CN219869188U - 一种燃烧除氧室及应用其的除氧窑 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃烧除氧室及应用其的除氧窑，属于除氧设备领域，包括炉腔、进气口和排气口，所述进气口设置在所述炉腔的下端，所述排气口设置在所述炉腔的上端，还包括燃气管、点火器、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燃气管与所述炉腔相连，所述开关阀设置在所述燃气管和燃气源之间，所述控制器分别与所述开关阀、所述氧气浓度分析仪和所述点火器电连接，所述氧气浓度分析仪设置在所述炉腔上，通过燃烧反应快速降低氧气含量，该燃烧除氧室可以安装到窑炉内除氧使用，配合窑炉提高除氧效率，极大地缩短除氧时间，降低了窑内的除氧成本，使锂电极材料烧结的成本降低。
Description
技术领域
本实用新型涉除氧设备领域，具体涉及一种燃烧除氧室及应用其的除氧窑。
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CN109441417A的专利申请公开了一种火驱油田生产井伴生气的除氧燃烧转化器，包括燃烧部，燃烧部能提供火驱油田生产井伴生气燃烧转化成热流体的燃烧转化空间，燃烧部上能拆卸地连通设置缓冲除氧装置，缓冲除氧装置能对热流体除氧处理；燃烧部的入口处设置伴生尾气进气喷嘴，燃烧部的出口外侧设置能监测热流体温度的入井流体温控单元，入井流体温控单元能根据热流体温度控制伴生尾气进气喷嘴的开度，该除气转化器仅以燃烧反应去除气体中的氮气，去除氧气的效率低且未充分利用燃烧反应产生的热量，造成能源浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的之一是提供一种燃烧除氧室，解决了现有窑内去除氧气的效率低和能耗高的问题。
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：
一种燃烧除氧室，包括炉腔、进气口和排气口，所述进气口设置在所述炉腔的下端，所述排气口设置在所述炉腔的上端，还包括燃气管、点火器、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燃气管与所述炉腔相连，所述开关阀设置在所述燃气管和燃气源之间，所述控制器分别与所述开关阀、所述氧气浓度分析仪和所述点火器电连接，所述氧气浓度分析仪设置在所述炉腔上，通过燃烧反应快速降低氧气含量。
优选的，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燃气管之间，所述控制器与所述流量阀电连接，可以控制所述流量阀启闭程度，防止气体反冲和泄漏。
优选的，所述氧气浓度分析仪包括探针和分析仪本体，所述探针的一端插入到所述炉腔内，另一端与所述分析仪本体相连，用于实时监测所述炉腔内的氧气含量，提高燃烧的除氧效率。
优选的，所述控制器是PID控制器，控制曲线平滑，保证燃烧反应的连续充分进行。
优选的，还包括托盘，所述燃气管与所述点火器伸入到所述炉腔内的一端平齐，所述托盘设置在所述燃气管的下方，方便燃料烧灼反应，防止火焰冲击所述炉腔壁。
优选的，还包括排气装置，所述排气装置设置在所述排气口上，所述排气装置与所述控制器电连接，用于提高所述炉腔内的气体循环效率。
优选的，所述排气装置是离心风机，利用其吸力大的特点，快速抽出所述炉腔内的气体，加快换气效率。
优选的，还包括炉门和观察窗，所述炉门设置在所述炉腔的一侧壁上，所述观察窗设置在所述炉门上，用于清洁和维护，所述观察窗方便外部工作人员查看除氧室的工作状态。
优选的，所述点火器是电子高能点火器，点火效率高可以反复完成点火操作。
本实用新型的目的之二是提供一种除氧窑，解决了现有窑内除氧效率低和生产准备时间长的问题。
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：
一种除氧窑，包括燃烧除氧室，采用氮气置换和燃烧除氧来快速降低窑内的氧气含量，缩短生产准备时间。
本实用新型的有益效果为：
