新型气氛保护窑炉

摘要

一种新型气氛保护窑炉，包括炉壳；炉底衬，设在炉壳腔的底部；一对炉壁衬，沿着炉壳腔的腔壁的相向一侧的长度方向设置；炉顶，设在炉壳腔内；匣钵输送辊，循着炉膛的长度方向间隔分布；上、下加热棒位于匣钵输送辊的上、下方；保护气体引入管，穿过一对炉壁衬后探出炉壳；特点：烟道包括烟气上引段和烟气引出段，烟气上引段由纵向排烟腔和横向过渡排烟腔组成，烟气引出段由烟气纵向排出腔和排烟口组成，纵向排烟腔的下端与炉膛的上部相通、上端与横向过渡排烟腔的一端衔接，横向过渡排烟腔的另一端与烟气纵向排出腔的中部一侧衔接，烟气纵向排出腔的下部为胶体储存腔，排烟口构成于烟气纵向排出腔的顶部。确保炉膛的清洁及产品质量；方便清除。

说明书

技术领域

本发明属于窑炉设施技术领域，具体涉及一种新型气氛保护窑炉。

背景技术

前述的气氛保护窑炉即为气氛保护炉，而之所以称其为气氛保护炉是依据其在对产品高温烧结的过程中依据不同的产品工艺要求通入即引入某种特定的气体如氮气、氢气、氮氢混合气体、惰性气体甚至氧气，等等。

在公开的中国专利文献中不乏关于前述窑炉的技术信息，如CN208059547U（锂电池材料烧结辊道炉）、CN210802019U（一种窑炉）、CN111351347A（一种双层辊道炉）和CN209639527U（一种新型平顶辊道炉炉衬结构及辊道炉），等等。

如业界所述，诸多材料在窑炉烧结过程中会反应并释放出各种含胶粘剂的气体和挥发物，这些气体和挥发物通过构成于炉膛顶部即炉体顶部的习惯称为烟囱的排烟口排出并经环保处理后达标排放。但是在窑炉对产品实际的烧成过程中，往往难以甚至根本无法避免烟气中所含的胶体在排烟道即在烟囱内壁结露的情形，结露的胶体会淌滴至炉膛内的产品上造成污染，这对质量要求严苛的产品例如锂电池材料等是十分忌讳的。前述致使胶体淌滴的根源在于：烟囱的结构形式为直通式。直通式的烟囱显然具有烟道阻力小，有利于将炉膛内的含胶烟气外排的长处，但相对于含胶水蒸气遇冷凝结并滴落至敞口的匣钵内污染产品引发质量问题而言，显然后者比前者更重要。此外，直通式烟囱还往往隐含有热量散失大而有失节能的缺憾。针对上述问题，中国专利CN209416082U推荐的“气氛保护炉烟道装置”的专利方案将烟道由已有技术中的直通式改成为L型，这在一定程度上可以起到缓解胶滴侵袭匣钵内的产品的作用，但是L型烟道结构并不能根除遇冷凝结的胶体自烟道下滴的问题，因为L型烟道结构不具有对滴落的胶滴存储的功能，因此L型烟道存在治标而不能治本的欠缺。此外，含胶水蒸气遇冷凝结淌入炉膛后，若要对其有效的定期清理也是十分麻烦的。

鉴于上述已有技术，探索如何在基本不影响正常排烟气的前提下将烟气中凝结的胶体截留在烟道合理位置并有助于在对炉子定期停炉检护时方便进行清理的炉膛顶部的排烟囱结构具有积极意义，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种可有效地将烟气中遇冷凝结的胶体截留并收储在合理位置以供炉体在例行的定期停炉时实施清除而得以避免淌滴到炉内或滴入处于工作状态的匣钵内并对产品造成污染的新型气氛保护窑炉。

