三元前驱体回转窑干燥装置

权利要求书： 1.一种三元前驱体回转窑干燥装置，其特征在于：包括，

窑体（100），包括外筒（101）和内筒（102），所述内筒（102）内部形成容置空间（M），外筒（101）和内筒（102）之间形成夹层（N）；

热风加热机构（200），包括热风输入管（201）、热风连接管（202）和热风输出管（203），所述热风输入管（201）伸入窑体（100）的一端，所述热风输出管（203）伸入窑体（100）远离热风输入管（201）的一端，所述热风输入管（201）和热风输出管（203）远离窑体（100）的一端通过热风连接管（202）连通；以及，蒸汽加热机构（300），包括第一蒸汽管（301），第一蒸汽管（301）一端伸入窑体（100）靠近热风输入管（201）的一端并与夹层（N）连通；以及，上料机构（400），上料机构（400）包括进料螺旋（401），进料螺旋（401）的一端穿过窑尾（104）与容置空间（M）连通；

所述蒸汽加热机构（300）还包括旋转接头（304），所述旋转接头（304）设置在窑头（103）所在侧的一端，所述旋转接头（304）包括进气口（304a）和多个出气口（304b），所述出气口（304b）穿过内筒（102）壁与夹层（N）连通，所述第一蒸汽管（301）的一端连接进气口（304a）；

所述上料机构（400）还包括设置在所述内筒（102）靠近窑尾（104）一端的物料挡板（402），所述进料螺旋（401）穿过窑尾（104）和物料挡板（402）与容置空间（M）连通，所述窑尾（104）设置有清料口（104a）；

所述物料挡板（402）固定在所述内筒（102）的端部，其直径小于内筒（102）的直径，少量的物料会随着热风的流动，从物料挡板（402）与内筒（102）之间的空隙流出，落至清料口（104a）。

2.如权利要求1所述的一种三元前驱体回转窑干燥装置，其特征在于：所述窑体（100）包括窑头（103）和窑尾（104），所述内筒（102）内壁设置有多个抄板（105）；

所述热风输入管（201）和第一蒸汽管（301）贯穿窑头（103）伸入窑体（100），所述热风输出管（203）贯穿窑尾（104）伸入窑体（100），所述窑头（103）和窑尾（104）与外筒（101）连接处设置有橡胶压条（108）。

3.如权利要求2所述的一种三元前驱体回转窑干燥装置，其特征在于：所述蒸汽加热机构（300）还包括第二蒸汽管（302）和热交换器（303），所述热交换器（303）设置在热风输入管（201）上，所述第二蒸汽管（302）一端连接第一蒸汽管（301），另一端通过热交换器（303）连接热风输入管（201）。

4.如权利要求3所述的一种三元前驱体回转窑干燥装置，其特征在于：所述热风加热机构（200）还包括引风机（204）、鼓风机（205）和补气阀（206），所述引风机（204）设置于所述热风输出管（203）与热风连接管（202）连接处，所述鼓风机（205）设置于所述热风连接管（202）与热风输入管（201）连接处，所述补气阀（206）设置于所述热风连接管（202）上。

5.如权利要求4所述的一种三元前驱体回转窑干燥装置，其特征在于：还包括下料机构（500），所述下料机构（500）包括螺旋输送机（501），所述螺旋输送机（501）连接窑头（103），所述螺旋输送机（501）上设置有水冷夹套（501a）。

6.如权利要求5所述的一种三元前驱体回转窑干燥装置，其特征在于：所述下料机构（500）还包括第一下料管（502）、第二下料管（503）和关风机（504），所述第一下料管（502）的一端连接窑头（103），另一端连接关风机（504），所述第二下料管（503）的一端连接关风机（504），另一端连接螺旋输送机（501）。

7.如权利要求6所述的一种三元前驱体回转窑干燥装置，其特征在于：所述外筒（101）外壁靠近窑头（103）的一端设置有疏水阀（109），所述疏水阀（109）与夹层（N）连通，所述热风输出管（203）上设置有脉冲除尘器（207），所述热风连接管（202）上设置有水冷冷凝器（208），所述补气阀（206）与空气过滤器（209）连接。

