CN120403237A - 立式焙烧炉防堵料结构及立式焙烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池材料处理设备技术领域，公开了一种立式焙烧炉防堵料结构及立式焙烧炉。立式焙烧炉包括立式炉体，立式炉体内具有物料烧结腔，立式炉体中设置有若干个上下间隔分布的翻料机构，每个翻料机构包括若干个翻转板，各个翻转板能于隔断状态和敞开状态之间切换；隔断状态下，各个翻转板相互拼接以封闭物料烧结腔的截面；敞开状态下，各个翻转板互不接触；各个翻转板在隔断状态与敞开状态的切换过程中将对应的反应区中底部的物料翻转打散。上述立式焙烧炉防堵料结构实现了物料经由多个翻料机构进行翻料、控料动作而被打散，从而避免物料结块、堵塞，降低静压影响，由此制成的立式焙烧炉使物料受热更加均匀，保证了烧结质量。

Description

立式焙烧炉防堵料结构及立式焙烧炉

技术领域

本发明涉及电池材料处理设备技术领域，尤其涉及一种立式焙烧炉防堵料结构及立式焙烧炉。

背景技术

传统的用于电池正负极材料的烧结设备一般为辊道窑炉、隧道窑炉，在利用辊道窑炉或隧道窑炉进行烧结时，首先需要将物料(即电池正负极材料)装填于匣钵内，然后将装载有物料的匣钵依次通过窑炉的升温区、保温区、降温区，从而完成烧结。但是，在物料装钵前，需要先对物料进行冷却处理，在装钵后需要对物料进行升温以及再次降温，物料的反复升降温浪费了能耗；并且，传统烧结设备需要由辊道提供动力，以带动装有物料的匣钵依次通过窑炉的不同区域，横向布置使得设备结构复杂，占地面积大，成本高；此外，装载于匣钵内的物料处于静态加热升温过程，加热和降温过程缓慢，而且温度相对不是很均匀，降低了物料的质量。

专利CN118391901B公开了一种立式焙烧炉，不同于传统烧结方式，立式结构使得物料在重力作用下能够以流体状态依次通过物料烧结腔的多个反应区，对物料进行实时传输、动态升降温，不仅实现了对物料的动态烧结，提高了烧结效果，且无需配备驱动物料移动的动力设备，节约了能源；并且，干燥后处于较高温度的物料不需要为了装入匣钵降温，而是采用进料机构直接通入物料烧结腔位于顶部的反应区内，如此提高了物料的烧结效率。

然而，使用中发现，立式筒状的炉体结构中物料静压力大，容易结块甚至出现堵料的现象，导致物料受热不均匀，影响烧结质量。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提供一种立式焙烧炉防堵料结构及立式焙烧炉，使得物料在炉体中受热更加均匀，避免结块，防止堵料现象发生。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种立式焙烧炉防堵料结构，立式焙烧炉包括立式炉体，立式炉体内具有物料烧结腔，其中，待烧结的物料从物料烧结腔的顶部输入并在重力作用下自由向下流动，立式炉体中设置有若干个上下间隔分布的翻料机构，每个翻料机构包括若干个翻转板，各个翻转板能于隔断状态和敞开状态之间切换；隔断状态下，各个翻转板相互拼接以封闭物料烧结腔的截面，从而将物料烧结腔分隔成若干个反应区；敞开状态下，各个翻转板互不接触，使得相邻的反应区连通；

各个翻转板在隔断状态与敞开状态的切换过程中将对应的反应区中底部的物料翻转打散。

作为一种可选方案，立式炉体对应若干个反应区分成若干个炉体段，相邻两个炉体段之间设置有衔接框架，翻料机构设置在衔接框架上。

作为一种可选方案，炉体段包括不锈钢矩形筒体和设置于不锈钢矩形筒体外的碳钢筒体，不锈钢矩形筒体与碳钢筒体之间形成夹层空间，夹层空间中设置有围绕不锈钢矩形筒体布置的加热机构以及围绕加热机构布置的保温棉。

