CN219244249U - 一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，包括干燥机构、加热烘焙机构和冷却机构。与现有技术相比，本实用新型提供了一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，采用高温气流直接接触物料的方式，对物料进行加热升温，甚至焙烧，加热效率高，可以有效减少焙烧炉的加热负荷，从而减少焙烧炉的数量，减少占地面积，降低装置投资；并采用气流直接接触物料的方式，回收高温物料的热量，高效节能，可以取代以往间接风冷或水冷的工艺。

Description

一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统

技术领域

本实用新型涉及磷酸铁干燥工艺，特别是一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统。

背景技术

磷酸铁是锂电池正极材料磷酸铁锂的前驱体，由于FePO4热稳定性好，容易循环利用，是电动汽车的理想电池材料。目前，多采用全球领先的湿法净化磷酸技术生产磷酸铁，生产的磷酸铁多以二水磷酸铁的形式存在，一般含有40~55%的自由水和20%左右的结晶水，需要经过干燥、600℃以上高温脱水、焙烧才能生产出合格的无水磷酸铁产品。

以往的磷酸铁干燥焙烧工艺采用一级旋闪干燥，脱除大部分的自由水，然后物料再进入焙烧炉继续脱除结合水，该工艺线路简单，但是单条线产能较低。目前单条生产线能够满足的最大负荷一般为年产2.5万吨~3万吨磷酸铁，客户需要一次性上年产5~10万吨的生产线，如果按照常规工艺，按照焙烧炉的最大规格选型，需要两条生产线。为了满足同样产能的前提下，减少生产线数量和装置投资，提高市场竞争力，急需开发新的工艺方法。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，能够回收高温物料的热量作为焙烧的一部分热源，气体密闭循环，一方面能够减少排放，另一方面还能够节能降耗，可以实现在扩大规模的前提下减少生产线数量和降低装置投资。

本实用新型采用的技术方案为：

一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，包括干燥机构、加热烘焙机构和冷却机构，干燥机构包括与上游系统对接的进料装置、与进料装置连通用于输入热空气对原料干燥的旋转闪蒸干燥机、与旋转闪蒸干燥机对接用于对干燥后物料除尘净化的旋闪袋式除尘器、与旋闪袋式除尘器连接用于将净化后的一部分气体引出输入至旋转闪蒸干燥机的旋闪风机以及对来自旋闪风机的气体加热的干燥气体加热器；加热烘焙机构包括用于接收旋闪袋式除尘器过滤下来固体物料的螺旋输送机、用于接收螺旋输送机输出的物料进行加热的气流加热装置以及用于接收气流加热装置加热后物料进行烘焙升温的焙烧炉；冷却机构包括用于输入外部空气对焙烧炉输出的高温物料冷却的冷却装置、用于经过冷却装置后的空气引入至气流加热装置的第一鼓风机以及用于经过鼓风机引出的气体加热的第一加热器，第一加热器与气流加热装置连通。

优选地，所述焙烧炉的尾气出口连通有用于输入空气对高温尾气及少量粉尘降温分离的尾气袋式除尘器，尾气袋式除尘器的出气口连通有用于引出过滤后尾气的尾气风机，尾气袋式除尘器的出料口设有用于控制尾气粉末排出的旋转阀；焙烧炉的尾气出口管道上设有气体流量调节阀。

优选地，所述气流加热装置包括用于接收螺旋输送机输送的固体物料和来自第二旋风分离器热气进行气固混合的第一文丘里、与第一文丘里连通用于对第一次升温后的固体物料和第三次降温后的气体分离的第一袋式除尘器、与第一袋式除尘器连通用于接收第一次升温后固体物料和来自第三旋风分离器的热气进行气固混合的第二文丘里、与第二文丘里连通用于对第二次升温后的固体物料和第二次降温后的气体分离的第二旋风分离器、同时与第一加热器和第二旋风分离器连通用于接收第一加热器加热的热气和第二次升温后的固体物料进行气固混合的第三文丘里以及与第三文丘里连通用于对第三次升温后的固体物料和第一次降温后的气体分离的第三旋风分离器，第二旋风分离器的出气口与第一文丘里的进气口连通，第三旋风分离器的出气口与第二文丘里的进气口连通，第三旋风分离器的出料口与焙烧炉的进料口的连通，第一袋式除尘器的出气口连通有用于将第三次降温后的气体引出的第三鼓风机。