说明书： 一种三元前驱体回转窑干燥装置技术领域[0001] 本发明涉及干燥装置技术领域，特别是一种三元前驱体回转窑干燥装置。背景技术[0002] 三元前驱体材料是烧结三元材料的原材料，是一种镍钴锰的复合物。三元前驱体的干燥是前驱体生产过程中的重要一环，需要将压滤离心后前驱体的含水量从7%附近降低至0.4%以下，以满足前驱体产品的要求。前驱体的干燥目前普遍采用的设备是盘式蒸汽干燥机、热风干燥机等。热风干燥机效能较低。盘式干燥机是在间歇搅拌传导干燥器的基础上，综合了一系列先进技术，经过不断改进而研制开发的一种多层固定空心加热圆形载料盘、转耙搅拌、立式连续的以热传导为主的干燥设备。这种干燥过程，就是将载热体通入各层空心圆盘内，以热传导的方式间接加热盘面上所放置的湿物料，在转动耙叶的刮耙作用下，使不断移动翻滚的物料内的湿份在操作温度下蒸发，其蒸汽随设备尾气排出，从而在设备底部连续地获取合格的干燥成品。前驱体的干燥加热温度按工艺要求需要控制在150℃以下，推荐为120 125℃；否则温度过高将影响前驱体产品的品质。~

[0003] 前驱体干燥效率有三个关键因素。其一、为水分的汽化提高充足的热量；其二、源源不断的提供湿度低于40%的干燥热风空气，吸纳水汽干燥前驱体；其三、前驱体与干燥热风混合，有充足的接触面积，使水分加热后能逃逸出前驱体。[0004] 目前的各种三元前驱体干燥机存在各自的改进空间。例如盘式干燥机将前驱体摊薄为许多层，每一层从下部通过蒸汽加热或通过热风表面加热蒸发水分。前驱体颗粒堆积在一起，只有最上面的颗粒才与空气接触。前驱体中这些颗粒的表面积加起来非常大，远远大于这每一层的面积。若能将前驱体在干燥热风中不断抛洒开来，与干燥热风充分混合，增加前驱体颗粒与热风的接触机会和面积，其前驱体的脱水速度会发生非常显著的提升，以及产能的提升。[0005] 在干燥方式的选择上，主要有热风式干燥和蒸汽式干燥。热风式干燥采用热风作为加热源，前驱体的水分蒸发需要吸收大量热量，例如每小时干燥1吨前驱体，水分从6%干燥到0.3%，每公斤水变为蒸汽吸热量，即汽化热为2250千焦/千克，蒸发60kg的水约需要135000千焦。空气的比热容约为1.0kJ/(kg*K)，每立方热风从120℃降温到100℃释放20kJ的热量，若完全采用120℃的热风加热，135000千焦的热量需要6750立方的热风。前驱体是一种粒径约为10um的微小颗粒物质，在干燥状态下，容易被强风扬起。使用热风回转窑时，限制了回转窑内热风的风力风量。三元前驱体为变价金属的低价化合物，在空气中会被氧化，且干燥温度越高氧化越快，热风温度不宜过高。优质的前驱体磁性异物含量要求在十几个ppb之内，要求极高，过量热风气体接触前驱体，也易造成前驱体的污染，影响产品品质。

