[发明专利]一种应用于窑炉的热辐射加热装置

说明书

本发明涉及一种应用于窑炉的热辐射加热装置，包括窑炉体、氮气列管流道、进气腔、出气腔、氮气储罐、氮气循环加热器及氮气输送管道；氮气列管流道安装在窑炉的窑腔中；氮气储罐为液氮储罐，其出口设有液氮气化炉。其具有可避免将含氧烟气直接作用于煅烧物产生氧化作用，避免出现煅烧物被氧化而造成损失，成本低，气密性更高，减少维持窑腔正压所注入的氮气量而节省成本，减少后续的废气治理的投入等优点。

技术领域

本发明涉及一种热辐射加热装置，具体涉及一种应用于窑炉的热辐射加热装置，属于新能源技术和窑炉制造技术领域。

背景技术

当前，新能源电池行业的迅猛发展带动了上游电极材料的加工业务，由于电极材料煅烧时需要采取氮气氛保护措施，因燃烧产生的烟气仍然带有氧分，煅烧时不能采用燃烧机火焰热气对煅烧物接触加热，目前包括锂离子电池负极材料在内的煅烧大量采用电热棒辐射加热技术避免煅烧物产生氧化，但采用电加热因电价较贵会增加生产能耗成本，也包括对缺电企业或地区的生产影响较大。另外，煅烧过程会产生腐蚀性气体，会对硅碳棒产生侵蚀使其电阻增大而降低发热功率。再有电池电极材料在煅烧的升温过程会挥发出大量焦油，这些焦油会集中粘附在低温区的窑腔内和电热棒上，焦油中所含有碳元素具有导电性，常常引起窑腔中的电热棒短路，也会使窑炉的结构材料受到电击而损坏。目前针对窑炉内积聚焦油的处理只能定期停产通过空烧窑腔来清除，造成很大的能源浪费和耽误生产。

中国专利一种辊道窑的热辐射加热装置（专利号：202211219773.X）设计了一种利用石英管或陶瓷管作为热辐射管，利用管内的高温烟气通过管壁产生的热辐射对窑炉进行加热，该加热方式可以防止氧气对煅烧物产生氧化反应。但石英管或陶瓷管属于易碎材料，而对于无氧烧制必须对窑炉实施全密封，当窑炉内的热辐射管与窑腔之间密封不良或者发生断裂难以发现，而一旦热辐射管边缘出现漏气或断裂，含有氧分的烟气就会进入窑炉内部对煅烧物产生氧化反应，造成产品损耗、降级甚至报废，尤其对于价格昂贵的电极材料烧制所带来的损失巨大，由于存在这种会带来巨大损失的质量安全隐患，该技术难以在高价值产品烧制中得以应用，另外，该技术所设计在窑腔内的热辐射管与腔外燃烧室有无数多的接口，大幅增加漏气的风险。

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应用于窑炉的热辐射加热装置，利用燃气燃烧机产生热量通过换热器对氮气进行隔离加热，再将高温氮气的热量通过热辐射管对煅烧物进行循环辐射加热，避免了将含氧烟气直接作用于煅烧物产生氧化作用，通过非电热产生热辐射的加热方式可避免了煅烧过程产生的焦油对电热器件的负面影响。另一方面，采用氮气作为传热介质，一旦热辐射管发生破损时只是氮气进入窑腔，避免了煅烧物被氧化所造成的损失。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的，其是一种应用于窑炉的热辐射加热装置，其特征在于包括：

窑炉体、两路以上的氮气列管流道、两个以上的进气腔及两个以上的出气腔；所述氮气列管流道安装在窑炉的窑腔中，且氮气列管流道分别安装在窑腔的上方及下方或两侧位置；所述氮气列管流道由多段的热辐射管组通过接驳腔串接而成，所述氮气列管流道其首段热辐射管组设在窑腔()的高温恒温段并与对应的进气腔连通，在进气腔中设有高温氮气入口，所述氮气列管流道其末段热辐射管组设在窑腔的低温升温段并与对应的出气腔连通，在出气腔中设有低温氮气出口；

氮气储罐及氮气循环加热器：所述氮气储罐为液氮储罐，其出口设有液氮气化炉；所述氮气加热器包括管壳式换热器、燃气燃烧机、炉膛、烟气出口和高压风机，所述燃气燃烧机安装在炉膛中，所述炉膛的出气口与管壳式换热器的管程流道进气口连通，管壳式换热器的管程流道的出气口与烟气出口连通，管壳式换热器的壳程流道的管程流道入口与高压风机出风口连通，所述氮气储罐的出口及低温氮气出口分别与高压风机的进风口连通，所述壳程流道的壳程流道出口与窑炉体的高温氮气入口连通；