一种碳素复合回转加热工艺及装置的制作方法

1.本发明涉及工业炉窑设备，尤其涉及一种碳素复合回转加热工艺及装置。


背景技术：

2.现在电池材料中的负极碳素材料一般需要进行石油焦或沥青焦包覆，包覆后进行低温炭化，而后石墨化，石墨化后再包覆，还要进行高温炭化，低温炭化一般采用周期式加热罐或金属筒回转窑加热，加热温度一般不超过800℃，此温度下金属罐或筒体还能完成加热任务。由于金属筒受加热温度的限制，在炭化条件下最高允许加热温度只能达到1000℃，高温炭化温度一般要求在1150℃-1250℃，甚至更高，纯金属罐或纯金属筒回转窑就不能完成这一加热任务。现在最普遍的高温炭化炉采用隧道窑或推板窑，将碳素材料装入加热砵体中随窑加热，该加热方式是至少40％热量给了砵体，做了无用功，另外也加大了冷却能耗，最终结果是导致设备复杂投资成本高、能耗高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种碳素复合回转加热工艺及装置，本发明采用将低温加热段和高温加热段集成化的形式，能够一次性完成碳素材料从低温到高温的包覆、加热炭化过程，加热温度范围从室温到2000℃以上，热效率高，产能高。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
5.一种碳素复合回转加热工艺，包括：碳素材料通过螺旋加料器首先送入低温段加热，低温段采用耐热钢筒外加热的形式，将碳素材料从室温加热到500℃～1000℃，之后碳素材料进入高温加热段，高温加热段采用石墨管自热式直接加热，能够将物料加热到2000℃以上；
6.从装料端向出料端方向回转装置呈向下倾角，倾角在1
°
～5
°
之间，回转装置驱动采用变频调速，通过调整转速调整回转窑传送物料的速度。
7.该工艺适用于碳素材料的包覆、低温炭化、高温炭化和其它物料的高、低温加热。
8.一种碳素复合回转加热工艺采用的装置，包括自发热石墨管回转筒、受电电极棒、外加热耐热钢回转筒，所述自发热石墨管回转筒与所述外加热耐热钢回转筒串联，所述自发热石墨管回转筒的内筒为石墨管，所述石墨管的两端连接电滑环，并通过受电电极棒通电加热，所述外加热耐热钢回转筒的内筒为耐热钢筒，所述耐热钢筒与石墨筒通过电绝缘短管连接。
9.还包括上料固定端、出料固定端、自适应多层密封装置、密封调心装置，所述自发热石墨管回转筒的出料端连接出料固定端，所述外加热耐热钢回转筒的进料端连接上料固定端，在自发热石墨管回转筒与出料固定端的连接处设置有自适应多层密封装置，在外加热耐热钢回转筒的进料端与上料固定端的连接处设置有自适应多层密封装置，所述自适应多层密封装置通过密封调心装置调整与自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒的同心度。
10.所述出料固定端包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、插板阀、回转卸料器、波纹卸料膨胀器，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为出料腔，所述自发热石墨管回转筒的出料端插入出料腔中，所述出料腔底部依次设置插板阀、回转卸料器和波纹卸料膨胀器。
11.所述上料固定端包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、螺旋加料器、下料管、插板阀，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为进料腔，所述外加热耐热钢回转筒的进料端插入进料腔中，所述螺旋加料器连接外加热耐热钢回转筒的进料端，所述进料腔底部设置有下料管，下料管上安装有插板阀。
12.所述自适应多层密封装置包括柔性密封圈、石墨密封圈、外固定管、内密封管，所述内密封管通过密封调心装置连接自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒，在所述内密封管与外固定管之间延轴向设置有多层柔性密封圈，在多层柔性密封圈的最里侧设置石墨密封圈，所述外固定管连接出料固定端或上料固定端。
