CN219869064U - 一种可除氧锂电辊道窑 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可除氧锂电辊道窑，属于锂电负极材料制造技术领域，包括窑炉、除氧装置、供气装置和排气装置，供气装置的一端与窑炉连通，另一端与除氧装置连通，排气装置设置在窑炉上，除氧装置包括燃气源、开关阀、氧气浓度分析仪和控制器，燃气源通过开关阀与供气装置相连，控制器与开关阀和氧气浓度分析仪相连，由供气装置向窑炉内充入气体，一方面由气体来置换窑炉内的氧气，另一方面由燃烧反应去除窑炉内的氧气，可以快速降低窑炉内的氧气含量，利用燃烧产生的热量保持窑炉内的温度，在除氧完成后，可以快速的投入到电极材料的烧结生产，降低了能耗和除氧的成本。

Description

一种可除氧锂电辊道窑

技术领域

本实用新型涉及锂电负极材料制造技术领域，具体涉及一种可除氧锂电辊道窑。

背景技术

新能源汽车，包括纯电动汽车、燃料电池汽车和电动汽车，电动车使用动锂离子电池提供驱动汽车的能量，锂电池负极材料由锂电辊道窑烧结而成，烧结负极材料的过程中需要用氮气保护烧结产品避免被氧化，这对窑炉内部的氧含量有要求，氧含量必须降低到一定标准以下才能够保证产品的性能合格，现在为保证氧含量符合要求，是在窑炉内通入一定量的氮气，再在顶部设置风机抽气，将窑炉内的含氧空气体由氮气置换出，这种方式具有以下缺点：首先炉膛的容积大，置换过程时间较长，一般为6-10小时，满足不了快速生产或转产的要求，其次是置换效果不理想，炉膛内气体一直处于流动状态，靠这种下部打入、上部抽出的形式很难在短时间内将气体含氧量降低到烧结工艺要求的水平，最后置换过程需要消耗大量的氮气，同时由于窑炉一直处于高温空炉的状态，也消耗了大量能源，耗费颇大，不满足节能环保的要求。

现有公布号为CN110655045A的专利申请公开了一种除氧装置及除氧方法，除氧装置包括：空气源；氢气发生装置；能够点燃空气及氢气的燃烧头；能够使燃烧产生的水汽凝结的水汽结构所述水汽结构具有与所述空气源连接的空气进口、与所述氢气发生装置连接的氢气进口及设置于所述水汽结构顶部的生成气体出口。通过燃烧能够有效地去除空气中的氧气；并且，在水汽结构使燃烧产生的水汽凝结，将生成气体与凝结水分离，生成气体由水汽结构顶部的生成气体出口流出，该除氧方法仅以燃烧反应去除气体中的氧气，未进行换气去除氧气的效率较低且未产生大量的水汽不利用于窑炉后的烧结生产。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可除氧锂电辊道窑，解决了现有辊道窑除氧气效率低和成本高的问题。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种可除氧锂电辊道窑，包括窑炉、除氧装置、供气装置和排气装置，所述供气装置的一端与所述窑炉连通，另一端与所述除氧装置连通，所述排气装置设置在所述窑炉上，所述除氧装置包括燃气源、开关阀、氧气浓度分析仪和控制器，所述燃气源通过所述开关阀与所述供气装置相连，所述控制器分别与所述开关阀和所述氧气浓度分析仪相连，所述氧气浓度分析仪设置在所述窑炉上，由所述供气装置向所述窑炉内充入气体，一方面由气体来置换所述窑炉内的氧气，另一方面由燃烧反应去除所述窑炉内的氧气，可以快速降低所述窑炉内的氧气含量，利用燃烧产生的热量保持所述窑炉内的温度，在除氧完成后，可以快速的投入到电极材料的烧结生产，降低了能耗和除氧的成本。

进一步的，所述除氧装置还包括流量阀和单向阀，所述流量阀和所述单向阀依次连接在所述开关阀与所述供气装置之间，所述控制器与所述流量阀相连，可以控制所述流量阀启闭程度，所述单向阀能防止所述供气装置内的气体泄漏，所述流量阀可以准确的控制燃气与氮气的混合比例，保证燃气充分发生燃烧。

优选的，所述氧气浓度分析仪包括探针和分析仪本体，所述探针的一端伸入到所述窑炉内，另一端与所述分析仪本体相连，用于直接监测和反馈所述窑炉内的氧气含量。

优选的，所述控制器是PID控制器，用于调整通往到所述窑炉内的燃气量。

优选的，所述供气装置可向所述窑炉内通入氮气，用于置换所述窑炉内的气体排除氧气。

优选的，所述排气装置包括排气管和抽风机，所述排气管的一端连通所述窑炉，另一端与所述抽风机相连，加快所述窑炉内的气体的排出。

优选的，所述抽风机是轴流风机，吸力大可以加快所述窑炉内气体的排出。

优选的，还包括加热器，所述加热器设置在所述窑炉内，所述加热器包括多根导热元件，多根所述导热元件穿透所述窑炉设置，所述加热器既可以用于加热所述窑炉来烧结负极材料，也可以用来作为燃气的引火使用，简化所述除氧装置的结构。

