一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床的制作方法

本技术涉及化碳基材料工业石墨化装置，具体涉及一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床。

背景技术：

1、石墨化是人造石墨生产制备的关键环节，同时又是高能耗环节。 石墨化是指非石墨质炭经高温热处理，转变成具有石墨三维规则有序结构的石墨质炭，高温需要 2000℃以上的。 最初起源于碳素制品行业，是生产石墨电极的必备工序。石墨化作用是为了提高炭材料的热、电传导性，提高炭材料的抗热震性和化学稳定性，使炭材料具有润滑性和抗磨性，提高炭材料纯度。石墨化过程使用高温热处理（htt）对原子重排及结构转变提供能量，这一过程需要消耗大量能量，电费在石墨化成本中占比高达 60%，而石墨化成本在人造石墨负极制造成本中占55%，降低石墨化电耗是降本关键。

2、现有的石墨化设备主要有艾奇逊石墨化炉和内串石墨化炉，两种均为间歇式石墨化炉。艾奇逊炉适用于大多数碳基材料，如天然石墨、焦炭、石油焦等。内串式石墨化炉是内热式串接石墨化炉，分为卧式内串和立体内串。内串式石墨化工艺与艾奇逊石墨化工艺的主要区别是产品加热直接通过电极本身，而不需要电阻材料发热。

3、目前国内锂电池石墨类负极材料石墨化工艺使用较多的是艾奇逊炉间歇式高温生产法。它是将炭素制品在2500℃以上的温度进行高温热处理使之成为石墨制品的处理炉。 艾奇逊石墨化炉是采用炭素制品和电阻料做“内热源”的电阻炉，然而电阻料的电阻率是炭素制品的99倍。因此，实际上全部焦耳热是由电阻料发出的，而炭素制品的加热是通过电阻料颗粒的热传导和热辐射来进行的，所以在石墨化炉中炭素制品本身的加热是间接式的。

4、传统的艾奇逊炉及内串炉存在如下缺陷：

5、1、石墨化炉中的电阻主要由电阻料提供，在整个石墨化过程中，热量主要是由电阻料传入制品的，进入制品的电流比率很小。若电阻料的电阻不均匀，会造成炉芯温度不均匀，从而导致石墨化制品产生裂纹，成为废品；

6、2、物料间歇生产，物料从进炉到出炉通电时间长，热损失大，能量利用率偏低；

7、3、装卸炉时粉尘大，空气污染严重，劳动条件差；

8、4、高温过程中排放的二氧化硫气体无法收集治理，造成环境污染。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的问题，本实用新型专利设计了一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，以解决现有石墨化炉能源消耗高、产品质量不稳定、生产过程废气严重污染环境的问题。

2、本实用新型所采用的技术方案是：所述电磁加热流化床包括立式的石墨化炉，所述石墨化炉的顶部开有进料口和尾气出口，底端中部开有卸料口，所述石墨化炉的炉体中设置有电磁线圈，炉体的底部在卸料口的外围设置有环形的气体混合室，气体混合室的顶端设置有环形的布风板，所述气体混合室的侧面开有载气进气口。

3、进一步的，所述电磁加热流化床的石墨化炉的卸料口连接有卸料管，所述卸料管的外围设置有第一冷却区。

4、进一步的，所述卸料管的底端设置有卸料阀，所述卸料阀管路连接物料冷却机。

5、进一步的，所述电磁加热流化床的石墨化炉的尾气出口连接有尾气处理系统。

6、进一步的，所述尾气处理系统包括依次管路连接的余热锅炉和气体净化装置，所述石墨化炉的尾气出口管路连接余热锅炉。

7、进一步的，所述物料冷却机设置有软水换热器，所述软水换热器的出水口管路连接余热锅炉的进水端。

8、进一步的，所述余热锅炉的蒸汽出口管路连接蒸汽涡轮发电机。

9、进一步的，所述石墨化炉的炉体内层为石墨层，炉体外层为金属壳体，所述石墨层与金属壳体之间填充有保温层，所述电磁线圈缠绕设置在石墨层的外表面，并被保温层包覆。

10、进一步的，所述石墨化炉的金属壳体的底部外周对称的设置有多个牛耳，每个牛耳都连接有支撑腿，所述第一冷却区安装固定在支撑腿上。

11、进一步的，所述石墨化炉的进料口对接有螺旋进料器。

12、相对于现有技术，本实用新型专利设计的一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床的进步之处在于：