本发明的任务是这样来完成的，一种新型气氛保护窑炉，包括炉壳；炉底衬，该炉底衬沿着所述炉壳的长度方向设置在炉壳的炉壳腔的底部；一对炉壁衬，该对炉壁衬分别沿着炉壳腔的腔壁的相向一侧的长度方向设置并且分别支承在所述炉底衬的边缘部位；炉顶，该炉顶在对应于所述一对炉壁衬的长度方向的上部之间的位置设置在所述炉壳腔内并且与一对炉壁衬的上部配合，由该炉顶、所述炉底衬以及所述一对炉壁衬共同围合的空间构成为炉膛，该炉膛自一端贯通至另一端，在所述炉顶上并且在对应于炉膛的长度方向的各个温区的位置构成有用于将炉膛内产生的烟气排出炉膛的烟道；匣钵输送辊，该匣钵输送辊循着所述炉膛的长度方向间隔分布并且两端在分别穿过所述的一对炉壁衬以及所述炉壳后转动地支承在炉壳上，而匣钵输送辊的中部位于所述炉膛内；沿着炉膛的长度方向间隔分布的上加热棒和下加热棒，该上加热棒和下加热棒分别位于所述匣钵输送辊的上方和下方并且两端在分别穿过所述的一对炉壁衬后探出所述炉壳，而中部位于所述炉膛内；沿着炉膛的长度方向间隔分布的用于向炉膛内引入保护气体的保护气体引入管，该保护气体引入管的两端同样在分别穿过所述的一对炉壁衬后探出所述炉壳，而中部位于炉膛内；特征在于所述的烟道包括烟气上引段和烟气引出段，烟气上引段由纵向排烟腔和横向过渡排烟腔组成，所述的烟气引出段由烟气纵向排出腔和排烟口组成，纵向排烟腔的下端与所述炉膛的上部相通，而纵向排烟腔的上端与横向过渡排烟腔的一端相衔接并且相通，横向过渡排烟腔的另一端与烟气纵向排出腔的高度方向的中部一侧衔接并且相通，烟气纵向排出腔的下部构成为胶体储存腔，排烟口构成于烟气纵向排出腔的顶部并且探出所述炉壳的炉壳顶表面，由出自排烟口处的烟气凝结产生的胶体淌滴至所述的胶体储存腔内。

