余热回收器、石墨化炉余热回收装置、系统及方法与流程

本发明涉及锂电负极材料生产，尤其涉及一种余热回收器、石墨化炉余热回收装置、系统及方法。

背景技术：

1、电池作为电动汽车以及电池储能系统，一般主要包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液等。随着电动汽车以及电池储能的快速发展，目前市场需要的负极材料每年预计在150万吨，且市场需求量不断增大。石墨化的生产中，其冷却时间及作业量占到整个石墨化生产周期的90%以上，因此，优化冷却效率可大幅缩减生产周期，减少作业量。

2、另外，石墨化的能耗成本占石墨化工序中95%以上，根据炉子尺寸和机构差异，单吨产品料的电耗达到4000-8000kwh。目前锂电池负极材料生产的石墨化炉的冷却主要采用加快减薄或去除顶部保温料来强化顶部散热，该方式为先使用抓斗抓取石墨化炉顶部的保温物料，使顶部的保温物料脱离产品物料，再使用吸料天车吸取保温物料，采用空冷的方式对产品物料进行散热，第一方面，由于顶部散热的方式不能直接冷却至产品物料，也不能冷却侧面和底部的保温物料，导致冷却效率极低，一般冷却周期需要30天左右，特别是炉子尺寸越大，冷却周期越长，有的冷却周期甚至超过40天；第二方面，由于前期保温物料温度达到1000-2000℃，使吸料天车无法吸取，只能采用抓斗抓取，抓取时，保温物料在高温下形成热气流，会向上喷出，导致车间产生大量粉尘，影响作业环境，且以造成人员安全事故发生；第三方面，吸料天车需要一层层吸除产品物料顶部的保温物料，一般每次吸取50-100mm（冷一层吸一层），整个保温层的吸取需要分10-20次，持续吸取7-10天，劳动强度大，作业风险高；第四方面，保温物料和产品物料的热量全部散发在空气中，造成极大浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种余热回收器、石墨化炉余热回收装置、系统及方法，以克服石墨化生产周期长，生产效率低，生产成本高，环境污染大，作业强度大及作业危险高的问题。

2、本发明的技术方案是：一种余热回收器，包括外套管、内套管和具有容腔的本体，所述本体内设有隔板，所述隔板将所述容腔分隔为上腔和下腔，所述本体上设有与所述上腔连通的出口，所述本体上设有分别与下腔连通的第一进口和第二进口，所述外套管的一端穿过所述本体和隔板与所述上腔连通，所述外套管的另一端伸出本体的外侧，所述内套管套装于所述外套管中，所述内套管与外套管之间形成流道，且所述内套管的一端穿出所述外套管的外侧与下腔连通，所述内套管的另一端在外套管中与所述流道连通。

3、优选的，所述外套管伸出本体外侧的末端为锥头。

4、优选的，所述隔板上排布设有多个交换口，所述交换口将上腔和下腔连通。

5、优选的，所述本体为橄榄型，所述外套管和内套管在所述本体上呈矩形阵列排布设置有多个。

6、本发明还提供一种石墨化炉余热回收装置，包括石墨化炉、支撑架和安装于所述支撑架上的上述的余热回收器，所述支撑架安装于所述石墨化炉的上方，所述余热回收器通过支撑架向所述石墨化炉上下位移，以使所述外套管插入所述石墨化炉中或脱离石墨化炉。

7、优选的，所述支撑架包括龙门架、设于所述龙门架内的安装框架、及用于驱动所述安装框架沿龙门架上下位移的驱动机构，所述余热回收器安装在所述安装框架上，所述外套管向下伸出安装框架的外侧，所述龙门架安装于石墨化炉上。