优选地，所述冷却装置包括用于接收焙烧炉出口的高温物料和来自的第五袋式除尘器的第一次升温空气进行气固混合的第四文丘里、用于将第一次降温后的固体物料和第一次升温后的空气分离的第四袋式除尘器、用于接收外部冷空气和第一次降温后的固体物料进行气固混合的第五文丘里以及用于将第二次升温后空气和第二次降温后的固体物料分离输出的第五袋式除尘器，第五袋式除尘器的出气口通过第四鼓风机与第四文丘里连通，第四袋式除尘器的出气口与第一鼓风机连通。

更优选地，所述冷却装置还包括用于引入外部空气的第二鼓风机、与第二鼓风机连通用于吸附空气中的水分的分子筛吸附塔和与分子筛吸附塔连通用于过滤的气体过滤器，气体过滤器与第五文丘里连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供了一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，采用高温气流直接接触物料的方式，对物料进行加热升温，甚至焙烧，加热效率高，可以有效减少焙烧炉的加热负荷，从而减少焙烧炉的数量，减少占地面积，降低装置投资；并采用气流直接接触物料的方式，回收高温物料的热量，高效节能，可以取代以往间接风冷或水冷的工艺。

附图说明

图1，为本实用新型提供的一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统的流程图；

图2，为本实用新型提供的一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统的方框图。

具体实施方式

根据附图对本实用新型提供的优选实施方式做具体说明。

图1至图2，为本实用新型提供的一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统的优选实施方式。如图1至图2所示，该经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，包括干燥机构1、加热烘焙机构2和冷却机构3，干燥机构1包括与上游系统对接的进料装置11、与进料装置连通用于输入热空气对原料干燥的旋转闪蒸干燥机12、与旋转闪蒸干燥机对接用于对干燥后物料除尘净化的旋闪袋式除尘器13、与旋闪袋式除尘器连接用于将净化后的一部分气体引出输入至旋转闪蒸干燥机的旋闪风机14以及用于对来自旋闪风机的气体加热的干燥气体加热器15；加热烘焙机构2包括用于接收旋闪袋式除尘器过滤下来固体物料的螺旋输送机21、用于接收螺旋输送机输出的物料进行加热的气流加热装置22以及用于接收气流加热装置加热后物料进行烘焙升温的焙烧炉23；冷却机构3包括用于输入外部空气对焙烧炉输出的高温物料冷却的冷却装置31、用于经过冷却装置后的空气引入至气流加热装置的第一鼓风机32以及用于经过鼓风机引出的气体加热的第一加热器33，第一加热器33与气流加热装置22连通，这样上游系统传送过来的物料经过干燥机构1干燥后进入加热烘焙机构2进行升温、恒温、焙烧，高温物料再进入冷却机构3冷却，输出产品，回收高温物料的热量作为焙烧的一部分热源进入气流加热装置22循环利用，一方面能够减少排放，另一方面还能够节能降耗，可以实现在扩大规模的前提下减少生产线数量和降低装置投资。通过旋闪风机引出的一部分气体通过旋闪尾气排放流量调节阀控制或者手动阀门等各种形式控制。干燥气体加热器可以采用电加热器、翅片管加热器等各种形式。