在本发明的一个具体的实施例中，在所述炉底衬上间隔开设有下烟道、气槽和复数组下进气孔，下烟道与所述炉膛相通，气槽通过构成于炉底衬上的通气隙槽与炉膛相通，复数组下进气孔分别对应于所述气槽并且上部与气槽相通，而下部与下进气空间相通，该下进气空间与外界相通，在炉底衬的底部并且在对应于下烟道的位置设置有数量与下烟道相等的下排气机构，由该下排气机构将炉底衬处于腾空于地坪的状态，并且各两相邻的下排气机构之间的空间构成为所述的下进气空间。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述下排气机构包括下排烟道、下排烟道左隔热板、下排烟道右隔热板、下排烟道护壳、下排烟道通道连接口和下排烟道支持基础，下排烟道位于所述炉底衬的下方并且与所述的下烟道相对应，该下排烟道由上下左右配合的下排烟道砖围砌构成并且与下烟道相通，下排烟道左隔热板设置在下排烟道护壳与下排烟道砖的左侧之间，下排烟道右隔热板设置在下排烟道护壳与下排烟道砖的右侧之间，下排烟道支持基础位于下排烟道砖的下部与下排烟道护壳的底部之间，下排烟道通道连接口在对应于下排烟道的下排烟道出烟口的位置与下排烟道护壳固定并且探出下排烟道护壳，在使用状态下，该下排烟道通道连接口与烟气引出管路连接，各两相邻的下排气机构的下排烟道护壳之间的空间构成为所述的下进气空间，所述下排烟道远离所述下排烟道通道连接口的一端由下排烟道接口盖板封闭。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的炉底衬由炉底衬砖砌筑构成，该炉底衬砖以及所述的下排烟道砖为氧化铝空心球砖、高铝质隔热保温砖、莫来石保温砖或轻质粘土保温砖。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的下排烟道支持基础包括下排烟道支持底砖和防水板，下排烟道支持底砖位于防水板的下方并且以砌制方式铺设在所述下排烟道护壳的底部朝向上的一侧，防水板设置在下排烟道砖朝向上的一侧，所述的下排烟道、下排烟道左隔热板以及下排烟道右隔热板支承在该防水板上。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的下排烟道左隔热板以及下排烟道右隔热板为硅酸铝隔热板。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的一对炉壁衬各包括保温板壁和砖砌壁，保温板壁由复数枚炉壁衬保温板彼此结合构成并且位于砖砌壁与所述炉壳的炉壳腔的腔壁的长度方向之间，该保温板壁的底部支承在所述炉底衬的边缘部位，砖砌壁由耐火砖砌筑构成，该砖砌壁的底部同样支承在炉底衬的边缘部位，保温板壁以及砖砌壁的上部向上延伸，所述炉顶的长度方向的两侧各同时支承在保温板壁 和砖砌壁的上部；所述上加热棒、下加热棒以及保护气体引入管的两端各支承在所述保温板壁以及砖砌壁上并且探出炉壳朝向外的一侧；所述匣钵输送辊的一端以及另一端在以悬空状态穿过保温板壁和砖砌壁后伸展到炉壳外并且转动地支承在炉壳的外壁上；所述保护气体引入管在所述炉膛内的位置位于所述上加热棒的下方。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的炉壁衬保温板为硅酸铝板；在所述砖砌壁上以纵向状态间隔预留有伸缩缝，在该伸缩缝内填嵌有耐高温棉，并且该耐高温棉为岩棉、玻璃棉或硅酸铝棉。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的上加热棒设置有一上加热棒护套管内，所述的下加热棒设置在一下加热棒护套管内，上加热棒护套管以及下加热棒护套管的两端各依次穿过所述砖砌壁和保温板壁，而中部位于所述炉膛内，在上加热棒的两端各套置有一上加热棒隔热套，该上加热棒隔热套与所述上加热棒护套管的管腔相配合，在下加热棒的两端各套置有一下加热棒隔热套，该下加热棒隔热套与所述下加热棒护套管的管腔相配合。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，在所述保护气体引入管的中部朝向下的一侧以间隔状态开设有用于将所述保护气体喷至所述炉膛内的引入管喷气孔；所述保护气体为氮气、氢气、氮氢混合气体或惰性气体；所述炉壳为碳钢炉壳；所述烟道在所述炉顶上并且在对应于炉膛的各温区的位置以左、中和右等距离间隔分布，在所述炉腔内并且位于各两相邻的所述温区之间各设置有温区隔断梁。

本发明提供的技术方案由于将炉顶的烟道的结构设计成由烟气上引段和烟气引出段组成，并且将烟气引出段成由烟气纵向排出腔以及排烟口组成，将烟气纵向排出腔的下部构成为胶体储存腔，因而由排烟口处的烟气凝结产生的胶体会淌滴至胶体储存腔内，不会从纵向排烟腔淌滴到炉腔内或者滴入处于工作状态的匣钵内而造成对产品的污染；得以确保炉膛的清洁以及确保产品的质量；由于积集于腔体储腔内的胶体可在炉体例行的定期停炉时实施掏挖清除并且清除十分方便。此外，由于窑炉的升温段的废烟气相对较多，因而开创性地在炉体的升温段的底部设置了下排气机构，并且将其接入炉子的排气烟囱总管道可将废烟气及时抽走，增进对升温段处的炉膛的排烟效果。

附图说明

图1为本发明的实施例示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

在下面的描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性或称方位性的概念都是针对图1所处的位置状态为例的，因而不能将其理解为对本发明提供的技术方案的特别限定。