基于这些原因，热风干燥方法不适合于大产能情况下的使用。

[0006] 蒸汽式干燥采用蒸汽作为加热源，蒸汽是一种优秀的加热输送介质。120℃高压蒸汽携带大量的热量，从蒸汽变成水每公斤可释放2250千焦的热量。前驱体的温度、湿度影响干燥速度。在相同的前驱体温度、湿度下，前驱体与空气的接触面积大小决定了水分的蒸发量和干燥速度。若前驱体颗粒堆积在一起，则只有最上面的颗粒与空气接触。且前驱体颗粒较小，堆积的越厚重叠就越严重，前驱体接触空气的面积就小，将严重制约了水分的快速蒸发与干燥。因此，只注重高压蒸汽热量的供给也是不够的。[0007] 现有的盘式蒸汽干燥机，采用120℃蒸汽进行加热，每小时可干燥500公斤左右的前驱体。热风干燥机采用120℃热风加热，每小时可干燥200公斤左右前驱体。上述两种单一干燥方式的产量较低。发明内容[0008] 本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。[0009] 鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。[0010] 因此，本发明所要解决的技术问题是解决上述现有技术中采用单一的蒸汽或热风方式对三元前驱体进行干燥，产量较低的问题。[0011] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种三元前驱体回转窑干燥装置，其包括窑体、热风加热机构、蒸汽加热机构上料机构；窑体包括外筒和内筒，所述内筒内部形成容置空间，外筒和内筒之间形成夹层；热风加热机构包括热风输入管、热风连接管和热风输出管，热风输入管伸入窑体的一端，热风输出管伸入窑体远离热风输入管的一端，热风输入管和热风输出管远离窑体的一端通过热风连接管连通；蒸汽加热机构，包括第一蒸汽管，第一蒸汽管一端伸入窑体靠近热风输入管的一端并与夹层连通；上料机构，包括进料螺旋，进料螺旋的一端穿过窑尾与容置空间连通；蒸汽加热机构还包括旋转接头，旋转接头设置在窑头所在侧的一端，旋转接头包括进气口和多个出气口，出气口穿过内筒壁与夹层连通，第一蒸汽管的一端连接进气口；上料机构还包括设置在内筒靠近窑尾一端的物料挡板，进料螺旋穿过窑尾和物料挡板与容置空间连通，窑尾设置有清料口；所述物料挡板固定在所述内筒的端部，其直径小于内筒的直径，少量的物料会随着热风的流动，从物料挡板与内筒之间的空隙流出，落至清料口。[0012] 作为本发明所述一种三元前驱体回转窑干燥装置的一种优选方案，其中：窑体包括窑头和窑尾，内筒内壁设置有多个抄板。热风输入管和第一蒸汽管贯穿窑头伸入窑体，热风输出管贯穿窑尾伸入窑体，窑头和窑尾与外筒连接处设置有橡胶压条。[0013] 作为本发明所述一种三元前驱体回转窑干燥装置的一种优选方案，其中：蒸汽加热机构还包括第二蒸汽管和热交换器，热交换器设置在热风输入管上，所述第二蒸汽管一端连接第一蒸汽管，另一端通过热交换器连接热风输入管。[0014] 作为本发明所述一种三元前驱体回转窑干燥装置的一种优选方案，其中：热风加热机构还包括引风机、鼓风机和补气阀，引风机设置于所述热风输出管与热风连接管连接处，鼓风机设置于所述热风连接管与热风输入管连接处，补气阀设置于所述热风连接管上。[0015] 作为本发明所述一种三元前驱体回转窑干燥装置的一种优选方案，其中：上料机构还包括设置在内筒靠近窑尾一端的物料挡板，进料螺旋穿过窑尾和物料挡板与容置空间连通，窑尾设置有清料口。[0016] 作为本发明所述一种三元前驱体回转窑干燥装置的一种优选方案，其中：还包括下料机构，下料机构包括螺旋输送机，螺旋输送机连接窑头，螺旋输送机上设置有水冷夹套。[0017] 作为本发明所述一种三元前驱体回转窑干燥装置的一种优选方案，其中：下料机构还包括第一下料管、第二下料管和关风机，第一下料管的一端连接窑头，另一端连接关风机，第二下料管的一端连接关风机，另一端连接螺旋输送机。[0018] 作为本发明所述一种三元前驱体回转窑干燥装置的一种优选方案，其中：外筒外壁靠近窑头的一端设置有疏水阀，所述疏水阀与夹层连通，所述热风输出管上设置有脉冲除尘器，所述热风连接管上设置有水冷冷凝器，所述补气阀与空气过滤器连接。[0019] 本发明的有益效果：本发明通过蒸汽和热风两种方式同时对三元前驱体进行加热，且热风循环使用，使产量从蒸汽式加热的每小时最高500公斤提升至每小时2 3吨，并且~环保低污染。

附图说明[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：[0021] 图1为第一个实施例中窑体的剖视图。[0022] 图2为第一、二、三个实施例的整体结构图。[0023] 图3为第二个实施例的结构图。[0024] 图4为第三个实施例的结构图。[0025] 图5为图2中A的局部结构图。具体实施方式[0026] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。[0027] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。[0028] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。[0029] 实施例1[0030] 参照图1、2、5，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种三元前驱体回转窑干燥装置，包括窑体100、热风加热机构200和蒸汽加热机构300。窑体100包括外筒101和内筒102，内筒102内部形成容置空间M，外筒101和内筒102之间形成夹层N。由于铁、镍等物质对前驱体品质影响很大，前驱体产品对该类杂质含量要求很高。内筒102及空心抄板105均采用钛材料物质，外筒101则采用不锈钢等其它材料制成。热风加热机构200包括热风输入管

