CN220039129U - 一种能量回收装置及石墨化炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种能量回收装置及石墨化炉，能量回收装置包括回收室，回收室具有与反应仓连通的第一腔体，第一腔体的腔壁具有第一层及第二层，第二层位于第一层朝向第一腔体内部的一侧，且第二层的导热系数小于第一层的导热系数。本申请通过回收室对反应仓中反应所产生的高温烟气进行收集，以使高温烟气中的可燃物质能够在第一腔体内燃烧，充分释放高温烟气中的热量；此外，高温烟气所释放的热量在第一腔体内，由于第一腔体的腔壁中位于内侧的第二层的导热系数小于位于外侧的第一层的导热系数，因此，第二层的保温效果较好，通过第二层能够更好地锁住第一腔体内部的热量，减少热量的散失，从而提高回收利用率。

Description

一种能量回收装置及石墨化炉

技术领域

本申请涉及能量回收技术领域，特别是涉及一种能量回收装置及石墨化炉。

背景技术

通过石墨化炉生产石墨材料时，需要使碳质材料在石墨化炉的反应仓内经过高温反应，从而转化为更稳定的石墨材料。碳质材料在反应过程中产生大量的高温烟气，高温烟气中包含大量热量。为了提高能量的利用率，通常对高温烟气中的热量进行回收再利用。

然而，对热量进行回收再利用时，需要对热量进行储存、运输或转化，在这个过程中，热量容易散失，从而导致回收利用率低。

发明内容

基于此，有必要针对反应所产生的高温烟气中热量的回收利用率低的问题，提供一种能量回收装置及石墨化炉。

第一方面，本申请提供一种能量回收装置，用于收集反应仓中的热量，能量回收装置包括回收室，回收室具有与反应仓连通的第一腔体；

其中，第一腔体的腔壁具有第一层及第二层，第二层位于第一层朝向第一腔体内部的一侧，且第二层的导热系数小于第一层的导热系数。

通过设置回收室，对反应仓中反应所产生的高温烟气进行收集，以使高温烟气中的可燃物质能够在第一腔体内燃烧，充分释放高温烟气中的热量。此外，高温烟气所释放的热量在第一腔体内，由于第一腔体的腔壁中位于内侧的第二层的导热系数小于位于外侧的第一层的导热系数，因此，第二层的保温效果较好，通过第二层能够更好地锁住第一腔体内部的热量，减少热量的散失，从而提高回收利用率。

在一些实施例中，第二层具有耐温层及第一保温层，第一保温层位于耐温层与第一层之间，第一保温层的导热系数小于或等于耐温层的导热系数。

耐温层具有良好的耐温性，能够保证高温烟气中的可燃物质在第一腔体内顺利燃烧，而第一保温层的导热系数小于耐温层的导热系数，并且第一保温层设置于耐温层与第一层之间，从而能够起到良好的保温效果，降低第一腔体内部热量散失的概率，提高热量的回收利用率。

在一些实施例中，耐温层的导热系数与第一保温层的导热系数的比值范围为1:1-30:1。由此，能够使得耐温层具有良好的耐温性，使高温烟气能够在第一腔体内顺利燃烧并释放热量，同时，第一保温层具有良好的保温效果，能够将热量更好地封锁在第一腔体内，以便于后续对热量进行回收再利用。

在一些实施例中，耐温层的导热系数与第一保温层的导热系数的比值范围为10:1-20:1。由此，能够进一步地提升耐温层的耐温性及第一保温层的保温效果，提高热量的回收利用率。

在一些实施例中，耐温层的厚度与第一保温层的厚度的比值范围为1:1-1:10。由此，能够确保耐温层具有良好的耐热性，并且第一保温层具有良好的保温效果。

在一些实施例中，耐温层的厚度与第一保温层的厚度的比值范围为1:3-1:5。由此，能够进一步地提升耐温层的耐温性及第一保温层的保温效果，提高热量的回收利用率。

在一些实施例中，能量回收装置还包括收集器，收集器设置于第一腔体内，用于收集燃烧后的残留物。设置收集器对燃烧后的残留物进行收集，能够及时清除残留物，降低残留物堵塞管道的概率。

