动测温装置。

所述的非接触式移动测温装置的结构为:石墨测温管一端伸入待加热石墨内，石墨测温管的另一端与导向管相连接，导向管伸出密封罩与红外测温头相连，红外测温头与蜗轮蜗杆升降机的丝杆相连。

所述的阳极电极为实心电极，阴极电极为空心电极，阳极电极和阴极电极均与直流电源相连，直流电源给电极送电。

所述的慢速升温区的截面积S2大于预热焙烧区的截面积S1和自由升温区的截面积S3。

所述的密封回转冷却窑的结构为，密封回转冷却窑的进、出料端均采用石墨球面轴承密封，密封回转冷却窑的外壁间隔布置冷却水喷淋管，冷却水喷淋管的两端设置挡水环。

所述的称量装置包括卸料阀、软联管、计量仓、重量传感器及装料袋，计量仓的支座下设置重量传感器，计量仓的进口端通过软联管连接密封回转冷却窑的出口端，计量仓的出口端通过软联管连接装料袋。

本实用新型的优点效果如下：

1、采用阳极（实心电极）与阴极（空心电极）通直流电产生的电弧直接加热置于阴阳电极之间的石墨；电功率可达最大利用率（达到90%以上），满足石墨提纯温度所要求的高温，满足电极之间每个横截面待加热物料温度一致，达到最好的石墨提纯质量，合格品接近100%，无混料现象。

2、石墨加热腔轴向从上至下分为预热焙烧区、慢速升温区及自由升温区，分区温升杜绝了废炭现象保证提纯石墨质量。

3、上料-石墨提纯-出料-冷却-装袋均为密封运行，保证车间工作环境及最小的加热料损；利用密封冷却窑达到最快、最有效地冷却效果，冷却过程中无料损。

4、本实用新型克服现有石墨化炉缺点，提供一种质量稳定（极易保证石墨化质量、石墨纯度、比表面积等技术指标）、能耗低（电能利用率最高）、有效的排放挥发份环保的密封高效连续石墨化炉。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中，1、保温隔热绝缘层，2、炉体，3、密封罩，4、挥发份排出装置，401、排挥发份管，402、气动阀，5、移动式红外测温装置，501、红外测温头，502、蜗轮蜗杆升降机，503、石墨测温管，504、导向管，6、进料斗，7、密封圈，8、阴极电极，9、阳极电极，10、待提纯石墨，11、排料阀，12、密封回转冷却窑， 1201、石墨球面轴承，1202、喷淋管，1203、挡水环；13、称量装置，1301、卸料阀，1302、软联管，1303、计量仓，1304、重量传感器，14、直流电源。

具体实施方式

实施例

如图1所示，高效密封连续石墨化炉包括炉体2，炉体2的上方设置密封罩3，密封罩3上设有进料斗6及挥发份排出装置4，进料斗与密封罩之间设有密封圈7，挥发份排出装置4包括排挥发份管401和气动阀402，气动阀402设置在排挥发份管401内；炉体2的内部设置石墨加热腔，石墨加热腔轴向从上至下分为预热焙烧区（1）、慢速升温区（2）及自由升温区（3），慢速升温区的截面积S2大于预热焙烧区的截面积S1和自由升温区的截面积S3。石墨加热腔的中心设置阳极电极9，阳极电极9的外周为阴极电极8，所述的阳极电极为实心电极，阴极电极为空心电极，阳极电极和阴极电极均与直流电源14接通；石墨加热腔的底端通过排料阀11与密封回转冷却窑12的进口端连通，密封回转冷却窑12的出口端连接称量装置13。

所述的炉体内壁与阴极电极之间设有保温隔热绝缘层1。

所述的石墨加热腔设有非接触式移动测温装置，非接触式移动测温装置的结构为，石墨测温管503一端伸入待加热石墨内，石墨测温管的另一端与导向管504相连，导向管504伸出密封罩与红外测温头501相连，所述的红外测温头连接蜗轮蜗杆升降机502。

所述的密封回转冷却窑的结构为，密封回转冷却窑的进、出料端均采用石墨球面轴承1201密封，密封回转冷却窑的外壁间隔布置冷却水喷淋管1202，冷却水喷淋管的两端设置挡水环1203。

所述的称量装置包括卸料阀1301、软联管1302、计量仓1303、重量传感器1304及装料袋，计量仓1303的支座下设置重量传感器1304。密封回转冷却窑出料端与卸料阀1301进口相连，卸料阀1301出口与软联管1302相连，软联管1302与计量仓1303的进口相连，计量仓1303出口与卸料阀1301进口相连，卸料阀1301出口与软联管1302相连，软联管1302连接装料袋。