201、热风连接管202和热风输出管203，热风输入管201伸入窑体100的一端，所述热风输出管203伸入窑体100远离热风输入管201的一端，所述热风输入管201和热风输出管203远离窑体100的一端通过热风连接管202连通。蒸汽加热机构300包括第一蒸汽管301，第一蒸汽管301一端伸入窑体100靠近热风输入管201的一端并与夹层N连通。夹层N的两端封闭，其中通过第一蒸汽管301通入蒸汽，用于加热容置空间M中的物料。热风输入管201中通入热风，热风进入容置空间M，用于干燥物料，并且热风能够循环使用。图2中的箭头方向表示热风和蒸汽的流向。

[0031] 进一步地，窑体100包括窑头103和窑尾104，窑头103和窑尾104内部中空，远离窑体100的一端封闭。窑体100倾斜设置，角度约为3°，窑头103一端低，窑尾104一端高。内筒102内壁设置有多个抄板105。抄板105能够使窑体100在旋转过程中将物料不断扬起，使其均匀分布在容置空间M内，并增大与热风的接触面积，提高干燥效率。热风输入管201和第一蒸汽管301贯穿窑头103伸入窑体100，热风输出管203贯穿窑尾104伸入窑体100，窑头103和窑尾104与外筒101连接处设置有橡胶压条108，如图5所示。在窑体100转动过程中，窑头103和窑尾104是固定的，橡胶压条108用于密封，防止热风泄漏。

[0032] 进一步地，蒸汽加热机构300还包括第二蒸汽管302和热交换器303，热交换器303设置在热风输入管201上，第二蒸汽管302一端连接第一蒸汽管301，另一端通过热交换器303连接热风输入管201。第二蒸汽管302中的蒸汽进入热交换器303，将空气加热形成热风。

[0033] 进一步地，热风加热机构200还包括引风机204、鼓风机205和补气阀206，所述引风机204设置于所述热风输出管203与热风连接管202连接处，所述鼓风机205设置于所述热风连接管202与热风输入管201连接处，所述补气阀206设置于所述热风连接管202上。引风机204和鼓风机205驱动热风在回转窑内循环运动，补气阀206用于将外界的空气引入热风输入管201，作为热风的来源。

[0034] 进一步地，蒸汽加热机构300还包括旋转接头304，旋转接头304设置在回转窑内窑头103所在侧的一端，旋转接头304包括进气口304a和多个出气口304b，出气口304b穿过内筒102壁与夹层N连通，第一蒸汽管301的一端连接进气口304a。[0035] 实施例2[0036] 参照图2、3，为本发明第二个实施例，图3中窑尾104与窑体100爆炸显示。该实施例基于第一个实施例，区别特征在于，还包括上料机构400，上料机构400包括进料螺旋401，进料螺旋401的一端穿过窑尾104与容置空间M连通。进料螺旋401用于将物料输送至窑体101内。[0037] 进一步地，上料机构400还包括设置在内筒102靠近窑尾104一端的物料挡板402，进料螺旋401穿过窑尾104和物料挡板402与容置空间M连通，窑尾104设置有清料口104a。物料挡板402固定在内筒的端部，其直径小于内筒的直径，物料挡板402用于防止容置空间M中的物料流到窑尾104。[0038] 实施例3[0039] 参照图2、4，为本发明第二个实施例，该实施例基于第一个实施例，区别特征在于，还包括下料机构500，下料机构500包括螺旋输送机501，螺旋输送机501连接窑头103，螺旋输送机501上设置有水冷夹套501a。螺旋输送机501用于将干燥后的物料输送至外部。水冷夹套501a中通入流水，用于冷却物料。[0040] 进一步地，下料机构500还包括第一下料管502、第二下料管503和关风机504，所述第一下料管502的一端连接窑头103，另一端连接关风机504，所述第二下料管503的一端连接关风机504，另一端连接螺旋输送机501。关风机504能够保证在卸料的同时，避免窑体100内部的热风泄漏，也避免外部的空气进入窑体100。[0041] 进一步地，外筒101外壁靠近窑头103的一端设置有疏水阀109，疏水阀109与夹层N连通，热风输出管203上设置有脉冲除尘器207，热风连接管202上设置有水冷冷凝器208，补气阀206与空气过滤器209连接。由于蒸汽在加热过程中，会汽化产生大量水，疏水阀109用于将夹层N中的水排出。脉冲除尘器207用于收集热风中携带的少量物料，水冷冷凝器208用于冷却热风，使热风中的水分冷凝后排出。[0042] 工作原理如下，外部的空气通过补气阀206进入热风连接管202，在鼓风机205的作用下，空气向窑头103的方向流动。外部的蒸汽进入第一蒸汽管301，一部分蒸汽通过旋转接头304进入夹层N，同时，另一部分蒸汽通过第二蒸汽管302进入热交换器303，将空气加热形成热风。热风的温度控制在120 130℃，温度过高将加速三元前驱体的氧化，影响前产品品~质，温度偏低影响干燥速度、降低产能。热风继续向窑头103的方向流动，进入容置空间M。物料从进料螺旋401进入容置空间M。窑体101在外部转动轮支撑下以每分钟5圈左右的速度转动。在抄板105的作用下，容置空间M中的物料在内筒102壁及抄板105的带动下转动，在转到