在一些实施例中，第一腔体的腔底壁沿重力方向凹陷形成收集槽，收集槽被构造为收集器。收集槽的结构简单且便于清理，能够提高能量回收装置使用过程中的效率。

在一些实施例中，收集槽的体积至少小于第一腔体体积的1/5。由此，能够更好地控制聚集在收集槽内的高温烟气的量，从而提高第一腔体中高温烟气的热量的回收利用。

在一些实施例中，能量回收装置还包括第一管道，第一管道连通于反应仓与第一腔体之间；

其中，第一管道沿重力方向连通于第一腔体靠近收集槽的一侧。

第一管道能够使反应仓内的高温烟气顺利进入第一腔体内，此外，将第一管道沿重力方向连通于第一腔体靠近收集槽的一侧，即第一管道与第一腔体的底部连通。高温烟气在经过第一管道进入第一腔体内时，高温烟气具有向上流动的趋势，与此同时，高温烟气中的可燃物质燃烧所产生的残留物能够及时落入至收集槽内，从而降低残留物在高温烟气的带动下随之上升的概率，使得高温烟气的成份更加干净。

在一些实施例中，能量回收装置还包括换热室，换热室具有与第一腔体连通的第二腔体，第二腔体用于接收第一腔体中产生的高温烟气。换热室可以将回收室内所产生的高温烟气的热量根据实际需求转化为其他形式的能量，以便于被更好地利用。

在一些实施例中，能量回收装置还包括第二管道，第二管道连通于第一腔体与第二腔体之间。第二管道能够实现第一腔体与第二腔体之间高温烟气的流通。

在一些实施例中，第二管道的管道壁具有第二保温层，第二保温层的导热系数范围为0.1W/(m·k)-2W/(m·k)。第二保温层能够降低高温烟气在第二管道内流动时散失热量的概率，减少热量的散失，提高保温效果。

在一些实施例中，在第二管道的径向上，第二保温层外壁之间的直径与第二保温层内壁之间的直径的比值范围为1.1:1-3:1。由此，能够使得第二保温层的厚度与导热系数相互影响，提高第二保温层的保温效果。

在一些实施例中，在第二管道的径向上，第二保温层外壁之间的直径与第二保温层内壁之间的直径的比值范围为1.3:1-2.5:1。由此，能够进一步地提高第二保温层的保温效果。

在一些实施例中，换热室上开设有与第二腔体连通的入口与出口，入口、第二腔体以及出口共同形成换热通道，换热通道用于供换热介质流通。

当第一腔体内的高温烟气进入第二腔体内时，从入口向第二腔体内通入换热介质，换热介质在第二腔体内与高温烟气进行换热，将高温烟气中的热量带走，并从出口流出第二腔体。由此，可在第二腔体内实现换热，并将热量转化为所需要的能量以便于进行利用。

在一些实施例中，第二腔体内部设有相互间隔的多根第三管道，各第三管道均与第二管道连通，用于接收第二管道中的高温烟气；

其中，入口的开口方向与各第三管道的延伸方向相交；和/或出口的开口方向与各第三管道的延伸方向相交。

通过设置相互间隔的多根第三管道，能够增加换热介质与各第三管道内高温烟气的接触面积，提高换热效率。将入口和出口的开口方向与各第三管道的延伸方向相交设置，能够增加换热介质与高温烟气之间的接触时间，进一步地提高换热效率。

在一些实施例中，能量回收装置还包括防爆阀，防爆阀设置于第一腔体的腔壁上。当高温烟气在第一腔体内燃烧时，防爆阀能够在第一腔体内部压力过大时进行泄压，降低发生爆炸的概率。