所述导热元件是电热棒、烧嘴和导热油管中的一种，用于提高温度进行燃烧反应和进行电极材料烧结。

优选的，所述除氧装置与所述供气装置和所述窑炉可拆卸连接，使得所述除氧装置可以给多个所述窑炉进行除氧，降低使用成本。

本实用新型的有益效果为：

(1)该可除氧锂电辊道窑上在窑炉上装有除氧装置，除氧装置原有的供气装置相连，除氧装置包括燃气源、开关阀、氧气浓度分析仪和控制器，氧气浓度分析仪与窑炉相连，可以实时监测到窑炉内的氧气浓度，控制器与氧气浓度分析相连，可以根据氧气浓度调节供给的燃气量的多少，通过调节供给的氮气与氧气的比例充分对窑炉内氧气进行去除，而不浪费燃气，在窑炉上还装有排气装置，供气装置由窑炉的底部充气，排气装置将窑炉内的含氧气体抽出，提高窑炉内氧气的去除效率，同时燃烧反应产生的热量能够对窑炉进行升温，充分利用燃气的热量，减少能源的消耗，燃烧反应发生迅速可以快速的降低氧气的含量。

(2)该可除氧锂电辊道窑上的流量阀和单向阀，流量阀和单向阀设置在供气装置和开关阀之间，流量阀受控制器的控制，可以准确的向炉内提高燃气，单向阀可以防止氮气反冲，保证向窑炉内供气的稳定性，控制器通过PID调节，准确的控制气体的通入，使燃烧反应始终处于能够充分反应的区间，防止燃烧不充分产生其它杂质气体，影响后续烧结电极材料。

(3)该窑内除氧装置通过同时窑炉内通往氮气和燃气，氮气置换窑炉内的含氧气体，燃气与氧气发生燃烧反应降低窑炉内氧气含量，提高氧气的去除效率，同时燃烧反应产生的气量可以提高窑炉内的温度，满足烧结锂电池负极材料的要求，降低了能源的消耗，在通气的过程中，由抽风机向外抽出含氧空气，进一步提高了除氧的效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的可除氧锂电辊道窑的组成结构图。

附图标记：

1、燃气源；2、开关阀；3、流量阀；4、单向阀；5、供气装置；6、进气管；7、除氧装置；8、加热器；9、窑炉；10、排气装置；11、氧气浓度分析仪；111、探针；112、分析仪本体；12、控制器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实用新型公开了一种可除氧锂电辊道窑，包括窑炉9、除氧装置7、供气装置5和排气装置10，供气装置5的一端与窑炉9连通，另一端与除氧装置7连通，排气装置10设置在窑炉9上，除氧装置7包括燃气源1、开关阀2、氧气浓度分析仪11和控制器12，燃气源1通过开关阀2与供气装置5相连，控制器12分别与开关阀2和氧气浓度分析仪11相连，氧气浓度分析11设置在窑炉9上，控制器12接收到的氧气浓度分析仪11的数据控制开关阀2及供气装置5的气体混合比例，利用窑炉9内的加热器8点燃气体进行燃烧反应配合氮气及排气装置10对窑炉9内的气体进行置换，双管齐下快速降低窑炉9内的氧气含量，同时利用燃烧发出的热量维持窑炉9内的温度，使得窑炉9进行除氧后能够立即投入到锂电池负极材料的生产。

进一步地，除氧装置7还包括流量阀3和单向阀4，流量阀3和单向阀4依次连接在开关阀2与供气装置5之间，控制器12与流量阀3电连接，可以控制流量阀3启闭程度，单向阀4用于防止供气装置5中的氮气反冲到燃气源1造成气体泄漏，流量阀3可以控制通过燃气流量大小，直至精确分配燃气的作用，保证窑炉9内的燃烧反应能够正常进行，也能够防止多余的燃气充入到窑炉9内。

优选地，氧气浓度分析仪11包括探针111和分析仪本体112，探针111的一端伸入到窑炉9内，另一端与分析仪本体112相连，探针111与分析仪本体112可分离，方便除氧装置7对接到多个锂电辊道窑使用，降低使用成本。

优选地，控制器12是PID控制器，PID控制器是可以把收集到的数据和一个预先设定的参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，使系统更加准确和稳定，使得燃气的供给稳定而准确，保证燃烧反应连续进行，快速消耗窑炉9内的氧气。

优选地，供气装置5由进气管6与窑炉9相连，用于向窑炉9内供应氮气或者其它惰性气体，来置换窑炉9内的氧气，利用氮气或惰性气体来保护锂电池的负极材料，提高生产的成品率。

优选地，排气装置10包括排气管和抽风机，排气管的一端连通窑炉9，另一端与抽风机相连，排气管安装在窑炉9的顶部，抽风机是离心风机抽吸力强，可以将窑炉9内的空气从顶部快速抽出，保证窑炉9内气压平衡。