8、优选的，所述龙门架包括两个间隔设置的立框架和连接于两个所述立框架顶部之间的横框架；所述驱动机构包括传动轴、电机、上链轮、链条和下链轮，所述上链轮安装于横框架的两端，所述立框架的底部转动连接有所述下链轮，所述上链轮与下链轮之间通过链条相连，所述安装框架连接于所述链条上，所述传动轴连接两个上链轮，所述电机与所述传动轴连接；所述立框架安装于石墨化炉上；

9、所述安装框架的两侧设有导向机构，所述导向机构包括转动连接于所述安装框架上的铰接轴、固定于所述铰接轴上的转板、铰接于所述转板上下两端的导向轮，所述导向轮与立框架的外侧面滑动接触。

10、优选的，所述石墨化炉内设有沟槽，所述沟槽内设有产品物料和包覆于所述产品物料外周的保温物料，所述外套管插入所述产品物料中同时与保温物料和产品物料接触。

11、本发明还提供一种石墨化炉余热回收系统，包括换热器、高温熔盐储罐、低温熔盐储罐、蒸汽发生器、上述的石墨化炉余热回收装置、汽轮机和/或热源，所述石墨化炉余热回收装置中的余热回收器的出口和第一进口分别与换热器连通，所述换热器同时还分别与高温熔盐储罐和低温熔盐储罐连通，所述高温熔盐储罐和低温熔盐储罐分别与蒸汽发生器连通，所述蒸汽发生器与汽轮机或热源连通。

12、本发明还提供一种石墨化炉余热回收方法，采用上述的石墨化炉余热回收系统进行，包括如下步骤：自第二进口向下腔中注入冷水，所述冷水进入内套管中并流入至流道中；

13、驱动安装在支撑架上的余热回收器下移，使外套管插入石墨化炉中与保温物料和产品物料接触，以获取高温；该高温将流道中的冷水加热产生高温蒸汽，所述高温蒸汽进入上腔中，再从出口流出进入换热器中；换热器对高温蒸汽进行热交换，交换的同时，低温熔盐储罐内的熔盐被换热器加热，进入高温熔盐储罐中，交换后的低温蒸汽自第一进口进入下腔中；

14、高温熔盐自高温熔盐储罐进入蒸汽发生器后回流至低温熔盐储罐中，在这一过程中，所述蒸汽发生器中的蒸汽分别用于汽轮机或热源；经汽轮机或热源形成的低温蒸汽回到蒸汽发生器中。

15、与相关技术相比，本发明的有益效果为：

16、一、余热回收器安装在支撑架上并随支撑架上下移动，余热回收器向下移动时，外套管可以插入高温的产品物料中取热，再使其产生高温蒸汽送至汽轮机或热源中实现余热回收再利用，一方面，大幅度加快了散热效率，缩短冷却周期，使得整个生产周期减少50%以上；另一方面，将石墨化炉内的热量45%-60%以高温蒸汽的形式收集，并可用于发电以及作为其他热源，回收了热量，减少了生产成本30%左右；

17、二、外套管同时插入保温物料和产品物料中，可以一次性将保温料及产品料冷却到常温，然后再采用吸料天车吸取保温料和产品物料，由于温度低，可以连续作业，一般可以12小时内完成，因此避免了高温作业的风险、粉尘问题，也减轻了劳动强度；

18、三、余热回收热量达到送电量的45%-60%，生产成本降低30%左右；减少环境污染，基本可以杜绝石墨化生产中的粉尘污染；大幅度降低作业强度及减少作业危险。

技术特征：

1.一种余热回收器，其特征在于，包括外套管、内套管和具有容腔的本体，所述本体内设有隔板，所述隔板将所述容腔分隔为上腔和下腔，所述本体上设有与所述上腔连通的出口，所述本体上设有分别与下腔连通的第一进口和第二进口，所述外套管的一端穿过所述本体和隔板与所述上腔连通，所述外套管的另一端伸出本体的外侧，所述内套管套装于所述外套管中，所述内套管与外套管之间形成流道，且所述内套管的一端穿出所述外套管的外侧与下腔连通，所述内套管的另一端在外套管中与所述流道连通。