第二方面，本申请提供一种石墨化炉，包括反应仓及如上所述的能量回收装置，能量回收装置与反应仓连通。

上述能量回收装置及石墨化炉，通过回收室对反应仓中反应所产生的高温烟气进行收集，以使高温烟气中的可燃物质能够在第一腔体内燃烧，充分释放高温烟气中的热量；此外，高温烟气所释放的热量在第一腔体内，由于第一腔体的腔壁中位于内侧的第二层的导热系数小于位于外侧的第一层的导热系数，因此，第二层的保温效果较好，通过第二层能够更好地锁住第一腔体内部的热量，减少热量的散失，从而提高回收利用率。

附图说明

图1为根据一个或多个实施例的能量回收装置的结构示意图。

图2为根据一个或多个实施例的石墨化炉的结构示意图。

附图标记说明：1000、石墨化炉；100、能量回收装置；200、反应仓；10、回收室；20、收集器；30、第一管道；40、换热室；50、第二管道；60、防爆阀；11、第一腔体；41、第二腔体；42、入口；43、出口；44、第三管道；51、第二保温层；111、第一层；112、第二层；1121、耐温层；1122、第一保温层；a、重力方向(第三管道的延伸方向)；b、开口方向。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”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。若一个元件被认为是“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同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

碳质材料的碳原子为不规则排列，只有通过高温热处理，使碳原子发生再结晶，重新有序排列，才能够呈现石墨的晶体结构，从而具备石墨的导电性、导热性以及化学和热稳定性等优良性能。因此，需要通过石墨化炉将碳质材料转化为人造石墨材料，以便将石墨材料应用于电池负极材料的生产制备中。

碳质材料在反应过程中产生大量的高温烟气，高温烟气中包含有大量热量。此外，高温烟气中还包含部分未完全燃烧的可燃物质。因此，需要通过回收装置将高温烟气中的可燃物质进行再次燃烧产生热量，并与高温烟气中原本含有的热量一并进行收集，以便于将热量转化为其他能量实现再利用。

目前的回收装置中，用于收集高温烟气的腔体通常采用单层结构设计，并且为了满足高温烟气在腔体中燃烧释放热量的需求，腔体的材料受到一定的限制。例如，目前的腔体多采用砖砌筑，虽然能够使得高温烟气在腔体内部顺利燃烧，但这种结构的腔体保温性能差，热量容易散失，从而导致能量的利用率低。

基于以上考虑，为了解决目前碳质材料反应所产生的高温烟气中的热量回收利用率低的问题，本申请的一个或多个实施例中提供了一种能量回收装置，通过回收室对反应仓中反应所产生的高温烟气进行收集，以使高温烟气中的可燃物质能够在第一腔体内燃烧，充分释放高温烟气中的热量。此外，高温烟气所释放的热量在第一腔体内，由于第一腔体的腔壁中位于内侧的第二层的导热系数小于位于外侧的第一层的导热系数，因此，第二层的保温效果较好，通过第二层能够更好地锁住第一腔体内部的热量，减少热量的散失，从而提高回收利用率。

本申请的一个或多个实施例中公开的能量回收装置可以但不限用于收集石墨化炉的反应仓内的热量，也可以使用上述能量回收装置对其他在反应过程中能够产生热量的反应装置进行热量回收，在此不做赘述。

本申请的一个或多个实施例中提供一种包括能量回收装置的石墨化炉，其中，石墨化炉是指对碳质材料进行高温烧结，使碳原子发生再结晶，重新有序排列，从而转化为人造石墨材料的装置。

参阅图1，本申请一实施例提供一种用于收集反应仓中的热量的能量回收装置100，能量回收装置100包括回收室10，回收室10具有与反应仓连通的第一腔体11，第一腔体11用于接收反应仓中的烟气，以使烟气中的可燃物质进行燃烧。其中，第一腔体11的腔壁具有第一层111及第二层112，第二层112位于第一层111朝向第一腔体11内部的一侧，且第二层112的导热系数小于第一层111的导热系数。