(1)该燃烧除氧室上在炉腔上装有燃气源、开关阀、氧气浓度分析仪、控制器和点火器，氧气浓度分析仪与炉腔相连，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，向炉腔内通入燃气再由点火器点燃持续消耗氮气，通过调节供给的燃气量对窑炉内的氧气进行充分去除，减少燃气的浪费，在炉腔上还装有排气装置，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和加快进气效率，燃烧反应产生的热量能够对窑炉进行保温，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)该燃烧除氧室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，单向阀可以防止燃气源与气体反冲和泄漏，保证向窑炉内提气的稳定性，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。
(3)该燃烧除氧室可以放置在窑炉内，燃烧除氧室可以移动后对不同炉窑进行除氧，同个炉窑可以安装多个燃烧除氧室来缩短除氧消耗的时间，使用起来灵活方便，燃烧除氧室放置到窑炉内后通过同时向窑炉内通入氮气和向炉腔内充入燃气，由氮气置换窑炉内的含氧气体，燃气可以在除氧室内与氧气发生燃烧反应大量消耗窑炉内氧气含量，提高氧气的去除效率，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，两者同时进行大大缩短窑炉内除氧的耗时。
附图说明
图1为本实用新型提供的燃烧除氧室的结构图一；
图2为本实用新型提供的燃烧除氧室的结构图二；
图3为本实用新型提供的燃烧除氧室的系统组成图；
图4为本实用新型提供的除氧窑的结构图。
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、燃气管；7、炉腔；71、进气口；72、排气口；73、观察窗；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；13、点火器；14、炉门。
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-图4所示，本实用新型公开了一种燃烧除氧室，包括炉腔7、进气口71和排气口72，进气口71设置在炉腔7的下端，排气口72设置在炉腔7的上端，其特征在在于：还包括燃气管6、点火器13、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通过燃气管6与炉腔7相连，开关阀2设置在燃气管6和燃气源1之间，控制器12分别与开关阀2、氧气浓度分析仪11和点火器13电连接，氧气浓度分析仪11设置在炉腔7上，通过连循环进气、燃烧和排气降低氧气含量，可以灵活的移动安装使用。
优选地，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与燃气管6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，流量阀3用于控制进入到炉腔7内的燃气量，单向阀4防止炉腔7的气体反冲到燃气源1中。
优选地，氧气浓度分析仪11包括两根探针111和分析仪本体112，其中一根探针111的一端插入到炉腔7内，另一端与分析仪本体112相连，另一根探针111插入到窑炉9内，用于监测炉腔7内的氧气含量以输入适量的燃气进行连续燃烧，还可以监测炉腔7外的窑炉9。
其中，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，快速消耗炉腔7内的氧气。
优选地，还包括托盘15，燃气管6与点火器13伸入到炉腔7内的一端平齐，托盘15设置在燃气管6的下方，燃气源1可以通过燃气管6供应液态燃料，燃料掉落到托盘15内由点火器13点燃，进行稳定的燃烧反应，另外在燃气燃烧时防止其火焰直冲炉腔7的内壁，造成局部过热。
优选地，还包括排气装置10，排气装置10设置在排气口72上，排气装置10与控制器12电连接，其中，排气装置10是离心风机，利用离心风机吸力大。
优选地，该燃烧除氧室上还设有炉门14和观察窗73，炉门14设置在炉腔7的一侧壁上，观察窗73设置在炉门14上，炉门14可以打开，方便维护和清洁，观察窗73方便工作人员直接查看燃烧反应的状态。
优选地，点火器13是电子高能点火器，点火迅速且使用寿命长。
优选地，供气装置5可向炉腔7内通入氮气或者其它惰性气体，用于置换炉腔7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，排气管的一端连通炉腔7，另一端与抽风机相连，排气管安装在炉腔7的顶部，抽风机是离心风机抽吸力强，可以将炉腔7内的空气从顶部快速抽出，保证炉腔7内气压平衡。
优选地，在炉腔7的侧壁上还设有观察窗73，炉腔7的一侧装有炉门14，观察窗73可以直接观测到燃气的燃烧效果，保证燃气除氧的安全性，炉门14可以打开，用于清洁炉腔7内的杂质。