所述焙烧炉23的尾气出口连通有用于输入空气对高温尾气及少量粉尘降温分离的尾气袋式除尘器24，尾气袋式除尘器的出气口连通有用于引出过滤后尾气的尾气风机25，尾气袋式除尘器24的出料口设有用于控制尾气粉末排出的旋转阀241；焙烧炉23的尾气出口管道上设有气体流量调节阀231，这样从焙烧炉23内排出的少量高温气体通过尾气出口管道上的气体流量调节阀231控制流量，该流量与尾气出口管道上的压力变送器连锁，排出的高温气体与环境空气混合后至一定温度后进入尾气袋式除尘器24，净化后的气体通过尾气风机25排放，收集的粉尘经尾气袋式除尘器底部旋转阀241回收，混温空气的流量通过混温空气流量调节阀26控制。

所述气流加热装置22包括用于接收螺旋输送机输送的固体物料和来自第二旋风分离器热气进行气固混合的第一文丘里221、与第一文丘里连通用于对第一次升温后的固体物料和第三次降温后的气体分离的第一袋式除尘器222、与第一袋式除尘器222连通用于接收第一次升温后固体物料和来自第三旋风分离器的热气进行气固混合的第二文丘里223、与第二文丘里连通用于对第二次升温后的固体物料和第二次降温后的气体分离的第二旋风分离器224、同时与第一加热器和第二旋风分离器连通用于接收第一加热器33加热的热气和第二次升温后的固体物料进行气固混合的第三文丘里225以及与第三文丘里连通用于对第三次升温后的固体物料和第一次降温后的气体分离的第三旋风分离器226，第二旋风分离器224的出气口与第一文丘里221的进气口连通，第三旋风分离器226的出气口与第二文丘里223的进气口连通，第三旋风分离器226的出料口与焙烧炉23的进料口的连通，第一袋式除尘器222的出气口连通有用于将第三次降温后的气体引出的第三鼓风机227，这样经过第一加热器33的热空气经过三级换热降温，换热后的空气由第三鼓风机227引出；从收螺旋输送机输送的固体物料经过三级换热升温，升温后的固体物料再进入焙烧炉23。值得注意的是，气流加热装置由文丘里混合器、旋风分离器（和/或袋式除尘器）和旋转阀组成；高温气体进入加热文丘里混合器与来自加热旋风分离器（或袋式除尘器）底部旋转阀的物料气固混合，对物料进行加热升温，可以采用一级加热、两级加热或以上，以加热文丘里混合器的数量来确定加热的级数。

所述冷却装置31包括用于接收焙烧炉出口的高温物料和来自第五袋式除尘器的第一次升温空气进行气固混合的第四文丘里311、用于将第一次降温后的固体物料和第二次升温后的空气分离的第四袋式除尘器312、用于接收外部冷空气和第一次降温后的固体物料进行气固混合的第五文丘里313以及用于将第一次升温后空气和第二次降温后的固体物料分离输出的第五袋式除尘器314，第五袋式除尘器314的出气口通过第四鼓风机315与第四文丘里311连通，第四袋式除尘器312的出气口与第一鼓风机32连通，进入第五文丘里313的冷空气经过两次升温后，被第一鼓风机32引入第一加热器33加热后进入气流加热装置22中；而从焙烧炉出口出来的高温物料经过两次降温后，作为产品排出系统。值得注意的是，气流冷却装置由文丘里混合器、旋风分离器（和、或袋式除尘器）、旋转阀和风机组成。冷却气体进入文丘里混合器与来自旋风分离器（和/或袋式除尘器）底部旋转阀的物料混合，对物料进行冷却降温，回收物料的热量，可以采用一级冷却、两级冷却或以上，以文丘里混合器的数量来确定冷却装置的级数。

所述冷却机构3还包括用于引入外部空气的第二鼓风机34、与第二鼓风机连通用于吸附空气中的水分的分子筛吸附塔35和与分子筛吸附塔连通用于过滤的气体过滤器36，气体过滤器36与第五文丘里313连通，外部空气经过第二鼓风机34引入，再依次经过分子筛吸附塔35吸附水分和气体过滤器36过滤杂质，再进入第五文丘里313。各旋闪袋式除尘器、旋风分离器的底部都设有旋转阀。

