本发明属于涉及负极材料包覆装置，更具体地说，涉及一种连续式负极材料二次包覆系统。
背景技术：
1、石墨包覆技术是材料表面改性的重要工艺，通过在基材表面沉积或包覆石墨层，可显著提升材料的导电性、耐高温性、化学稳定性及机械强度。该技术在锂离子电池负极材料（如硅碳复合材料）、核燃料元件（如triso颗粒）、高温防护涂层（航空航天部件）等领域具有不可替代的作用。随着新能源、半导体及高端制造产业的快速发展，市场对石墨包覆工艺提出了更高要求：高效节能、均匀性和一致性、资源循环利用和智能化控制。目前主流的石墨包覆技术多采用固定式高温炉或流化床反应器，存在以下局限性：工艺不连续、气体利用率低、副产物堆积和包覆层可控性差。
2、例如，中国专利申请号为202021540302.5，申请公开日为2021年6月18日的专利申请文件公开了一种人造石墨连续包覆高温烧结炉，包括包覆烧结炉，所述包覆烧结炉靠近进口侧的炉膛区域为温度区间在200~300℃的包覆区域，且包覆烧结炉的炉膛中部区域为温度在1300℃的高温烧结区域，而包覆烧结炉炉膛靠近出口侧为对材料进行降温的冷却装置，所述包覆烧结炉靠近炉门底侧通过螺钉连接有底板，底板的下表面安放接触于地面上，底板上设置有用于装载坩埚的烧结炉装载车，烧结炉装载车下表面中部的前侧与后侧均固定安装于两个对称布置的限位导轮。该专利提出多温区石墨包覆炉，通过分区控温提升均匀性。
3、中国专利申请号为202322297743.7，申请公开日为2024年3月22日的专利申请文件公开了一种负极材料二次包覆装置，包括流化床包覆炉以及热风炉，所述的流化床包覆炉上设有物料进口、包覆气进口以及分解气出口，该分解气出口与包覆气进口之间依次连通有分离器、收集器以及第一换热器，在两者间形成一循环气路；所述的第一换热器利用热源在热风炉内燃烧产生的高温烟气对流经第一换热器的气体进行加热。另外，所述的分离器与收集器之间设有第二换热器，该第二换热器的冷源出口与热风炉相连接。
4、上述现有技术未能充分利用循环热源，而且，包覆系统连续性及包覆效果有待进一步改进。因此亟需设计一种连续式负极材料二次包覆系统，以支持连续化生产。
技术实现思路
1、1. 要解决的问题
2、本发明的目的在于提供一种连续式负极材料二次包覆系统，旨在提高包覆系统连续性，进一步提高热循环利用，降低成本。
3、2. 技术方案
4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
5、一种连续式负极材料二次包覆系统，包括流化段、包覆段、分离段、换热段和收集段，其中，
6、流化段，由第一外层和第一内层套设形成流化循环腔、流化腔，所述流化循环腔位于第一外层和第一内层之间，其内通入换热段提供的热气体，用于对流化腔进行保温加热，所述流化腔位于第一内层内，流化腔内由下向上提供热源，用于对负极材料进行流化，并将流化后的负极材料与包覆料混合后流通至包覆段；
7、包覆段，由第二外层和第二内层套设形成包覆循环腔、包覆腔，所述包覆循环腔内通入换热段提供的热气体；所述包覆腔内对流化腔流入的物料进行包覆反应；所述包覆腔内由下向上提供热源；用于包覆颗粒的反应，采用类似流化床的工作原理利用高温惰性气体（例如氮气）将包覆料和负极材料一起混合流化；
8、分离段，入口连通包覆段中包覆腔上方，用于对包覆反应得到的产物进行分离，包覆完全的包覆产物从上排出至换热段，未包覆完全的包覆产物从下返回至流化段的流化腔内；
9、换热段，将分离段流入包覆完全的包覆产物的热量换热至惰性气体形成热气体，并提供至流化段和包覆段；换热段用于将带有产物的气体的冷却换热，并给包覆段和流化段提供高温气体；
10、降温后包覆完全的包覆产物进入收集段进行储存。