作为一种可选方案，加热机构包括若干个上下层叠布置的加热管组，加热管组包括四个呈“井”字形排布的加热管，四个加热管分别横穿反应区。

作为一种可选方案，炉体段的表面设置有用于检测反应区内的气氛与炉压的检测口以及用于检测反应区内温度的热电偶。

作为一种可选方案，翻料机构还包括设置于立式炉体外的传动板、驱动板和翻转气缸，每个翻转板对应设置一个传动板，传动板的一端与对应的翻转板的转轴固定，传动板的另一端与驱动板转动连接，翻转气缸的输出端与驱动板转动连接，翻转气缸用于驱动各个翻转板同步转动。

作为一种可选方案，翻转板的边沿设置有台阶面，隔断状态下相邻两个翻转板的台阶面相互拼接以组成平整的板面。

作为一种可选方案，隔断状态下相邻两个翻转板的边沿相互重叠搭接。

作为一种可选方案，物料烧结腔的腔壁上设置有与两侧的翻转板的边沿形成限位的挡块。

一种立式焙烧炉，采用上述的立式焙烧炉防堵料结构。

本发明的有益效果：

该立式焙烧炉防堵料结构实现了物料在立式炉体中向下流动时经由多个翻料机构进行翻料、控料动作而被打散，从而避免物料结块、堵塞，降低静压影响，由该立式焙烧炉防堵料结构制成的立式焙烧炉使物料受热更加均匀，保证了烧结质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的立式焙烧炉防堵料结构的示意图；

图2是本发明实施例提供的立式焙烧炉防堵料结构的截面图；

图3是本发明实施例涉及的翻料机构的外部结构示意图；

图4是本发明实施例涉及的翻料机构的内部结构示意图；

图5是本发明实施例涉及的翻料机构的另一种结构示意图；

图6是本发明实施例涉及的立式焙烧炉中设置多个物料烧结腔的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的立式焙烧炉的第一结构视角图；

图8是本发明实施例提供的立式焙烧炉的第二结构视角图。

附图中：

1、立式炉体；11、物料烧结腔；111、挡块；12、反应区；121、预热区；122、第一恒温区；123、第二恒温区；124、冷却区；13、炉体段；131、不锈钢矩形筒体；132、碳钢筒体；133、保温棉；134、连接法兰；14、衔接框架；15、检测口；16、热电偶；

2、翻料机构；21、翻转板；211、台阶面；22、传动板；23、驱动板；24、翻转气缸；

3、加热机构；31、加热管；

4、进料机构；

5、支撑架；

6、物料分散机构；61、吹气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例1：

请参阅图1和图2所示，本实施例提供一种立式焙烧炉防堵料结构，此处的立式焙烧炉包括立式炉体1，立式炉体1内具有物料烧结腔11，其中，待烧结的物料从物料烧结腔11的顶部输入并在重力作用下自由向下流动，立式炉体1中设置有若干个上下间隔分布的翻料机构2，每个翻料机构2包括若干个翻转板21，各个翻转板21能于隔断状态和敞开状态之间切换；

隔断状态下，各个翻转板21相互拼接以封闭物料烧结腔11的截面，从而将物料烧结腔11分隔成若干个反应区12；

敞开状态下，各个翻转板21互不接触，使得相邻的反应区12连通；

各个翻转板21在隔断状态与敞开状态的切换过程中将对应的反应区12中底部的物料翻转打散。

具体地，隔断状态下，各个翻转板21处于水平位置或接近水平位置，从而阻挡物料下落，敞开状态下，各个翻转板21处于竖直位置，物料可自由下落至下一个反应区12或流出物料烧结腔11，从而通过控制各个翻料机构2的翻转板21动作，可实现对各个反应区12进行控料的功能；而翻转板21翻转动作时，会翻转、搅动物料，尤其会将结块的物料打散，从而避免堵塞情况。

由此，实现了物料在立式炉体1中向下流动时经由多个翻料机构2进行翻料、控料动作而被打散，从而避免物料结块、堵塞，降低静压影响，并使物料在炉体中受热更加均匀，保证了烧结质量。

实施例2：

本实施例提供一种立式焙烧炉防堵料结构，在实施例1的基础上，该立式炉体1可以是一体式结构，翻料机构2直接安装在立式炉体1的内壁上；或者，立式炉体1也可以对应若干个反应区12分成若干个炉体段13，相邻两个炉体段13之间设置有衔接框架14，翻料机构2设置在衔接框架14上。本实施例以后者示例，分段式结构便于根据所需反应区12数量搭建不同高度的立式炉体1及后期维护。