需要说明的是，反应仓是指材料的生产制造过程中，具体发生反应的位置。例如，对于石墨化炉而言，碳质材料在石墨化炉的反应仓内发生反应，并最终生成石墨材料。当碳质材料在反应仓内发生反应时，伴随产生大量的高温烟气。因此，将回收室10的第一腔体11与反应仓200连通，使反应仓内的高温烟气能够流动至第一腔体11内，并在第一腔体11内发生燃烧。由此，高温烟气中未完全燃烧的可燃物质能够充分燃烧，从而进一步地释放热量。

可以理解地，为了使高温烟气能够在第一腔体11内顺利燃烧，可以在第一腔体11内设置燃烧器，并且向第一腔体11内引入空气，通过燃烧器点火，使高温烟气与空气混合燃烧，从而将高温烟气中的可燃物质充分燃烧，充分释放热量。

进一步地，导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K，℃)，在一定时间内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度(W/(m·K))。

在本申请中，导热系数可以采用本领域公知的方法进行测试。作为示例的，可以采用防护热板法，参照GB/T10294-2008标准进行测试。

具体地，当热量暂存于第一腔体11内时，为了降低热量在第一腔体11内散失的概率，第一腔体11的腔壁具有第一层111及第二层112。其中，导热系数较高的第一层111设置于外侧，导热系数较低的第二层112设置于内侧。由于第二层112的导热系数小于第一层111的导热系数，第二层112的保温效果较好，能够更好地锁住第一腔体11内的热量，从而减少热量的散失，提高热量的回收利用率。

进一步地，第一层111设置于回收室10的最外侧，主要起到保护作用。可选地，第一层111可以设置为不锈钢外壳等金属外壳，第一层111的具体材料可以根据实际需求进行调整，在此不做赘述。

此外，在一些实施例中，第一层111的厚度范围可以设置为7mm-10mm之间，该厚度范围内的金属外壳的导热系数能够保持稳定，以便更好地对第一腔体11内部起到保护作用。

由此，通过设置回收室10，对反应仓中反应所产生的高温烟气进行收集，以使高温烟气中的可燃物质能够在第一腔体11内燃烧，充分释放高温烟气中的热量。此外，高温烟气所释放的热量在第一腔体11内，由于第一腔体11的腔壁中位于内侧的第二层112的导热系数小于位于外侧的第一层111的导热系数，因此，第二层112的保温效果较好，通过第二层112能够更好地锁住第一腔体11内部的热量，减少热量的散失，从而提高回收利用率。

在一些实施例中，第二层112具有耐温层1121及第一保温层1122，第一保温层1122位于耐温层1121与第一层111之间，第一保温层1122的导热系数小于或等于耐温层1121的导热系数。

具体地，第一腔体11的腔壁从内至外依次设置耐温层1121、第一保温层1122以及第一层111。由于高温烟气需要在第一腔体11内燃烧，以将其中的可燃物质充分燃烧并释放热量。因此，将耐温层1121设置于第一腔体11的腔壁最内侧，耐温层1121的耐温性较高，能够使高温烟气中的可燃物质在第一腔体11内顺利燃烧。

进一步地，第一保温层1122的导热系数小于耐温层1121的导热系数，因此，第一保温层1122的保温效果更好。当第一保温层1122设置于耐温层1121与第一层111之间时，第一保温层1122能够起到一定的隔热效果，降低第一腔体11内部的热量被传递并散失至外部的概率，从而提高热量的回收利用率。

实际应用中，耐温层1121可以但不限于采用刚玉耐火材料、高铝质耐火材料，第一保温层1122可以但不限于采用锆棉、硅酸铝棉。当然，耐温层1121与第一保温层1122的具体材料也可以根据实际需求采用其他导热系数及耐温性近似的材料，在此不做赘述。

耐温层1121具有良好的耐温性，能够保证高温烟气中的可燃物质在第一腔体11内顺利燃烧，而第一保温层1122的导热系数小于耐温层1121的导热系数，并且第一保温层1122设置于耐温层1121与第一层111之间，从而能够起到良好的保温效果，降低第一腔体11内部热量散失的概率，提高热量的回收利用率。