该可除氧锂电辊道窑还设有加热器8，加热器8设置在窑炉9内，加热器8包括多根导热元件，多根导热元件穿透窑炉9设置，加热器8向窑炉9内提供热量，用于加热锂电池负极材料，同时利用加热器8的热量直接点燃除氧装置7提供的燃气，充分利用窑炉9内的原有装置，降低对锂电辊道窑的改造成本，使用除氧装置7的辊道窑可以在四个小时内将窑内的氧气含量下降至20ppm以下，燃气的成本也低于氮气的制备成本，降低了烧结锂电池负极材料的成本。

优选地，除氧装置7与供气装置5和窑炉9可拆卸连接，除氧装置7可连接到不同辊道窑或者在安装到辊道窑的不同位置使用，降低其使用成本的同时，缩短了辊道窑的转产时间。

该可除氧锂电辊道窑的详细工作过程如下：

将除氧装置7上氧气浓度分析仪11的探针111穿过窑炉9的侧壁伸入到窑炉9中，再将燃气源1通过开关阀2与供气装置5相连，连接完成后，封闭窑炉9，由加热器8将炉窑炉9内的温度升高到800℃以上，控制器12打开开关阀2将燃气源1内经过调压到0.2Mpa的燃气僌到供气装置5中与氮气进行混合后送入到窑炉9内，混合气体经过加热器8的升温后与窑炉9内的氧气发生燃烧反应，此时排气装置10打开，向外抽出窑炉9内的气体，氧气浓度分析仪11检测到窑炉9内的氧气浓度降低后，反馈到控制器12，由控制器12控制器流量阀3的开度从而控制燃气与氮气的混合比例，通过实时调整燃气的通入量，保证窑炉9内燃烧反应的充分发生，迅速降低窑炉9内的氧气含量，当氧气浓度分析仪11检测窑炉9内的氧气含量到达设定数值时，控制器12输出信号关闭开关阀2，达到快速降低窑炉9内氧气含量的目的，完成窑炉9内的氧气去除后，断开除氧装置7与窑炉9的连接。

实施例二

参照实施例一相同特征在不再赘述，其不同之处在于：在开关阀2和供气装置5之间安装有质量流量控制器，用于精确控制输入的燃气质量，利用其重复性好的特点的，平滑控制输入的燃气量，提高安全性。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对于本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种可除氧锂电辊道窑，包括窑炉(9)、除氧装置(7)、供气装置(5)和排气装置(10)，所述供气装置(5)的一端与所述窑炉(9)连通，另一端与所述除氧装置(7)连通，所述排气装置(10)设置在所述窑炉(9)上，其特征在于：所述除氧装置(7)包括燃气源(1)、开关阀(2)、氧气浓度分析仪(11)和控制器(12)，所述燃气源(1)通过所述开关阀(2)与所述供气装置(5)相连，所述控制器(12)分别与所述开关阀(2)和所述氧气浓度分析仪(11)相连，所述氧气浓度分析仪(11)设置在所述窑炉(9)上。

2.根据权利要求1所述的可除氧锂电辊道窑，其特征在于：

所述除氧装置(7)还包括流量阀(3)和单向阀(4)，所述流量阀(3)和所述单向阀(4)依次连接在所述开关阀(2)与所述供气装置(5)之间，所述控制器(12)与所述流量阀(3)电连接，可以控制所述流量阀(3)启闭程度。

3.根据权利要求2所述的可除氧锂电辊道窑，其特征在于：

所述氧气浓度分析仪(11)包括探针(111)和分析仪本体(112)，所述探针(111)的一端伸入到所述窑炉(9)内，另一端与所述分析仪本体(112)相连。

4.根据权利要求3所述的可除氧锂电辊道窑，其特征在于：

所述控制器(12)是PID控制器。

5.根据权利要求1所述的可除氧锂电辊道窑，其特征在于：

所述供气装置(5)可向所述窑炉(9)内通入氮气。

6.根据权利要求5所述的可除氧锂电辊道窑，其特征在于：

所述排气装置(10)包括排气管和抽风机，所述排气管的一端连通所述窑炉(9)，另一端与所述抽风机相连。

7.根据权利要求6所述的可除氧锂电辊道窑，其特征在于：

所述抽风机是轴流风机。

8.根据权利要求1-7任一项所述的可除氧锂电辊道窑，其特征在于：

还包括加热器(8)，所述加热器(8)设置在所述窑炉(9)内，所述加热器(8)包括多根导热元件，多根所述导热元件穿透所述窑炉(9)设置。

9.根据权利要求8所述的可除氧锂电辊道窑，其特征在于：

所述导热元件是电热棒、烧嘴和导热油管中的一种。

10.根据权利要求9所述的可除氧锂电辊道窑，其特征在于：

所述除氧装置(7)与所述供气装置(5)和所述窑炉(9)可拆卸连接。