该燃烧除氧室的工作过程如下：
氧气浓度分析仪11的探针111穿过炉腔7的侧壁伸入到炉腔7中，检测炉腔7内的氧气浓度，打开进气口71让外部的空气进入到炉腔7内，再封闭炉腔7，燃气源1在开关阀2打开后向炉腔7内输送燃气，燃气进入到炉腔7内后由点火器13点燃，消耗掉炉腔7内氧气，当燃烧反应一定时间后，由氧气浓度分析仪11检测到炉腔7内的氧气浓度降低，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供应量，保燃烧的持续进行，当氧气下降到一定程度扣，关闭开关阀2断开燃气，再打开排气口72将炉腔7内的气体抽出到炉腔7外，同时进气口71打开，重新向炉腔7内吸入气体，重复上述过程完成燃烧除氧，快速降低氧气的含量。
实施例二
如图4所示，本实用新型还公开了一种除氧窑，除氧窑内安装有燃烧除氧室，燃烧除氧室可以安装到锂电辊道窑内的窑炉9两端或者其它需要进行除氧的场合使用，锂电辊道窑内安装多个除氧装置15进行分段除氧，加快氧气的消耗量，提高窑内的除氧效率。
该窑炉9外安装有供气装置5，供气装置5可以向窑炉9内通入氮气，利用氮气来置换窑炉9内的氧气，配合燃烧除氧室可以快速清除窑炉9内的氧气，使用氮气置换和燃烧消耗氧气可以在四个小时内将窑内的氧气含量下降至20ppm以下，燃气的使用成本低，且燃烧产生的热量可以保持窑炉9内温度不下降，除氧后可以直接启动加热器8进行电极材料烧结，降低了烧结锂电池负极材料的成本。
窑内除氧的过程如下：
将燃烧除氧室安装到到窑炉9内的不同燃烧段内，封闭炉腔7打开进气口71，控制器12控制开关阀2打开，将燃气源1内的燃气供应到燃烧除氧室内，窑炉9内的气体通过进气口71进入到炉腔7内后，由点火器13点燃燃气，与此同时供气装置5将氮气送入到炉腔7内，燃烧反应完成后，排气装置10打开，向外抽出炉腔7内的气体，当氧气浓度分析仪11检测炉腔7内的氧气含量到达设定数值时，停止燃烧除氧和氮气通入，通过燃烧和氮气置换达到快速降低窑炉9内氧气含量的目的，在开始烧结锂电极材料前移除燃烧除氧室。
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)
1.一种燃烧除氧室，包括炉腔(7)、进气口(71)和排气口(72)，所述进气口(71)设置在所述炉腔(7)的下端，所述排气口(72)设置在所述炉腔(7)的上端，其特征在于：还包括燃气管(6)、点火器(13)、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)通过所述燃气管(6)与所述炉腔(7)相连，所述开关阀(2)设置在所述燃气管(6)和燃气源(1)之间，所述控制器(12)分别与所述开关阀(2)、所述氧气浓度分析仪(11)和所述点火器(13)电连接，所述氧气浓度分析仪(11)设置在所述炉腔(7)上。
2.根据权利要求1所述的燃烧除氧室，其特征在于：
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)与所述燃气管(6)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所述的燃烧除氧室，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)的一端插入到所述炉腔(7)内，另一端与所述分析仪本体(112)相连。
4.根据权利要求3所述的燃烧除氧室，其特征在于：
所述控制器(12)是PID控制器。
5.根据权利要求1所述的燃烧除氧室，其特征在于：
还包括托盘(15)，所述燃气管(6)与所述点火器(13)伸入到所述炉腔(7)内的一端平齐，所述托盘(15)设置在所述燃气管(6)的下方。
6.根据权利要求5所述的燃烧除氧室，其特征在于：
还包括排气装置(10)，所述排气装置(10)设置在所述排气口(72)上，所述排气装置(10)与所述控制器(12)电连接。
7.根据权利要求6所述的燃烧除氧室，其特征在于：
所述排气装置(10)是离心风机。
8.根据权利要求1-7任一项所述的燃烧除氧室，其特征在于：
还包括炉门(14)和观察窗(73)，所述炉门(14)设置在所述炉腔(7)的一侧壁上，所述观察窗(73)设置在所述炉门(14)上。
9.根据权利要求8所述的燃烧除氧室，其特征在于：
所述点火器(13)是电子高能点火器。
10.一种除氧窑，其特征在于：包括权利要求1-9中任一项所述的燃烧除氧室。
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