在一些实施例中，耐温层1121的导热系数与第一保温层1122的导热系数的比值范围为1:1-30:1。

耐温层1121的导热系数与第一保温层1122的导热系数之间的比值将影响热量在第一腔体11内部的保存效果。具体地，耐温层1121的导热系数与第一保温层1122的导热系数之间的比值越小，则说明耐温层1121的导热系数与第一保温层1122的导热系数之间的差值越小，即两者的导热系数越接近。此时，由于耐温层1121需要侧重于耐温性，而第一保温层1122则需要侧重于保温效果，两者无法兼顾。若要保证耐温层1121的耐温性符合燃烧要求，则第一保温层1122的保温效果较差，从而使得第一腔体11内热量散失较大。若要保证第一保温层1122的保温效果，则耐温层1121的耐温性较差，高温烟气在第一腔体11内燃烧时容易烧损耐温层1121。

而耐温层1121的导热系数与第一保温层1122的导热系数之间的比值越大，则说明耐温层1121的导热系数与第一保温层1122的导热系数之间的差值越大，即两者的导热系数相差越大。此时，耐温层1121的导热系数过高同样会导致热量在耐温层1121散失，不利于热量在第一腔体11内的储存。

基于此，对于耐温层1121的导热系数与第一保温层1122的导热系数的比值范围的选取，就显得尤为重要。

将耐温层1121的导热系数与第一保温层1122的导热系数的比值范围设置为1:1-30:1，能够使得耐温层1121具有良好的耐温性，使高温烟气能够在第一腔体11内顺利燃烧并释放热量，同时，第一保温层1122具有良好的保温效果，能够将热量更好地封锁在第一腔体11内，以便于后续对热量进行回收再利用。

在一些实施例中，耐温层1121的导热系数与第一保温层1122的导热系数的比值范围为10:1-20:1。作为一种优选的实施例，将耐温层1121的导热系数与第一保温层1122的导热系数的比值范围设置为10:1-20:1，能够进一步地提升耐温层1121的耐温性及第一保温层1122的保温效果，提高热量的回收利用率。

在一些实施例中，耐温层1121的厚度h1与第一保温层1122的厚度h2的比值范围为1:1-1:10。

耐温层1121的厚度与耐温层1121的导热系数之间是相互影响的，同样地，第一保温层1122的厚度与第一保温层1122的导热系数之间也是相互影响。因此，在改变耐温层1121及第一保温层1122的厚度时，耐温层1121与第一保温层1122的导热系数以及对热量的传递效率也会发生相应地改变。

因此，将耐温层1121的厚度h1与第一保温层1122的厚度h2的比值范围设置为1:1-1:10，能够确保耐温层1121具有良好的耐热性，并且第一保温层1122具有良好的保温效果。

在一些实施例中，耐温层1121的厚度h1与第一保温层1122的厚度h2的比值范围为1:3-1:5。作为一种优选的实施例，将耐温层1121的厚度h1与第一保温层1122h2的厚度的比值范围设置为1:3-1:5，能够进一步地提升耐温层1121的耐温性及第一保温层1122的保温效果，提高热量的回收利用率。

在一些实施例中，能量回收装置100还包括收集器20，收集器20设置于第一腔体11内，用于收集燃烧后的残留物。

具体地，当高温烟气中的可燃物质在第一腔体11内燃烧时，会产生一些残留物，例如灰分等。若残留物长时间停留在第一腔体11中，残留物容易在高温烟气的带动下，进入第一腔体11与其他结构之间的连接管道中，从而造成管道堵塞。

因此，设置收集器20对燃烧后的残留物进行收集，能够及时清除残留物，降低残留物堵塞管道的概率。

在一些实施例中，第一腔体11的腔底壁沿重力方向a凹陷形成收集槽，收集槽被构造为收集器20。

具体地，收集器20设置为沿重力方向a凹陷形成于第一腔体11的腔底壁上的收集槽。当高温烟气在第一腔体11内燃烧时，高温烟气沿重力方向a向上流动，与此同时，燃烧所产生的残留物在自身重力作用下沿重力方向a向下沉积，从而被收集在收集槽内。