请参见图1和图2，示出了炉壳1，即示出了作为炉体的结构体系的炉壳1，依据专业常识，炉体在长度方向并且从工艺角度分为预热段、升温段、恒温段、降温段和冷却段，等等，因而在图1和图2中虽然主要示出了升温段，但并不会对本领域技术人员理解整个炉子产生困惑；示出了炉底衬2，该炉底衬2沿着前述炉壳1的长度方向设置在炉壳1的炉壳腔的底部；一对炉壁衬3，该对炉壁衬3分别沿着炉壳腔的腔壁的相向一侧的长度方向设置并且分别支承在前述炉底衬2的边缘部位；炉顶4，该炉顶4在对应于前述一对炉壁衬3的长度方向的上部之间的位置设置在前述炉壳腔内并且与一对炉壁衬3的上部配合，由该炉顶4、前述炉底衬2以及前述一对炉壁衬3共同围合的空间构成为炉膛5a，该炉膛5a自一端贯通至另一端，如从左端贯通至右端（图1所示位置状态），在前述炉顶4上并且在对应于炉膛5a的长度方向的各个温区的位置构成有用于将炉膛5a内产生的烟气排出炉膛5a的烟道41；示出了匣钵输送辊5b，该匣钵输送辊5b循着前述炉膛5a的长度方向间隔分布并且两端在分别穿过前述的一对炉壁衬3以及前述炉壳1后转动地支承在炉壳1上，而匣钵输送辊5b的中部位于前述炉膛5a内；示出了沿着炉膛5a的长度方向间隔分布的上加热棒5c和下加热棒5d，该上加热棒5c和下加热棒5d分别位于前述匣钵输送辊5b的上方和下方并且两端在分别穿过前述的一对炉壁衬3后探出前述炉壳1，而中部位于前述炉膛5a内；示出了沿着炉膛5a的长度方向间隔分布的用于向炉膛5a内引入保护气体的保护气体引入管5e，该保护气体引入管5e的两端同样在分别穿过前述的一对炉壁衬3后探出前述炉壳1，而中部位于炉膛5a内。

从图2的示意可知，本实施例示出的炉顶4为圆拱炉顶，但并不表明局限于圆拱炉顶，例如可以以合理的措施改用平炉顶，所谓的平炉顶是指：相对于炉膛5a，炉顶4犹如建筑物的天花板的效应。平炉顶的长处可以使炉膛设计得更宽而有助于提高产能。

依据上面提及的炉膛5a自一端贯通至另一端的说明，可以毫无疑问地确定在图1示出的升温段的炉壳1的左端可以以法兰配接方式并且以积木化效应配接预热段（图中未示出），入料口位于预热段的左端，由预热段预热后才使图2所示的匣钵7载着物料例如锂电池材料进入本发明由图1所示的升温段，而后逐次向右进入上面已提及的恒温段、降温段和冷却段，经冷却后，匣钵7才从冷却段的右端的出料口行出。在各个阶段也有不同的温区，不同温区的烧结温度是相异的。由于前述道理基本上属于专业常识，因而申请人不再赘述。

作为本发明提供的技术方案的技术要点：前述的烟道41包括烟气上引段411和烟气引出段412，烟气上引段411由纵向排烟腔4111和横向过渡排烟腔4112组成，前述的烟气引出段412由烟气纵向排出腔4121和排烟口4122组成，纵向排烟腔4111的下端与前述炉膛5a的上部相通，而纵向排烟腔4111的上端与横向过渡排烟腔4112的一端相衔接并且相通，横向过渡排烟腔4112的另一端与烟气纵向排出腔4121的高度方向的中部一侧衔接并且相通，烟气纵向排出腔4121的下部构成为胶体储存腔41211，排烟口4122构成于烟气纵向排出腔4121的顶部并且探出前述炉壳1的炉壳顶表面，由出自排烟口4122处的烟气凝结产生的胶体淌滴至前述的胶体储存腔41211内。如此烟道结构如实地兑现了申请人在上面的技术效果栏中所述的技术效果。此外，应当能够理解出：整个窑炉自预热段至冷却段即自进料口至出料口这一区域的炉顶4均具有前述结构的烟道41。