13、第一， 工序简单、生产周期短。采用新的炉型结构和快速冷却装置，将装炉、通电、冷却、卸出等多道工序一体化，实现连续生产，自动化程度高，缩短了生产周期；

14、第二、物料在反应器中流态化煅烧，能够实现高效的传热和混合，从而使生产过程更加高效，石墨化产品质量高；

15、第三、设置了尾气处理系统，避免污染物直接排放，污染物少，环境友好；

16、第四、装置设置了余热锅炉和蒸汽涡轮发电机进行余热回收，可以将废热转化为能量，减少能源的浪费，降低生产成本。

技术特征：

1.一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，其特征在于，所述电磁加热流化床包括立式的石墨化炉，所述石墨化炉的顶部开有进料口和尾气出口，底端中部开有卸料口，所述石墨化炉的炉体中设置有加热用电磁线圈，炉体的底部在卸料口的外围设置有环形的气体混合室，气体混合室的顶端设置有环形的布风板，所述气体混合室的侧面开有载气进气口。

2.根据权利要求1所述的一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，其特征在于，所述电磁加热流化床的石墨化炉的卸料口连接有卸料管，所述卸料管的外围设置有第一冷却区。

3.根据权利要求2所述的一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，其特征在于，所述卸料管的底端设置有卸料阀，所述卸料阀管路连接物料冷却机。

4.根据权利要求3所述的一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，其特征在于，所述电磁加热流化床的石墨化炉的尾气出口连接有尾气处理系统。

5.根据权利要求4所述的一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，其特征在于，所述尾气处理系统包括依次管路连接的余热锅炉和气体净化装置，所述石墨化炉的尾气出口管路连接余热锅炉。

6.根据权利要求5所述的一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，其特征在于，所述物料冷却机设置有软水换热器，所述软水换热器的出水口管路连接余热锅炉的进水端。

7.根据权利要求6所述的一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，其特征在于，所述余热锅炉的蒸汽出口管路连接蒸汽涡轮发电机。

8.根据权利要求1所述的一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，其特征在于，所述石墨化炉的炉体内层为石墨层，炉体外层为金属壳体，所述石墨层与金属壳体之间填充有保温层，所述电磁线圈缠绕设置在石墨层的外表面，并被保温层包覆。

9.根据权利要求2所述的一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，其特征在于，所述石墨化炉的金属壳体的底部外周对称的设置有多个牛耳，每个牛耳都连接有支撑腿，所述第一冷却区安装固定在支撑腿上。

10.根据权利要求1所述的一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，其特征在于，所述石墨化炉的进料口对接有螺旋进料器。

技术总结
本技术涉及一种用于碳基材料石墨化的电磁加热流化床，属于工业石墨化装置技术领域。所述电磁加热流化床包括立式的石墨化炉，所述石墨化炉的顶部开有进料口和尾气出口，底端中部开有卸料口，所述石墨化炉的炉体外围设置有电磁线圈，炉体的底部在卸料口的外围设置有环形的气体混合室，气体混合室的顶端设置有环形的布风板，所述气体混合室的侧面开有载气进气口。本技术设计的电磁加热流化床通过底部的气体混合室向炉体内吹入流化风使碳基材料呈现流化态，提高加热效率，提高石墨化质量。

技术研发人员：陈振坤,栾道峰,王寿权,尹凤交,菅宗恩,杜滨
受保护的技术使用者：山东天力能源股份有限公司
技术研发日：20230523
技术公布日：2024/1/15