收集槽的结构简单且便于清理，能够提高能量回收装置100使用过程中的效率。

在一些实施例中，收集槽的体积至少小于第一腔体11体积的1/5。

具体地，为了便于燃烧后的残留物落入收集槽中，收集槽与第一腔体11相互连通。因此，高温烟气在进入第一腔体11中时，不可避免的会扩散至收集槽内，而收集槽内的高温烟气不便于进行后续的转移。若收集槽的体积过大，则收集槽中会聚集更多的高温烟气，从而会降低对于高温烟气中热量的回收利用率。

因此，将收集槽的体积设置为至少小于第一腔体11体积的1/5，能够更好地控制聚集在收集槽内的高温烟气的量，从而提高第一腔体11中高温烟气的热量的回收利用。

在一些实施例中，能量回收装置100还包括第一管道30，第一管道30连通于反应仓与第一腔体11之间。其中，第一管道30沿重力方向a连通于第一腔体11靠近收集槽的一侧。

第一管道30能够使反应仓内的高温烟气顺利进入第一腔体11内，此外，将第一管道30沿重力方向连通于第一腔体11靠近收集槽的一侧，即第一管道30与第一腔体11的底部连通。高温烟气在经过第一管道30进入第一腔体11内时，高温烟气具有向上流动的趋势，与此同时，高温烟气中的可燃物质燃烧所产生的残留物能够及时落入至收集槽内，从而降低残留物在高温烟气的带动下随之上升的概率，使得高温烟气的成份更加干净。

在一些实施例中，能量回收装置100还包括换热室40，换热室40具有与第一腔体11连通的第二腔体41，第二腔体41用于接收第一腔体11中产生的高温烟气。

高温烟气中的可燃物质在第一腔体11内完全燃烧并释放热量之后，由第一腔体11进入第二腔体41，以便于在第二腔体41内实现能量的转换。例如，高温烟气中的热量在第二腔体41内可以转换为高温液体或者高温蒸汽，以使能量可以更好地被外部结构所利用。

因此，换热室40可以将回收室10内所产生的高温烟气的热量根据实际需求转化为其他形式的能量，以便于被更好地利用。

在一些实施例中，能量回收装置100还包括第二管道50，第二管道50连通于第一腔体11与第二腔体41之间。第二管道50能够实现第一腔体11与第二腔体41之间高温烟气的流通。

具体地，由于第一腔体11的高温烟气沿重力方向a向上流动，因此，第二管道50与第一腔体11的顶部连通，以使高温烟气能够更加顺利地进入第二腔体41内。

在一些实施例中，第二管道50的管道壁具有第二保温层51，第二保温层51的导热系数范围为0.1W/(m·k)-2W/(m·k)。

具体地，高温烟气在第一腔体11内燃烧后释放热量，热量伴随着高温烟气从第一腔体11经过第二管道50流动至第二腔体41内。在高温烟气经过第二管道50时，热量可能发生散失。

因此，为了降低高温烟气在第二管道50内流动时热量散失的概率，在第二管道50的管道壁设置第二保温层51，通过第二保温层51实现保温，减少热量的散失，提高热量的回收利用率。

可选地，第二保温层51可以但不限于采用空心铝球浇注料、高铝浇注料、轻质莫来石浇注料。

在一些实施例中，在第二管道50的径向上，第二保温层51外壁之间的直径d1与第二保温层51内壁之间的直径d2的比值范围为1.1:1-3:1。

具体地，当第二管道50的管道壁只设置第二保温层51时，则第二保温层51外壁之间的直径即为第二管道50的外径，第二保温层51内壁之间的直径即为第二管道50的内径。

第二保温层51外壁之间的直径d1与第二保温层51内壁之间的直径d2的比值将影响第二保温层51的厚度，从而影响第二保温层51的导热系数及热量的传递效率。因此，将第二保温层51外壁之间的直径d1与第二保温层51内壁之间的直径d2的比值范围设置为1.1:1-3:1，能够使得第二保温层51的厚度与导热系数相互影响，提高第二保温层51的保温效果。