90°以后，在重力的作用下开始往下跌落。物料从空心抄板105跌落时，除了重力引起的下落运动，还同时还沿着抄板105的指向方向惯性运动，造成物料在跌落时撒散开来，散落下来物料与干燥热风进行了良好的接触，吸收了热量带走了潮气水分。容置空间M前驱体的松装密度约为1.5g/cm3，比重大运动惯性大。

[0043] 干燥后的物料进入窑头103后，通过第一下料管502进入关风机503。关风机起到隔绝气体的作用，将物料通过第二下料管503进入螺旋输送机501。[0044] 少量的物料会随着热风的流动，从物料挡板402与内筒102之间的空隙流出，落至清料口104a。定期打开清料口104a，将其中收集的物料取出，重新放入进料螺旋401。另有少量物料会随着热风进入热风输出管203，脉冲除尘器207将热风中夹杂的物料收集起来。水冷冷凝器208使热风中的水蒸气冷凝，排除装置外。冷却后的热风通过热风连接管202，再次流入热风输入管201，实现热风的循环使用。[0045] 热风流量由鼓风机205和引风机204控制，对于干燥产能和效果有重要意义。热风流量的设计与分析如下。[0046] 出口处的热风温度：在标准大气压下水的沸点是100℃。在升温到100℃后，潮湿前驱体水分会汽化吸热，温度不再升高。出风口处的热风温度应在100℃以下，设为100℃。[0047] 出口处的热风湿度：由于水分汽化吸热作用，为保证良好的蒸发效率，相对湿度应低于40%。湿度为40%的一立方100℃的空气含水量约为237g，常温下空气的本身含水量每立方低于50g，即每立方热风空气能从回转窑中带走约237?50=187g的水分。[0048] 热风流量：若每小时干燥1吨含水率6%的前驱体，其含水量约60kg，即60000g的水。每立方热风可蒸发掉187g水分，蒸发60kg的水大约需要320立方的热风空气；若每小时干燥2吨前驱体，则需要每小时2*320=640立方流量的热风流量。[0049] 干燥产能的设计与分析：[0050] 在回转窑干燥前驱体过程中，水分的汽化吸收了大部分的热量，下面就以汽化热来估计干燥产能的设计与分析。[0051] 为简化复杂的计算，将模型简化为炉体温度为120℃，在一定的时间内，100℃的前驱体被回转窑平均加热到110℃，随后将前驱体抛洒扬起。在抛洒过程中水分汽化快速蒸发，而水分汽化吸收热量，引起前驱体又降温到100℃。降温后的前驱体再此被加热┅。回转窑的炉壁温度为120℃，控制前驱体的摊薄厚度，使得前驱体可在30秒内温度平均从100℃加热到110℃。为方便计算，等效为前驱体每小时被加热—蒸发降温循环了120次。设回转窑内有1吨前驱体，前驱体的比热容设为0.3kJ/kg，则每小时回转窑向前驱体的传递热量约为：[0052] A、每次前驱体被加热吸收的热量[0053] =被加热前驱体的质量*前驱体的比热容*温度变化量[0054] =1000*0.3*10[0055] =3000千焦[0056] B、控制前驱体的摊薄厚度，使得前驱体可在30秒内从100℃加热到110℃，化简成每小时加热了120次，每次从100℃升温到120℃。[0057] C、每小时交换的总热量[0058] =每小时前驱体被加热次数*每次加热获得的热量[0059] =3000*120[0060] =360000（千焦）[0061] 大约每2250千焦可汽化1公斤的水，360000千焦可汽化水的重量为：[0062] 360000/2250=160kg[0063] 设前驱体含水量为6%，则160kg的水对应于每小时可干燥2吨以上前驱体。[0064] 重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。[0065] 此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征）。[0066] 应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。[0067] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。