11、采用上述技术方案的情况下，本发明分开设计流化段和包覆段，一方面，使得流化参数（气流速度、压力）与包覆温度可独立调节，避免流化与包覆过程的参数干扰；另一方面，将负极材料（即包覆物）先预热至一定温度（例如600℃），再和温度稍低包覆料（例如450℃）预混，使得包覆料粘附在负极材料表面，有利于后续包覆反应包覆完全。
12、由于包覆反应对温度精度要求高，现有包覆段设备因外壁无有效保温导致热损失大，或热源供应不稳定（如直接加热易局部过热），易引发温度波动，本发明的包覆段的反应器壁内设置包覆循环腔，包覆循环腔的保温加热可减少外壁热损失；而且流化段所需的温度低于包覆段的温度，与包覆段分开设置可以减少能源的浪费，本发明的流化段反应器壁内设置流化循环腔，同时包覆段的热源经过换热段换热后传递至流化循环腔、包覆循环腔，作为流化段的温度来源及保温、包覆段的保温；需要注意的是，经过换热段冷却的气体还能用作热源的降温，以控制系统温度的调节。
13、作为一种可能的实现方案，所述第一外层和第二外层均为隔热材料，用于保证外壁温度不至于过高，所述第一内层和第二内层均为导热材料，第一内层用以预热物料，第二内层使包覆料和负极材料以流化态一直处于高温下，以达到充分包覆的效果。
14、作为一种可能的实现方案，所述的流化段的流化循环腔与包覆段的包覆循环腔通过管道连通，流化循环腔和包覆循环腔相互连通，简化管路，共用同一进口和出口。
15、作为一种可能的实现方案，流化段中，还包括隔板和第一布风件，所述流化腔包括第一进料区、出料区、第二进料区、第一加热区及返料区，其中，
16、隔板纵向分布在流化腔内，并与第一内层固定连接，隔板分割形成第一进料区和出料区；
17、第一布风件横向分布在流化腔内，并与第一内层固定连接，隔板最下端与第一布风件表面不接触，第一布风件下方为第一加热区，其中，出料区对应第一布风件的部分设有第一布风孔；
18、所述第二进料区连通设置于出料区的侧上方，用于将流化后的负极材料与包覆料混合后流通至包覆段的包覆腔中；
19、所述返料区连通设置在第一进料区的正上方，返料区对应的流化循环腔与包覆段的包覆循环腔连通，同时承接分离段分离出的未包覆完全的包覆产物流入第一进料区，实现二次包覆。
20、采用上述技术方案的情况下，流化段中，流化腔各个区域是连通的，但是隔板可以在横向上分隔第一进料区和出料区，第一布风件在纵向上分隔第一进料区和出料区，隔板末端与第一布风件间隔一定距离，负极材料进入第一进料区由重力作用下落至第一布风件未设置孔区，第一加热区热源由下至上经过第一布风孔吹至出料区，形成负压，将第一进料区落在第一布风件上的负极材料吸入出料区进行流化，流化后的负极材料向上通入侧上方开口的第二进料区，第二进料区同时进入预热后的包覆料，在第二进料区中，包覆料与负极材料预先混合，有利于后续包覆完全。
21、作为一种可能的实现方案，包覆段中，还设置第二布风件，第二布风件上设置第二布风孔；所述第二布风件横向分布在包覆腔内，并与第二内层固定连接，将包覆腔分隔为上下分布的包覆区和第二加热区，所述第二加热区由下向上提供热源，通过第二布风孔向包覆区提供热源。
22、作为一种可能的实现方案，所述第一布风件的各个第一布风孔处均竖直设置第一风帽；所述第二布风件的各个第二布风孔处均竖直设置第二风帽。
23、采用上述技术方案的情况下，第一风帽和第二风帽的作用为：
24、风帽小孔射出的高速气流会在风帽周围及出料区、包覆区形成强烈扰动的气垫层，这种扰动能打破颗粒表面的边界层，加速包覆料与负极材料的传质过程；
25、包覆反应中，负极材料可能因破碎或磨损产生小粒径固相物料（如微粉），若这些物料进入包覆区，会导致壁面磨损、风口堵塞甚至系统停机。风帽可以阻止小粒径物料穿过风帽小孔，有效解决漏灰问题；
26、需要注意的是：