本实用新型的工作原理及过程为：

石墨原料根据炉内料位送入石墨化炉，经石墨化炉电极（通直流电）直接加热石墨最高温度可至3500度，石墨化后的高温石墨定量定时送入密封石墨冷却窑，将高温石墨冷却至70度以下的成品石墨。该炉加热石墨形成的挥发份的排放根据炉罩内压力确定，当压力达到设计值P1时（大于大气压力），打开气动阀排出罩内挥发份，当罩内压力达到设计值P2时（P2稍大于大气压，P1大于P2）气动阀关闭。

石墨化粉料冷却后计量装袋密封运行目的是为了石墨粉不外溢，保证操作工人及车间良好地工作环境。石墨化后成品石墨经冷却窑出料部流入计量仓，经重量传感器输出重量信号，当达到设计称重重量，装料袋固定于出料口，关闭上卸料阀，开启下卸料阀。成品石墨卸于装料袋中，称重归零后打开固定于下卸料阀的出料口上的装料袋口，封袋即可。

本实用新型阳极与阴极之间石墨加热区分为三个区：预热焙烧区、慢速升温区、自由升温区。每个升温区的升温速度根据被加热区石墨电流密度确定。电流密度高升温速度快 ，电流密度低升温速度慢。分区是根据待提纯的石墨要求确定升温速度来划分的。升温速度是由电流密度确定的，待石墨化石墨加热区电流密度=I/S,I为电极送入的电流、S为阳极与阴极之间的环形面积。直流电源给电极的电流大小可调，即电流密度可调。从示意图可知预热焙烧区及自由升温区的电流密度大于慢速升温区。待提纯的石墨从预热焙烧区—慢速升温区—自由升温区是排料阀开启后物料自流完成的。

为了保证三个石墨加热区的温度及温升，采用可移动的非接触式测温装置，保证慢速升温区的升温速度。测温有两种方式：接触式测温及非接触式测温。本实用新型的测温方式为非接触式移动红外测温（因接触式测温无法测2000度以上温度），该红外测温头外购。

本实用新型石墨化炉加热后的石墨粉冷却采用密封石墨冷却窑，窑的进出料密封采用球面石墨轴承密封。冷却采用水冷。保证出料温度不高于70度。

密封是防止石墨化后高温石墨烧损的必要措施。由于进入冷却窑的石墨化后石墨温度不低于1500度，若进料部、出料部与冷却窑回转部没有良好的密封，就极易进入空气。进入空气后易导致高温石墨的烧损。石墨温度低于200度后其于空气接触无烧损。

本实用新型采用密封运行。连续进料、连续加热石墨粉、连续出料、连续冷却石墨粉。石墨粉冷却后计量装袋均于密封系统内完成。保证石墨化的石墨及电极不被氧化。保证产品的质量，保证车间内及厂区内良好的环境。

Claims (8)

1.高效密封连续石墨化炉，包括炉体，其特征在于炉体的上方设置密封罩，密封罩上设有进料斗及挥发份排出装置；炉体的内部设置石墨加热腔，石墨加热腔轴向从上至下分为预热焙烧区、慢速升温区及自由升温区，石墨加热腔的中心设置阳极电极，阳极电极的外圈为阴极电极，待加热石墨置于阳极与阴极之间;石墨加热腔的底端通过排料阀与密封回转冷却窑的进口端连通，密封回转冷却窑的出料端连接称量装置。

2.根据权利要求1所述的高效密封连续石墨化炉，其特征在于所述的炉体内壁与阴极电极之间设有保温隔热绝缘层。

3.根据权利要求1所述的高效密封连续石墨化炉，其特征在于所述的石墨加热腔设有非接触式移动测温装置。

4.根据权利要求3所述的高效密封连续石墨化炉，其特征在于所述的非接触式移动测温装置的结构为:石墨测温管一端伸入待加热石墨内，石墨测温管的另一端与导向管相连接，导向管伸出密封罩与红外测温头相连，红外测温头与蜗轮蜗杆升降机的丝杆相连。

5.根据权利要求1所述的高效密封连续石墨化炉，其特征在于所述的阳极电极为实心电极，阴极电极为空心电极，阳极电极和阴极电极均与直流电源相连，直流电源给电极送电。

6.根据权利要求1所述的高效密封连续石墨化炉，其特征在于所述的慢速升温区的截面积S2大于预热焙烧区的截面积S1和自由升温区的截面积S3。

7.根据权利要求1所述的高效密封连续石墨化炉，其特征在于所述的密封回转冷却窑的结构为，密封回转冷却窑的进、出料端均采用石墨球面轴承密封，密封回转冷却窑的外壁间隔布置冷却水喷淋管，冷却水喷淋管的两端设置挡水环。

8.根据权利要求1所述的高效密封连续石墨化炉，其特征在于所述的称量装置包括卸料阀、软联管、计量仓、重量传感器及装料袋，计量仓的支座下设置重量传感器，计量仓的进口端通过软联管连接密封回转冷却窑的出口端，计量仓的出口端通过软联管连接装料袋。