在前述炉底衬2上即在炉底衬2的长度方向间隔开设有下烟道21、气槽22和复数组下进气孔23，下烟道21与前述炉膛5a相通，气槽22通过构成于炉底衬2上的通气隙槽24与炉膛5a相通，复数组下进气孔23分别对应于前述气槽22并且上部与气槽22相通，而下部与下进气空间5f相通，该下进气空间5f与外界相通，在炉底衬2的底部并且在对应于下烟道21的位置设置有数量与下烟道21相等的下排气机构6，由该下排气机构6将炉底衬2处于腾空于地坪的状态，并且各两相邻的下排气机构6之间的空间构成为前述的下进气空间5f。下排气机构6仅在窑炉的升温段配置，因为升温段的烟气量大。

相对于图1所示的升温段，本实施例示出了五个下排气机构6、五个下烟道21、五个气槽22和五组下进气孔23，每组下进气孔23的数量有四个，但显然不应受到图示数量的限制，因为如果升温段的温区数量增加（本实施例为五个），那么前述结构的数量也相应增加，反之亦然。

前述下排气机构6包括下排烟道61、下排烟道左隔热板62、下排烟道右隔热板63、下排烟道护壳64、下排烟道通道连接口65和下排烟道支持基础66，下排烟道61位于前述炉底衬2的下方并且与前述的下烟道21相对应，该下排烟道61由上下左右配合的下排烟道砖611围砌构成并且与下烟道21相通，下排烟道左隔热板62设置在下排烟道护壳64与下排烟道砖611的左侧之间，下排烟道右隔热板63设置在下排烟道护壳64与下排烟道砖611的右侧之间，下排烟道支持基础66位于下排烟道砖611的下部与下排烟道护壳64的底部之间，下排烟道通道连接口65在对应于下排烟道61的下排烟道出烟口的位置与下排烟道护壳64固定并且探出下排烟道护壳64，在使用状态下，该下排烟道通道连接口65与烟气引出管路连接，更具体地讲，与窑炉排气烟囱总管道连接，以利将废烟气及时抽走，各两相邻的下排气机构6的下排烟道护壳64之间的空间构成为前述的下进气空间5f，前述下排烟道61远离前述下排烟道通道连接口65的一端由下排烟道接口盖板67封闭。依据上面的说明可知，下排气机构6仅在窑炉的升温段设置。

继续见图1和图2，前述的炉底衬2由炉底衬砖砌筑构成，在本实施例中，前述炉底衬砖以及前述的下排烟道砖611为氧化铝空心球砖，但是如果使用高铝质隔热保温砖、莫来石保温砖或轻质粘土保温砖那么应当视为行将的技术手段而依然属于本发明公开的技术内涵范畴。

前述的下排烟道支持基础66包括下排烟道支持底砖661和防水板662，下排烟道支持底砖661位于防水板662的下方并且以砌制方式铺设即砌设在前述下排烟道护壳64的底部朝向上的一侧，防水板622设置在下排烟道砖611朝向上的一侧，前述的下排烟道61、下排烟道左隔热板62以及下排烟道右隔热板63支承在该防水板662上。

在本实施例中，前述的下排烟道左隔热板62以及下排烟道右隔热板63为硅酸铝隔热板。前述下排烟道护壳64为碳钢护壳。

继续见图1和图2，前述的一对炉壁衬3各包括保温板壁31和砖砌壁32，保温板壁31由复数枚炉壁衬保温板彼此结合构成并且位于砖砌壁32与前述炉壳1的炉壳腔的腔壁的长度方向之间，该保温板壁31的底部支承在前述炉底衬2的边缘部位，砖砌壁32由耐火砖砌筑构成，该砖砌壁的底部同样支承在炉底衬2的边缘部位，保温板壁31以及砖砌壁32的上部向上延伸，前述炉顶4的长度方向的两侧各同时支承在保温板壁 31和砖砌壁32的上部，也就是说，炉顶4与一对炉壁衬3相结合为一个整体，在本实施例中，由于炉顶4为圆拱炉顶，因而由耐火砖砌筑构成，前述烟道41在耐火砖砌筑炉顶4的过程中构成于炉顶4上。如果采用上面已提及的犹如天花板效应的平炉顶，那么炉顶4的材料优选使用轻质材料并且合理地增设优选由氧化铝陶瓷管担当的骨架材料。前述的轻质材料如硅酸铝轻质纤维板与硅酸铝纤维板的组合，后者设置于前者的上部，而氧化铝陶瓷管设置于硅酸铝轻质纤维板内。前述的烟道41以合理措施构成于轻质材料上。