本实用新型还提供一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统的干燥焙烧方法，包括以下步骤：

1）来自上游系统的原料经进料装置11，从旋转闪蒸干燥机壳体上部进入旋转闪蒸干燥机12；

2）在旋转闪蒸干燥机12内，物料与热风直接接触干燥后，进入旋闪袋式除尘器13除尘净化，净化后的气体通过旋闪风机14一部分作为干燥的循环热风，经旋闪引风机引出至干燥气体加热器15后进入旋转闪蒸干燥机12，一部分直接排放以维持系统平衡；

3）旋闪袋式除尘器13过滤下来的固体物料经旋闪袋式除尘器底部旋转阀进入螺旋输送机21，从螺旋输送机出口进入气流加热装置22加热，净化后的气体通过第三鼓风机227排出；

4）物料经气流加热装置22加热后进入焙烧炉23继续升温、恒温、焙烧；

5）焙烧炉出口的高温物料经气流冷却装置31冷却后作为产品输出；经过换热后的空气进入气流加热装置22加热干燥后的物料；

6）焙烧炉内的高温尾气及少量粉尘通过调节阀与环境空气混温降温后进入尾气袋式除尘器24，经尾气袋式除尘器24净化过滤后的尾气排出，收集的粉末进行回收处理。

步骤2）中从旋闪袋式除尘器13净化后的气体，与来自补风过滤器16的补充气体混合后一起通过旋闪风机14引出，一部分排放出系统维持系统平衡，剩余气体作为循环气体进入干燥气体加热器15加热至一定温度后进入旋转闪蒸干燥机12加热物料。

步骤3）中气流加热装置22具体加热步骤为：3.1）螺旋输送机输送的固体物料和来自第二旋风分离器热气进入第一文丘里221进行气固混合，混合后第一次升温的固体物料和第三次降温的气体进入第一袋式除尘器222进行除尘分离，分离后的第一次升温固体物料进入第二文丘里223，分离后的第三次降温后的气体通过第三鼓风机227引出；3.2）步骤3.1）中的第二文丘里223内继续通入来自第三旋风分离器的热气与第一次升温固体物料进行气固混合，混合后第二次升温的固体物料和第二次降温的气体进入第二旋风分离器224进行分离，分离后的第二次升温物料进入第三文丘里225，分离后的第二次降温后的气体进入步骤3.1）的第一文丘里内；3.3）步骤3.2）中的第三文丘里225继续通入来自第一加热器加热后的气体与第二次升温固体物料进行气固混合，混合后的第三次升温的固体物料与第一次降温的气体进入第三旋风分离器226进行分离，分离后的第三次升温物料进入焙烧炉，分离后的第一次降温后的气体进入步骤3.2）中第二文丘里223内。

步骤5）中的气流冷却装置31的具体冷却步骤为：5.1）来自焙烧炉出口的高温物料与来自第五袋式除尘器的第一次升温空气在第四文丘里311内进行气固混合，第一次降温后的固体物料与第二次升温后的空气进入第四袋式除尘器312分离，分离后的第一次降温固体物料进入第五文丘里313，第二次升温后空气由第一鼓风机引入第一加热器进行加热；5.2）步骤3.2）中的第五文丘里313继续通入由第二鼓风机34引入依次经过分离筛吸附塔35和气体过滤器36的外部空气与第一次降温固体物料进行气固混合，第二次降温后的固体物料与第一次升温后的空气在第五袋式除尘器314进行分离，分离后的第二次降温固体物料作为产品输出，分离后的第一次升温空气进入第四文丘里311。