可选地，如图1和图2所示，炉体段13包括不锈钢矩形筒体131和设置于不锈钢矩形筒体131外的碳钢筒体132，不锈钢矩形筒体131与碳钢筒体132之间形成夹层空间，夹层空间中设置有围绕不锈钢矩形筒体131布置的加热机构3以及围绕加热机构3布置的保温棉133；衔接框架14与炉体段13的结构类似，区别在于无需设置加热机构3。

由此，不锈钢矩形筒体131和碳钢筒体132组成中空的物料烧结腔11和夹层空间，加热机构3用于给在物料烧结腔11内流动的物料提供热量，使得物料能够在一个较为恒定的温度范围内进行烧结，满足烧结要求；保温棉133用于减少物料烧结腔11的热量损失。

进一步地，加热机构3包括若干个上下层叠布置的加热管组，加热管组包括四个呈“井”字形排布的加热管31，四个加热管31分别横穿反应区12，从而为物料烧结腔11提供稳定加热环境。

或者，加热机构3包括设于立式炉体1的内壁处的加热板；和/或，加热机构3包括穿设在立式炉体1的内壁上的烧嘴，烧嘴用于向反应区12内喷火，以加热物料；和/或，加热机构3包括风机、风热管和加热件，风机用于向风热管内通入空气，加热件设于风热管内，风热管与物料烧结腔11连通，经加热件加热的空气流向物料烧结腔11；以上方式均可满足物料的烧结加热要求。

可选地，每个炉体段13的端部设置有连接法兰134，衔接框架14的端部与连接法兰134固连，若干个翻转板21并排地转动设置于衔接框架14的侧壁上，实现各个炉体段13与各个衔接框架14的可靠连接，保证立式炉体1的简单搭建。

可选地，炉体段13的表面设置有用于检测反应区12内的气氛与炉压的检测口15以及用于检测反应区12内温度的热电偶16，以实时监测物料烧结腔11的烧结环境是否正常。

实施例3：

本实施例提供一种立式焙烧炉防堵料结构，在实施例1的基础上，如图1至图4所示，该翻料机构2还包括设置于立式炉体1外的传动板22、驱动板23和翻转气缸24，每个翻转板21对应设置一个传动板22，传动板22的一端与对应的翻转板21的转轴固定，传动板22的另一端与驱动板23转动连接，翻转气缸24的输出端与驱动板23转动连接，翻转气缸24用于驱动各个翻转板21同步转动。

由此，通过翻转气缸24带动驱动板23控制各个传动板22转动，进而控制各个翻转板21同步转动，实现隔断状态和敞开状态的切换。

可选地，翻转板21的边沿设置有台阶面211，隔断状态下相邻两个翻转板21的台阶面211相互拼接以组成平整的板面，如图4所示。

可选地，物料烧结腔11的腔壁上设置有与两侧的翻转板21的边沿形成限位的挡块111，由此保证隔断状态下翻转板21与物料烧结腔11的腔壁之间的封闭性。

实施例4：

本实施例提供一种立式焙烧炉防堵料结构，本实施例与实施例3的结构基本相同，区别仅在于翻转板21的拼接形式上不同。

本实施例中，隔断状态下相邻两个翻转板21的边沿相互重叠搭接，同样可实现翻转板21对物料烧结腔11进行隔断或敞开的控料功能，只需适应性调整对每个翻转板21的转动控制即可，如图5所示。

实施例5：

在实施例1至实施例4的基础上，本实施例提供一种立式焙烧炉，采用上述的立式焙烧炉防堵料结构。

该立式焙烧炉能够用于电池材料加工设备中，以对电池的正负极材料进行烧结。当然，该立式焙烧炉除了用于电池材料加工设备中以对正负极材料进行烧结外，还可以用于其他设备，从而实现对其他具有烧结或者干燥需求的材料的处理。

具体地，如图7和图8所示，立式焙烧炉包括立式炉体1、进料机构4、加热机构3和翻料机构2。立式炉体1具有物料烧结腔11，物料烧结腔11包括多个由上至下依次连通的反应区12，至少部分反应区12的反应条件不同；进料机构4与物料烧结腔11连通，并用于向位于顶部的反应区12内输入待烧结的物料，物料能够在重力作用下向下流动至位于底端的反应区12；加热机构3环绕物料烧结腔11设置并用于加热物料；翻料机构2设置在每个反应区12的底部，用于控制每个反应区12的物料向下流动量和驱动每个反应区12的底部物料翻转。