2.根据权利要求1所述的余热回收器，其特征在于，所述外套管伸出本体外侧的末端为锥头。

3.根据权利要求1所述的余热回收器，其特征在于，所述隔板上排布设有多个交换口，所述交换口将上腔和下腔连通。

4.根据权利要求1所述的余热回收器，其特征在于，所述本体为橄榄型，所述外套管和内套管在所述本体上呈矩形阵列排布设置有多个。

5.一种石墨化炉余热回收装置，包括石墨化炉，其特征在于，还包括支撑架和安装于所述支撑架上的如权利要求1-4任一项所述的余热回收器，所述支撑架安装于所述石墨化炉的上方，所述余热回收器通过支撑架向所述石墨化炉上下位移，以使所述外套管插入所述石墨化炉中或脱离石墨化炉。

6.根据权利要求5所述的石墨化炉余热回收装置，其特征在于，所述支撑架包括龙门架、设于所述龙门架内的安装框架、及用于驱动所述安装框架沿龙门架上下位移的驱动机构，所述余热回收器安装在所述安装框架上，所述外套管向下伸出安装框架的外侧，所述龙门架安装于石墨化炉上。

7.根据权利要求6所述的石墨化炉余热回收装置，其特征在于，所述龙门架包括两个间隔设置的立框架和连接于两个所述立框架顶部之间的横框架；所述驱动机构包括传动轴、电机、上链轮、链条和下链轮，所述上链轮安装于横框架的两端，所述立框架的底部转动连接有所述下链轮，所述上链轮与下链轮之间通过链条相连，所述安装框架连接于所述链条上，所述传动轴连接两个上链轮，所述电机与所述传动轴连接；所述立框架安装于石墨化炉上；

8.根据权利要求5所述的石墨化炉余热回收装置，其特征在于，所述石墨化炉内设有沟槽，所述沟槽内设有产品物料和包覆于所述产品物料外周的保温物料，所述外套管插入所述产品物料中同时与保温物料和产品物料接触。

9.一种石墨化炉余热回收系统，其特征在于，包括换热器、高温熔盐储罐、低温熔盐储罐、蒸汽发生器、如权利要求5-8任一项所述的石墨化炉余热回收装置、汽轮机和/或热源，所述石墨化炉余热回收装置中的余热回收器的出口和第一进口分别与换热器连通，所述换热器同时还分别与高温熔盐储罐和低温熔盐储罐连通，所述高温熔盐储罐和低温熔盐储罐分别与蒸汽发生器连通，所述蒸汽发生器与汽轮机或热源连通。

10.一种石墨化炉余热回收方法，采用如权利要求9所述的石墨化炉余热回收系统进行，其特征在于，包括：自第二进口向下腔中注入冷水，所述冷水进入内套管中并流入至流道中；

技术总结本发明提供一种余热回收器、石墨化炉余热回收装置、系统及方法。所述余热回收器包括外套管、内套管和具有容腔的本体，所述本体内设有隔板，所述隔板将所述容腔分隔为上腔和下腔，所述本体上设有与所述上腔连通的出口，所述本体上设有分别与下腔连通的第一进口和第二进口，所述外套管的一端穿过所述本体和隔板与所述上腔连通，所述外套管的另一端伸出本体的外侧，所述内套管套装于所述外套管中，所述内套管与外套管之间形成流道，且所述内套管的一端穿出所述外套管的外侧与下腔连通，所述内套管的另一端在外套管中与所述流道连通。本发明大幅度加快了散热效率，缩短冷却周期，并将石墨化炉内的热量以高温蒸汽的形式收集，回收了热量。技术研发人员：李伟红,李爱武,王自东,王艳林,林太平,王强,马文斌,张祖恒,王玉森,蔡书汉,龚德旺受保护的技术使用者：湖南中科电气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23