13.所述上料固定端和出料固定端的底部安装有滚轮和轨道，所述上料固定端和出料固定端分别通过钢丝绳连接重锤。
14.所述密封调心装置包括调距丝杠、波纹膨胀器，所述自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒与自适应多层密封装置通过调距丝杠连接，所述自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒与自适应多层密封装置之间还设置有用于密封的波纹膨胀器。
15.所述自发热石墨管回转筒包括石墨管、包裹在石墨管外侧的耐火绝缘隔热材料层、固定在耐火绝缘隔热材料层外部的钢外壳。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.本发明在低温段采用耐热钢筒体外加热的形式完成低温加热，可以将碳素材料从室温加热到1000℃，高温区采用电石墨自热式，可以将物料加热到2000℃以上。石墨管和耐热钢回转筒呈串接形式，集成为一体，完成碳素材料从低温到高温的加热，加热温度范围从室温到2000℃以上。本发明的热效率是隧道窑或推板窑的2倍以上，相同投资情况下产量是隧道窑或推板窑的2倍左右。
附图说明
18.图1是本发明的整体结构示意图；
19.图2是本发明的自适应多层密封装置的结构示意图。
20.图中：1-受电电极棒，2-供电电刷，3-电滑环，4-防爆阀，5-支撑辊组，6-传动系统，7-石墨管，8-电绝缘短管，9-耐热钢筒，10-外加热耐热钢回转筒密封，11-石墨密封圈，12-上料固定端，13-料斗，14-螺旋加料器，15-出料固定端，16-插板阀，17-回转卸料器，18-波纹卸料膨胀器，19-波纹膨胀器，20-柔性密封圈、21-外固定管、22-内密封管，23-调距丝杠，24-固定轮，25-钢丝绳，26-导向轮，27-重锤，28-导向轮固定架，29-出料固定端侧支架，30-滚轮，31-轨道。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
22.见图1-图2，一种碳素复合回转加热工艺，包括：碳素材料通过螺旋加料器首先送
入低温段加热，低温段采用耐热钢筒外加热的形式，将碳素材料从室温加热到500℃～1000℃，之后碳素材料进入高温加热段，高温加热段采用石墨管自热式直接加热，能够将物料加热到2000℃以上；
23.从装料端向出料端方向回转装置呈向下倾角，倾角在1
°
～5
°
之间，回转装置驱动采用变频调速，通过调整转速调整回转窑传送物料的速度。
24.低温段的耐热钢筒9的加热采用外部间接加热，如采用电阻丝、或电阻带加热或者采用燃气加热。
25.高温段石墨管7两端采用受电电极棒1、供电电刷2、电滑环3将电输送入石墨管7，石墨管7受电流作用自身发热，由于在隔绝空气的情况下石墨可以承受3000℃以上的高温，因此本发明的石墨回转筒可承受2000℃以上的高温。
26.一种碳素复合回转加热工艺采用的装置，包括自发热石墨管回转筒、受电电极棒1、外加热耐热钢回转筒，所述自发热石墨管回转筒与所述外加热耐热钢回转筒串联，所述自发热石墨管回转筒的内筒为石墨管7，所述石墨管7的两端连接电滑环3，并通过受电电极棒1通电加热，所述外加热耐热钢回转筒的内筒为耐热钢筒9，所述耐热钢筒9与石墨筒7通过电绝缘短管8连接。受电电极棒1设置有水冷散热装置。
27.还包括上料固定端12、出料固定端15、自适应多层密封装置、密封调心装置，所述自发热石墨管回转筒的出料端连接出料固定端15，所述外加热耐热钢回转筒的进料端连接上料固定端12，在自发热石墨管回转筒与出料固定端15的连接处设置有自适应多层密封装置，在外加热耐热钢回转筒的进料端与上料固定端12的连接处设置有自适应多层密封装置，所述自适应多层密封装置通过密封调心装置调整与自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒的同心度。
