[发明专利]一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉

说明书

本发明涉及一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉，包括：窑炉、气闸门、焦油收集器、氮气循环风机及氮气循环加热器；在窑炉中设有的高温恒温段、次高温段、中温段、混风调温段及低温段，气闸门安装在低温段右侧，次高温段处设有高温氮气入口，混风调温段处设有低温氮气入口，低温段处设有回流氮气出口；焦油收集器与回流氮气出口连通，焦油收集器通过氮气循环风机与氮气循环加热器连通，氮气循环加热器出口与高温氮气入口连通，焦油收集器出口通过低温氮气抽风机与低温氮气入口连通。其具有通过温度梯度控制来减少焦油和防止炭黑的产生，避免对窑炉工作带来不利影响，并可提高产品的烧成率等优点。

技术领域

本发明涉及一种窑炉，具体涉及一种应用于锂电池电极材料煅烧的氮气氛保护窑炉，属于新能源技术领域和窑炉制造技术领域。

背景技术

锂电池电极材料煅烧过程中，除了需要气氛保护外，温度控制非常关键，尤其在窑炉升温段，不同的温度曲线会产生不同的效果，在升温过程中，电极材料在不同温度下会对应产生甲烷、氢气、焦油等分离物，部分分离物对窑炉的正常工作和产品的烧成率会带来负面作用，例如在300-450℃的温度区间会产生大量焦油，清除焦油会付出大量的劳动和增加成本，并且焦油成分的碳氢比较高，在焦油析出时会损失较多的碳元素导致烧成率降低。

窑炉温度控制还与形成炭黑有关，在450℃-750℃时会大量产生甲烷气体，当这些甲烷气体在超过1000℃时会裂解出氢气和炭黑，由于炭黑具有导电性，当炭黑大量落在电热棒上时很容易造成短路。焦油和炭黑的大量产生显然带来诸多不利，要减少这些不利因素带来的负面影响必须在窑炉的工艺温度上作相应调整而趋利避害，其中最主要的是在窑炉的升温阶段尽量避开焦油和炭黑产生的温度范围。

由于目前对于锂电池电极材料煅烧大部分采用电热棒辐射加热的方式，因导电焦油沉积物容易造成漏电和短路，所以排烟口出的温度都在400℃上下，避免在更低的温度下焦油大量产生并在窑内析出的问题，但采用高温排烟的方法一方面会造成热能浪费，也因烟气口的温度过高在甲烷气体遇到外部空气时容易造成着火的风险，所以采用电热棒加热其排烟温度无论高低都会遇到问题。

中国专利：一种燃气加热带焦油收集的氮气氛窑炉（专利号：202223059726.1），该专利技术采用燃气在窑炉外部加热氮气，通过高温氮气对窑炉进行循环加热并通过回流氮气带出焦油进行收集，该专利技术解决了节约能耗、节省氮气和防止煅烧物氧化问题，对于焦油收集也有提供了相关技术，但对于减少焦油产生和防止炭黑的生成所涉及温控技术就没有提及，也没有对严重影响焦油析出量和产品烧成率的温度控制方面提出解决方案。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉，应用于锂电池电极材料的煅烧并通过温度梯度控制来减少焦油和防止炭黑的产生，避免对窑炉工作带来不利影响，并可提高产品的烧成率，也同时对窑炉产生的有害气体进行处理。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的，其是一种温度梯度控制的氮气导热介质气氛窑炉，其特征在于包括：

窑炉及气闸门；在所述窑炉中设有的高温恒温段、次高温段、中温段、混风调温段及低温段，所述气闸门安装在低温段右侧，所述高温恒温段、次高温段、中温段、混风调温段、低温段及气闸门依序排列，高温恒温段的温度高于1000℃，所述次高温段的温度在750℃-950℃之间，所述中温段的温度在450℃-750℃之间，所述低温段的温度在300℃以下，在所述次高温段处设有高温氮气入口，在所述混风调温段处设有低温氮气入口，在所述低温段处且靠近气闸门的位置设有回流氮气出口；以及

焦油收集器、氮气循环风机及氮气循环加热器；所述焦油收集器的入口与回流氮气出口连通；所述焦油收集器的出口通过氮气循环风机与氮气循环加热器入口连通，所述氮气循环加热器出口与高温氮气入口连通，所述焦油收集器出口通过低温氮气抽风机与低温氮气入口连通。

在本技术方案中，所述高温恒温段、次高温段、中温段、混风调温段及低温段均属于窑炉的升温段。