继续见图1和图2，前述上加热棒5c、下加热棒5d以及保护气体引入管5e的两端各支承在前述保温板壁31以及砖砌壁32上并且探出炉壳1朝向外的一侧；前述匣钵输送辊5b的一端以及另一端在以悬空状态穿过保温板壁31和砖砌壁32后伸展到炉壳1外并且转动地支承在炉壳1的外壁上；前述保护气体引入管5e在前述炉膛5a内的位置位于前述上加热棒5c的下方。

在本实施例中，前述的炉壁衬保温板为硅酸铝板；在前述砖砌壁32上以纵向状态间隔预留有伸缩缝321，在该伸缩缝321内填嵌有耐高温棉，并且该耐高温棉在本实施例中采用岩棉，但也可以采用玻璃棉或硅酸铝棉。

前述的上加热棒5c设置有一上加热棒护套管5g内，前述的下加热棒5d设置在一下加热棒护套管5h内，上加热棒护套管5g以及下加热棒护套管5h的两端各依次穿过前述砖砌壁32和保温板壁31，而中部位于前述炉膛5a内，在上加热棒5c的两端各套置有一上加热棒隔热套5i，该上加热棒隔热套5i与前述上加热棒护套管5g的管腔相配合，在下加热棒5d的两端各套置有一下加热棒隔热套5j，该下加热棒隔热套5j与前述下加热棒护套管5h的管腔相配合。

作为优选的方案，在对应于前述上加热棒护套管5g以及下加热棒护套管5h的两端的位置并且位于砖砌壁32上各设置开有护套管让位孔的加热棒支承耐火砖5m，上加热棒护套管5g以及下加热棒护套管5h的两端各穿过加热棒支承火砖5m上的孔。在一对炉壁衬3上中的其中一侧的炉壁衬3上并且在对应于各温区的位置设置用于探知炉膛5a内的相应温区的温度的热电偶8。

由图2所示，在前述保护气体引入管5e的中部朝向下的一侧以间隔状态开设有用于将前述保护气体喷至前述炉膛5a内的引入管喷气孔5k；在本实施例中，由于针对烧结的产品为氮化铝器件及粉体，因此前述保护气体为氮气或者为氮氢混合气体，依据专业常识可知，根据不同的产品及其不同工艺要求，可使用氢气、惰性气体如氩气。甚至可以使用作为反应气体而非保护气体的氧气，例如烧结锂电池正极材料，可使用氧气作为反应气体，促进烧结时的化学反应；常规的电子粉体和电子器件通常使用氮气作为保护气体，保护气体是氢气（还原作用），则通常用于产品的金属化烧结、氧化铝、电子元器件的烧结。前述炉壳1为碳钢炉壳。

优选地，前述烟道41在前述炉顶4上并且在对应于炉膛5a的各温区的位置以左、中和右等距离间隔分布，也就是说相对于一个温区（图1示出了升温段的五个温区），可以对每个温区的炉顶4的顶部以左、中和右的分布状态设置三个烟道，这里所讲的左、中和右是以图2所示的位置状态为例的，如果以图1所处的位置状态，那么称为前、中和后。

由图1所示，在前述炉腔5a内并且位于各两相邻的前述温区之间各设置有温区隔断梁5L。

由于整个窑炉即由于本发明的新型气氛保护窑炉的整个工作过程或称工作原理属于公知技术，因而，申请人不再说明。

综上所述，本发明提供的技术方案弥补了已有技术中的缺憾，顺利地完成了发明任务，如实地兑现了申请人在上面的技术效果栏中载述的技术效果。