27、第一风帽通过其顶部或径向的小孔结构，将出料区中的气体均匀分流，使气流以可控的速度和压力进入包覆段，为负极材料提供足够的动压头。这种均匀布风可避免传统布风方式（如密孔板）易出现的勾流、腾涌、流化死区等问题，确保负极材料在第二进料区均匀悬浮，从而保证包覆料能均匀接触每个颗粒表面，解决包覆层厚度不均、局部未包覆的技术问题。
28、第二风帽的小孔方向（如径向、斜向）可对气流进行二次导向，使气流沿颗粒表面切线方向流动，形成“气膜”效应，避免气流直接垂直冲击负极材料，导致已沉积的包覆料脱落；引导包覆料沿颗粒表面均匀铺展，减少“点接触”式的局部过厚现象；促进包覆料与负极材料的界面结合。
29、作为一种可能的实现方案，所述分离段为旋风分离器。用于分离包覆产物和未反应完的包覆料、未完全包覆的包覆产物，以及包覆料的返料利用；由于未完全包覆的包覆产物、未反应完的包覆料容易团聚，进入旋风分离器，通过切向进气利用离心原理旋转沉降，团聚的重物料下沉至流化腔，轻质的包覆产物随气体从旋风分离器上方排出至换热段。
30、作为一种可能的实现方案，所述换热段包括第一换热器、第二换热器、第三换热器和热风炉，
31、所述第一换热器内分布若干个换热管，各换热管内通入分离段排出的含包覆完全的包覆产物的热气体，并排出至收集段，各换热管间通入惰性气体，经过换热后通入包覆段的包覆循环腔内；
32、所述第二换热器内分布若干个换热管，各换热管内通入流化循环腔排出的惰性气体，并排出至第三换热器，各换热管间通入惰性气体，经过换热后通入流化段的流化腔内形成由下至上的热源；
33、所述第三换热器内分布若干个换热管，各换热管内通入第二换热器的换热管提供的惰性气体，并排出至大气和热风炉中，用于降低热风炉中热源温度，各换热管间通入空气，经过换热后通入热风炉中，用作热风炉的风源。
34、采用上述技术方案的情况下，换热段采用三个换热器和热风炉组合使用，为系统提供热源或为热风炉提供降温的作用，其中，第一换热器为直接接触包覆段高温热源，用于将带有包覆产物的气体换热使进入收集段的产物温度变低并使温度升高的惰性气体进入包覆段；第二换热器用于将废气余热加热氮气进入到流化段；第三换热器用于将废气余热预热助燃空气至热风炉内。换热器结合热风炉提供稳定的热源，使得包覆段内温度波动减小，避免了因温度波动导致的包覆层缺陷。
35、作为一种可能的实现方案，第一换热器内换热管的数量＞第二换热器内换热管的数量＞第三换热器内换热管的数量。
36、作为一种可能的实现方案，收集段包括依次连接的布袋除尘器和冷却器，所述布袋除尘器用于将经过换热段降温后包覆完全的包覆产物进行除尘，并将气体引入热风炉成为燃料，所述冷却器将除尘后的包覆完全的包覆产物冷却后得到产品。
37、采用上述技术方案的情况下，布袋除尘器用于将包覆产物中的不需要的颗粒通过布袋滤筒去除得到干净的产物，并将其他的碳氢化合物气体进入到热风炉内成为燃料；所述冷却器用于将物料温度冷却下来，方便收集。
38、作为一种可能的实现方案，所述冷却器包含若干冷却管，各冷却管内通入包覆完全的包覆产物，各冷却管间通入冷却水。
39、上述二次包覆系统的使用方法为：将待包覆的负极材料、包覆料通过流化段加入到包覆段中，流化的负极材料和包覆物在包覆段中的高温环境下充分反应，
40、经分离段分离处理，将达到完全包覆状态合格包覆产物分离，同时产生的高温气体利用换热段给包覆段、流化段利用，减少所需额外热能；同时利用布袋除尘器将包覆颗粒净化，并将产生的碳氢化合物再次作为燃料供给热风炉燃烧，减少资源的浪费，再用冷却器冷却收集；
41、经分离段分离处理，将返料的不合格包覆产物返回流化段进行二次包覆，直至合格。
42、3. 有益效果
43、相比于现有技术，本发明的有益效果为：
44、本发明的包覆系统通过包覆料和负极材料的流化混合，以及循环返料的设计、产物热能再利用，可显著提升石墨包覆工艺的资源利用率、生产效率和环境友好性，契合“双碳”目标下制造业绿色升级的迫切需求。