相较于现有技术中采用匣钵装载待烧结的物料，物料填满且压实在匣钵内，并需要利用动力设备驱动装载有物料的匣钵横向通过窑炉的不同反应区12从而完成烧结，导致的位于匣心处的物料升降温缓慢，匣心处的物料与表层的物料温度不均，最终使得物料的烧结效果较差，烧结速率较低，且横向布置以及动力驱动导致整个设备结构分散，占用面积大，制造成本高。

本实施例提供的立式焙烧炉采用了立式结构，其立式炉体1的物料烧结腔11在高度方向上分为多个反应区12，当进料机构4将干燥且温度较高的物料直接通入物料烧结腔11位于顶部的反应区12后，在重力作用下，呈颗粒状的物料能够采用流体状态依次通过物料烧结腔11的多个反应区12，在流动过程中物料之间的间隙较大，此过程中物料实时传输、动态升降温，不仅实现了对物料的动态烧结，提高了烧结效果，且无需配备驱动物料移动的动力设备，节约了能源，提高了设备的结构紧凑，减少了占地面积，降低了制造成本。并且，该立式焙烧炉不用匣钵装载待烧结的物料，干燥后处于较高温度的物料不需要为了装入匣钵降温，而是直接通入物料烧结腔11位于顶部的反应区12内，如此使得物料不必反复升降温，提高了物料的烧结效率。

可选地，立式炉体1为筒状结构，且包括顶壁板、环形侧壁板以及底壁板。为了支撑立式炉体1，该立式焙烧炉还包括支撑架5，支撑架5支撑于立式炉体1的下方，以将立式炉体1稳定抬高。具体地，支撑架5为采用多个杆件制成的框架结构。

本实施例中，反应区12设有多个，包括由上至下依次连通的预热区121、第一恒温区122、第二恒温区123和冷却区124。进料机构4与预热区121连通，预热区121、第一恒温区122、第二恒温区123均用于加热并保温物料，加热机构3位于预热区121、第一恒温区122和第二恒温区123内，翻料机构2分别设置于预热区121、第一恒温区122和第二恒温区123的底部，冷却区124用于冷却物料。

需要说明的是，当物料为电池的正负极材料时，对正负极材料的烧结过程一般为升温、保温以及冷却。当然在其他实施例中，反应区12的数量根据需求还可以增多或者减少，并不局限于以上四个。

进料机构4根据需求可以设置为一个或者多个，当进料机构4设置为多个时，多个进料机构4在立式炉体1的顶壁板上间隔设置，满足多物料混合烧结的需要。

进一步地，立式炉体1中可扩展设置多个物料烧结腔11，如图6所示，每个物料烧结腔11可独立烧结物料，避免不同物料相互干扰，大大提高烧结效率，提高立式烧结炉的集成度。

加热机构3用于给在物料烧结腔11内流动的物料提供热量，使得物料能够在一个较为恒定的温度范围内进行烧结，从而提高烧结质量。本实施例中以加热机构3为加热管31示例，多个加热管31分别横穿预热区121、第一恒温区122和第二恒温区123。可选地，加热管31的延伸方向为水平方向，即加热管31与物料烧结腔11中物料的流动方向垂直设置；当多个物料烧结腔11呈行列排布时，加热管31也呈行列排布，且每行或者每列物料烧结腔11的两侧均设有加热管31，即“井”字分布形式。可选地，加热管31为电加热管，电加热管中穿设有加热丝。

从第二恒温区123流出的物料进入冷却区124，冷却区124用于实现对物料的冷却，为了提高冷却速度，立式焙烧炉还包括冷却机构，冷却机构用于加速进入冷却区124的物料的冷却速度。可选地，冷却区124呈漏斗状。

在一些具体的实施例中，冷却机构包括环绕冷却区124设置的冷却盘管，冷却盘管可以是设置在冷却区124的外表面，也可以是设置在冷却区124的侧壁中，冷却盘管具有冷却介质进口以及冷却介质出口，温度较低的冷却介质从冷却介质进口进入冷却盘管内，并在与进入冷却区124的物料发生热交换后，完成热交换后的冷却介质从冷却介质出口排出。可选地，冷却介质为冷却水；冷却盘管为铜管。