在一些实施例中，在第二管道50的径向上，第二保温层51外壁之间的直径d1与第二保温层51内壁之间的直径d2的比值范围为1.3:1-2.5:1。作为一种优选的实施例，将第二保温层51外壁之间的直径d1与第二保温层51内壁之间的直径d2的比值范围设置为1.3:1-2.5:1，能够进一步地提高第二保温层51的保温效果。

在一些实施例中，换热室40上开设有与第二腔体41连通的入口42与出口43，入口42、第二腔体41以及出口43共同形成换热通道，换热通道用于供换热介质流通。

当第一腔体11内的高温烟气进入第二腔体41内时，从入口42向第二腔体41内通入换热介质，换热介质在第二腔体41内与高温烟气进行换热，将高温烟气中的热量带走，并从出口43流出第二腔体41。由此，可在第二腔体41内实现换热，并将热量转化为所需要的能量以便于进行利用。

具体地，换热介质可以但不限于是水、油或者蒸汽。可以理解地，换热介质的具体形式可以根据后续所要使用的能量形式进行选择。例如，当换热介质为水或油时，可以应用于暖气系统中，通过水温或油温提供热量。当换热介质为蒸汽时，形成的蒸汽热可以应用于洗涤熨烫或者食品加工等领域，在此不做赘述。

在一些实施例中，第二腔体41内部设有相互间隔的多根第三管道44，各第三管道44均与第二管道50连通，用于接收第二管道50中的高温烟气。入口42的开口方向a与各第三管道44的延伸方向b相交；和/或出口43的开口方向a与各第三管道44的延伸方向b相交。

具体地，高温烟气从第一腔体11进入第二腔体41后，进一步地进入各第三管道44内。当换热介质流经换热通道时，换热介质从各第三管道44之间的间隙通过，从而增加了换热介质与高温烟气之间的接触面积，能够提高换热效率。

进一步地，将入口42的开口方向b设置为与各第三管道44的延伸方向相互垂直，并且将出口43的开口方向b设置为与各第三管道44的延伸方向相互垂直。由此，换热介质在第二腔体41内能够沿垂直或相交的方向与各第三管道44接触，进一步增加换热介质与第三管道44接触的时间，从而进一步提高换热效率。

由此，通过设置相互间隔的多根第三管道44，能够增加换热介质与各第三管道44内高温烟气的接触面积，提高换热效率。将入口42和出口43的开口方向b与各第三管道44的延伸方向相交设置，能够增加换热介质与高温烟气之间的接触时间，进一步地提高换热效率。

在一些实施例中，能量回收装置100还包括防爆阀60，防爆阀60设置于第一腔体11的腔壁上。当高温烟气在第一腔体11内燃烧时，防爆阀60能够在第一腔体11内部压力过大时进行泄压，降低发生爆炸的概率。

请参看图2，基于与上述能量回收装置100相同的构思，本申请提供一种石墨化炉1000，包括反应仓200及如上所述的能量回收装置100。其中，能量回收装置100与反应仓200连通。

具体地，能量回收装置100通过第一管道30与反应仓200的烟气出口43连通，以便于使反应仓200内的高温烟气能够顺利经过第一管道30进入第一腔体11内。

根据一个或多个实施例，碳质材料在石墨化炉1000的反应仓200内发生反应，伴随着反应的进行，反应仓200内产生大量高温烟气。高温烟气经过第一管道30从反应仓200内进入至回收室10的第一腔体11内，在第一腔体11内高温烟气中的可燃物质进行再次燃烧，使得热量得到充分释放。

在燃烧时，可燃物质所形成的残留物在自身重力的作用下下落至收集槽内，以便于进行清理。与此同时，高温烟气从第二管道50进入换热室40的第二腔体41内。

从换热室40的入口42向第二腔体41内通入换热介质，换热介质从各第二管道50之间的间隙中通过，并与第二管道50充分接触，以实现换热。然后，经过换热之后的换热介质从出口43流出第二腔体41，以便于进行后续的再利用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (19)