28.所述出料固定端15包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、插板阀16、回转卸料器17、波纹卸料膨胀器18，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为出料腔，所述自发热石墨管回转筒的出料端插入出料腔中，所述出料腔底部依次设置插板阀16、回转卸料器17和波纹卸料膨胀器18。出料固定端15还设置有防爆阀4和观察测温孔。
29.所述上料固定端12包括钢结构壳体、耐火隔热材料层、螺旋加料器14、下料管、插板阀，所述钢结构壳体包裹在耐火隔热材料层的外部，所述耐火隔热材料层内部为进料腔，所述外加热耐热钢回转筒的进料端插入进料腔中，所述螺旋加料器14连接外加热耐热钢回转筒的进料端，所述进料腔底部设置有下料管，下料管上安装有插板阀。上料固定端12上还设有出气口。螺旋加料器14从上料固定端12的侧面伸入进料腔与耐热钢筒9连接，螺旋加料器14在上料固定端12外部的部分与上料固定端12之间设置有波纹补偿器，用于上料密封。螺旋加料器14的进料口连接料斗13。
30.所述自适应多层密封装置包括柔性密封圈20、石墨密封圈11、外固定管21、内密封管22，所述内密封管22通过密封调心装置连接自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒，在所述内密封管22与外固定管21之间延轴向设置有多层柔性密封圈20，在多层柔性密封圈20的最里侧设置石墨密封圈11，所述外固定管21通过螺栓连接出料固定端15或上料固定端12。
31.见图2，所述上料固定端12和出料固定端15的底部安装有滚轮30和轨道31，所述上
料固定端12和出料固定端15分别通过钢丝绳25连接重锤27。在上料固定端12和出料固定端15的钢结构壳体上固定有固定轮24，钢丝绳25的一端固定连接固定轮24，另一端绕过导向轮26连接重锤27。
32.柔性密封圈20的外侧连接外固定管21，柔性密封圈20与内密封管22之间形成接触密封。石墨密封圈11的外侧连接外固定管21，内侧连接内密封管22，中间为轴向接触密封面，由于长时间的工作磨损，在石墨密封圈11的轴向接触密封面处会产生间隙，通过重锤27能够使上料固定端12或出料固定端15带动外固定管21产生位移，对石墨密封圈11轴向接触密封面的间隙进行自动微动补偿。
33.当石墨密封圈11的摩擦密封面磨损产生间隙时，自适应多层密封装置可以使上料固定端12和出料固定端15在重锤27的作用下，通过滚轮30在轨道31上行走进行自动微动补偿磨损间隙。通过调整重锤27配重的多少对摩擦密封面施加一个恒定的压力保持密封面永远是零间隙，达到自动自适应密封的要求。
34.所述密封调心装置包括调距丝杠23、波纹膨胀器19，所述自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒与自适应多层密封装置通过调距丝杠23连接，所述自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒与自适应多层密封装置之间还设置有用于密封的波纹膨胀器19。
35.调距丝杠23中间为螺母，两端为正反螺纹的丝杠，通过旋拧螺母调整调距丝杠23的长度，从而调节自适应多层密封装置与自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒之间的径向距离，在圆周方向通过丝杠的调节达到密封面筒体和回转窑同心，波纹膨胀器19起到窑内外的密封作用并且调试时可以提供位置补偿。
36.自发热石墨管回转筒或外加热耐热钢回转筒安装就位后进行人工密封面找正，也就是调试多层密封装置与回转筒的同心度，若干个调距丝杠23起到调节同心和支承多层密封装置的作用，达到施工调试时能够调心的目的，调整完毕，将外固定管21通过螺栓与回转窑的上料固定端或出料固定端固定连接。
37.所述自发热石墨管回转筒包括石墨管7、包裹在石墨管外侧的耐火绝缘隔热材料层、固定在耐火绝缘隔热材料层外部的钢外壳。
38.本发明的一种碳素复合回转加热工艺及装置适用于碳(石墨)材料的加热处理，既没有污染，也没有氧化，还能实现高温加热。