为了进一步提高对物料的冷却效果，第二恒温区123与冷却区124之间设置有物料分散机构6，物料分散机构6用于将从第二恒温区123的底端开口流出的物料吹散至立式炉体1的侧壁上，以缩小物料与冷却机构之间的距离，从而达到提高物料冷却速率的目的。

进一步地，物料分散机构6包括吹气管61，吹气管61环绕第二恒温区123的底部周向设置，吹气管61具有吹气口和进气口，进气口连通有外部气源，外部气源内的气体通过进气口进入吹气管61，并在流动至吹气口处时朝进入冷却区124的物料喷出。可选地，外部气源为氮气源，用于吹散物料的气体为氮气；吹气管61的形状及吹气口的数量与分布可根据需求进行灵活调整，只要能够将物料吹散即可。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.立式焙烧炉防堵料结构，所述立式焙烧炉包括立式炉体(1)，所述立式炉体(1)内具有物料烧结腔(11)，其特征在于，待烧结的物料从所述物料烧结腔(11)的顶部输入并在重力作用下自由向下流动，所述立式炉体(1)中设置有若干个上下间隔分布的翻料机构(2)，每个所述翻料机构(2)包括若干个翻转板(21)，各个所述翻转板(21)能于隔断状态和敞开状态之间切换；

所述隔断状态下，各个所述翻转板(21)相互拼接以封闭所述物料烧结腔(11)的截面，从而将所述物料烧结腔(11)分隔成若干个反应区(12)；

所述敞开状态下，各个所述翻转板(21)互不接触，使得相邻的所述反应区(12)连通；

各个所述翻转板(21)在所述隔断状态与所述敞开状态的切换过程中将对应的所述反应区(12)中底部的物料翻转打散。

2.根据权利要求1所述的立式焙烧炉防堵料结构，其特征在于，所述立式炉体(1)对应若干个所述反应区(12)分成若干个炉体段(13)，相邻两个所述炉体段(13)之间设置有衔接框架(14)，所述翻料机构(2)设置在所述衔接框架(14)上。

3.根据权利要求2所述的立式焙烧炉防堵料结构，其特征在于，所述炉体段(13)包括不锈钢矩形筒体(131)和设置于所述不锈钢矩形筒体(131)外的碳钢筒体(132)，所述不锈钢矩形筒体(131)与所述碳钢筒体(132)之间形成夹层空间，所述夹层空间中设置有围绕所述不锈钢矩形筒体(131)布置的加热机构(3)以及围绕所述加热机构(3)布置的保温棉(133)。

4.根据权利要求3所述的立式焙烧炉防堵料结构，其特征在于，所述加热机构(3)包括若干个上下层叠布置的加热管组，所述加热管组包括四个呈“井”字形排布的加热管(31)，四个所述加热管(31)分别横穿所述反应区(12)。

5.根据权利要求2所述的立式焙烧炉防堵料结构，其特征在于，所述炉体段(13)的表面设置有用于检测所述反应区(12)内的气氛与炉压的检测口(15)以及用于检测所述反应区(12)内温度的热电偶(16)。

6.根据权利要求1所述的立式焙烧炉防堵料结构，其特征在于，所述翻料机构(2)还包括设置于所述立式炉体(1)外的传动板(22)、驱动板(23)和翻转气缸(24)，每个所述翻转板(21)对应设置一个所述传动板(22)，所述传动板(22)的一端与对应的所述翻转板(21)的转轴固定，所述传动板(22)的另一端与所述驱动板(23)转动连接，所述翻转气缸(24)的输出端与所述驱动板(23)转动连接，所述翻转气缸(24)用于驱动各个所述翻转板(21)同步转动。

7.根据权利要求1所述的立式焙烧炉防堵料结构，其特征在于，所述翻转板(21)的边沿设置有台阶面(211)，所述隔断状态下相邻两个所述翻转板(21)的所述台阶面(211)相互拼接以组成平整的板面。

8.根据权利要求1所述的立式焙烧炉防堵料结构，其特征在于，所述隔断状态下相邻两个所述翻转板(21)的边沿相互重叠搭接。

9.根据权利要求7或8所述的立式焙烧炉防堵料结构，其特征在于，所述物料烧结腔(11)的腔壁上设置有与两侧的所述翻转板(21)的边沿形成限位的挡块(111)。

10.立式焙烧炉，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的立式焙烧炉防堵料结构。