1.一种能量回收装置，用于收集反应仓中的热量，其特征在于，包括回收室，所述回收室具有与所述反应仓连通的第一腔体；

其中，所述第一腔体的腔壁具有第一层及第二层，所述第二层位于所述第一层朝向所述第一腔体内部的一侧，且所述第二层的导热系数小于所述第一层的导热系数。

2.根据权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，所述第二层具有耐温层及第一保温层，所述第一保温层位于所述耐温层与所述第一层之间，所述第一保温层的导热系数小于或等于所述耐温层的导热系数。

3.根据权利要求2所述的能量回收装置，其特征在于，所述耐温层的导热系数与所述第一保温层的导热系数的比值范围为1:1-30:1。

4.根据权利要求3所述的能量回收装置，其特征在于，所述耐温层的导热系数与所述第一保温层的导热系数的比值范围为10:1-20:1。

5.根据权利要求2所述的能量回收装置，其特征在于，所述耐温层的厚度与所述第一保温层的厚度的比值范围为1:1-1:10。

6.根据权利要求5所述的能量回收装置，其特征在于，所述耐温层的厚度与所述第一保温层的厚度的比值范围为1:3-1:5。

7.根据权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，所述能量回收装置还包括收集器，所述收集器设置于所述第一腔体内，用于收集燃烧后的残留物。

8.根据权利要求7所述的能量回收装置，其特征在于，所述第一腔体的腔底壁沿重力方向凹陷形成收集槽，所述收集槽被构造为所述收集器。

9.根据权利要求8所述的能量回收装置，其特征在于，所述收集槽的体积至少小于所述第一腔体体积的1/5。

10.根据权利要求8所述的能量回收装置，其特征在于，所述能量回收装置还包括第一管道，所述第一管道连通于所述反应仓与所述第一腔体之间；

其中，所述第一管道沿重力方向连通于所述第一腔体靠近所述收集槽的一侧。

11.根据权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，所述能量回收装置还包括换热室，所述换热室具有与所述第一腔体连通的第二腔体，所述第二腔体用于接收所述第一腔体中产生的高温烟气。

12.根据权利要求11所述的能量回收装置，其特征在于，所述能量回收装置还包括第二管道，所述第二管道连通于所述第一腔体与所述第二腔体之间。

13.根据权利要求12所述的能量回收装置，其特征在于，所述第二管道的管道壁具有第二保温层，所述第二保温层的导热系数范围为0.1W/(m·k)-2W/(m·k)。

14.根据权利要求13所述的能量回收装置，其特征在于，在所述第二管道的径向上，所述第二保温层外壁之间的直径与所述第二保温层内壁之间的直径的比值范围为1.1:1-3:1。

15.根据权利要求14所述的能量回收装置，其特征在于，在所述第二管道的径向上，所述第二保温层外壁之间的直径与所述第二保温层内壁之间的直径的比值范围为1.3:1-2.5:1。

16.根据权利要求12所述的能量回收装置，其特征在于，所述换热室上开设有与所述第二腔体连通的入口与出口，所述入口、所述第二腔体以及所述出口共同形成换热通道，所述换热通道用于供换热介质流通。

17.根据权利要求16所述的能量回收装置，其特征在于，所述第二腔体内部设有相互间隔的多根第三管道，各所述第三管道均与所述第二管道连通，用于接收所述第二管道中的高温烟气；

其中，所述入口的开口方向与各所述第三管道的延伸方向相交；和/或所述出口的开口方向与各所述第三管道的延伸方向相交。

18.根据权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，所述能量回收装置还包括防爆阀，所述防爆阀设置于所述第一腔体的腔壁上。

19.一种石墨化炉，其特征在于，包括反应仓及如权利要求1-18任意一项所述的能量回收装置，所述能量回收装置与所述反应仓连通。