步骤6）中经尾气袋式除尘器净化过滤后的尾气由尾气风机25引出；收集的粉尘经尾气袋式除尘器底部旋转阀241回收，混温空气的流量通过混温空气流量调节阀26控制。

综上所述，本实用新型的技术方案可以充分有效的实现上述实用新型目的，且本实用新型的结构及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，能达到预期的功效及目的，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对实用新型的实施例做出多种变更或修改。因此，本实用新型包括一切在专利申请范围中所提到范围内的所有替换内容，任何在本实用新型申请专利范围内所作的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。

Claims (5)

1.一种经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，其特征在于，包括干燥机构、加热烘焙机构和冷却机构，干燥机构包括与上游系统对接的进料装置、与进料装置连通用于输入热空气对原料干燥的旋转闪蒸干燥机、与旋转闪蒸干燥机对接用于对干燥后物料除尘净化的旋闪袋式除尘器、与旋闪袋式除尘器连接用于将净化后的一部分气体引出输入至旋转闪蒸干燥机的旋闪风机以及用于对来自旋闪风机的气体加热的干燥气体加热器；加热烘焙机构包括用于接收旋闪袋式除尘器过滤下来固体物料的螺旋输送机、用于接收螺旋输送机输出的物料进行加热的气流加热装置以及用于接收气流加热装置加热后物料进行烘焙升温的焙烧炉；冷却机构包括用于输入外部空气对焙烧炉输出的高温物料冷却的冷却装置、用于经过冷却装置后的空气引入至气流加热装置的第一鼓风机以及用于经过鼓风机引出的气体加热的第一加热器，第一加热器与气流加热装置连通。

2.根据权利要求1所述的经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，其特征在于：所述焙烧炉的尾气出口连通有用于输入空气对高温尾气及少量粉尘降温分离的尾气袋式除尘器，尾气袋式除尘器的出气口连通有用于引出过滤后尾气的尾气风机，尾气袋式除尘器的出料口设有用于控制尾气粉末排出的旋转阀；焙烧炉的尾气出口管道上设有气体流量调节阀。

3.根据权利要求1所述的经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，其特征在于：所述气流加热装置包括用于接收螺旋输送机输送的固体物料和来自第二旋风分离器热气进行气固混合的第一文丘里、与第一文丘里连通用于对第一次升温后的固体物料和第三次降温后的气体分离的第一袋式除尘器、与第一袋式除尘器连通用于接收第一次升温后固体物料和来自第三旋风分离器的热气进行气固混合的第二文丘里、与第二文丘里连通用于对第二次升温后的固体物料和第二次降温后的气体分离的第二旋风分离器、同时与第一加热器和第二旋风分离器连通用于接收第一加热器加热的热气和第二次升温后的固体物料进行气固混合的第三文丘里以及与第三文丘里连通用于对第三次升温后的固体物料和第一次降温后的气体分离的第三旋风分离器，第二旋风分离器的出气口与第一文丘里的进气口连通，第三旋风分离器的出气口与第二文丘里的进气口连通，第三旋风分离器的出料口与焙烧炉的进料口的连通，第一袋式除尘器的出气口连通有用于将第三次降温后的气体引出的第三鼓风机。

4.根据权利要求1所述的经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，其特征在于：所述冷却装置包括用于接收焙烧炉出口的高温物料和来自的第五袋式除尘器的第一次升温空气进行气固混合的第四文丘里、用于将第一次降温后的固体物料和第一次升温后的空气分离的第四袋式除尘器、用于接收外部冷空气和第一次降温后的固体物料进行气固混合的第五文丘里以及用于将第二次升温后空气和第二次降温后的固体物料分离输出的第五袋式除尘器，第五袋式除尘器的出气口通过第四鼓风机与第四文丘里连通，第四袋式除尘器的出气口与第一鼓风机连通。

5.根据权利要求4所述的经济节能型磷酸铁干燥焙烧系统，其特征在于：所述冷却装置还包括用于引入外部空气的第二鼓风机、与第二鼓风机连通用于吸附空气中的水分的分子筛吸附塔和与分子筛吸附塔连通用于过滤的气体过滤器，气体过滤器与第五文丘里连通。

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