1.一种分段冷却系统，包括第一冷却段(4)和第二冷却段(6)，所述第一冷却段(4)与所述第二冷却段(6)相连，其特征在于：所述第一冷却段(4)上设有外循环冷却装置(42)，所述外循环冷却装置(42)包括排风机(422)、第一排气管道(421)、进气管道(423)和冷却夹套(424)，所述第一排气管道(421)的一端与所述排风机(422)相连，所述第一排气管道(421)的另一端与所述冷却夹套(424)连通，所述进气管道(423)与所述冷却夹套(424)连通，所述冷却夹套(424)设置在所述第一冷却段(4)内，所述第二冷却段(6)上设有内循环冷却装置(62)，所述内循环冷却装置(62)包括第二排气管道(621)和换热器(622)，所述第二排气管道(621)的一端与所述第二冷却段(6)连通，所述第二排气管道(621)的另一端与所述第二冷却段(6)连通。
2.根据权利要求1所述的分段冷却系统，其特征在于：
所述第一冷却段(4)内设有第一水冷管(41)，所述第一水冷管(41)设置在所述第一冷却段(4)的上、下部，所述第二冷却段(6)内设有第二水冷管(62)，所述第二水冷管(62)设置在所述第二冷却段(6)的上、下部。
3.根据权利要求1所述的分段冷却系统，其特征在于：
所述内循环冷却装置(62)还包括阀门(625)、流量风机(623)和送风管道(627)，所述阀门(625)设置在所述换热器(622)的进气端，所述流量风机(623)的一端与所述换热器(622)相连，所述流量风机(623)的另一端经由所述送风管道(627)与所述第二冷却段(6)相连。
4.根据权利要求3所述的分段冷却系统，其特征在于：
所述内循环冷却装置(62)还包括第一温度传感器(624)和第二温度传感器(626)，所述第一温度传感器(624)设置在所述换热器(622)的进气端，所述第二温度传感器(626)设置在所述换热器(622)的出气端。
5.根据权利要求3所述的分段冷却系统，其特征在于：
所述换热器(622)采用水冷换热，所述换热器(622)上设有进水口和出水口。
6.根据权利要求3所述的分段冷却系统，其特征在于：
所述流量风机(623)采用变频控制。
7.根据权利要求3所述的分段冷却系统，其特征在于：
所述送风管道(627)连接到所述第二冷却段(6)的下部。
8.根据权利要求1-7任一项所述的分段冷却系统，其特征在于：
还包括换气段(5)，所述换气段(5)设置在所述第一冷却段(4)和所述第二冷却段(6)之间。
9.根据权利要求8所述的分段冷却系统，其特征在于：
所述换气段(5)包括换气室(51)、第一密封闸门(52)和第二密封闸门(53)，所述换气室(51)的一端与所述第一冷却段(4)连通，所述换气室(51)的另一端与所述第二冷却段(6)连通，所述第一密封闸门(52)设置在所述换气室(51)与所述第一冷却段(4)之间，所述第二密封闸门(53)设置在所述换气室(51)与所述第二冷却段(6)之间，所述换气室(51)上设有进气口和排气口。
10.一种窑炉，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的分段冷却系统、升温段(1)、保温段(2)、缓冷段(3)、入口置换室(8)和出口置换室(7)，所述入口置换室(8)与所述升温段(1)相连，所述升温段(1)与所述保温段(2)相连，所述保温段(2)与所述缓冷段(3)相连，所述缓冷段(3)与所述分段冷却系统相连，所述分段冷却系统与所述出口置换室(7)相连。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及锂电材料烧成技术领域，具体涉及一种分段冷却系统及窑炉。
背景技术
[0002]随着新能源技术的发展，锂电池在生产和生活中得到广泛地应用，锂电池的正、负极材料，如三元锂电池和磷酸铁锂电池的正极材料和石墨类电池的负极材料，在生产时需要经过窑内烧结工序来烧成，为了提升窑炉内锂电材料的产量，主要采用以下两种方式：其一，提高匣钵的装载量，如增加装钵量或者将单层匣钵的摆放变成两层、三层或多层;其二、缩短烧结材料后的冷却时间，加快烧制产品的出炉效率。以上两种提高产量的方式都要用到窑炉内的快速冷却装置，现有窑炉内的高温氛围多使用翅片管水冷的方式及将冷却区头部的高温氛围气体通过密封管道及风机抽出到炉外后再进行水冷换热，待氛围温度下降后打重新打入到冷却区末端，实现氛围的循环冷却，然而在进行氛围循环时加大冷却区抽出的高温氛围的气量，会使炉内的压力出现较大波动，高温区的热量会在压力的作用下往冷却区流动，冷却困难，同时抽吸时压力的不稳，会降低烧结产品的一致性;另外高温的氛围气体对炉外管道的密封及循环风机的密封性能要求较高，管道泄漏空气会混入到风机和管道造成炉内氧含量增加，导致磷酸铁锂和石墨负极材料出现氧化，还会对装载物料的石墨匣钵造成氧化，现需要一种能够快速进行冷却的窑炉以解决上述问题。
发明内容
[0003]本发明的目的之一是提供一种分段冷却系统，解决了现有冷却系统在抽吸热氛围时会造成炉内压力波动大以及氛围循环换热时结构密封要求高的问题。
[0004]为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
[0005]一种分段冷却系统，包括第一冷却段和第二冷却段，所述第一冷却段与所述第二冷却段相连，所述第一冷却段上设有外循环冷却装置，所述外循环冷却装置包括排风机、第一排气管道、进气管道和冷却夹套，所述第一排气管道的一端与所述排风机相连，所述第一排气管道的另一端与所述冷却夹套连通，所述进气管道与所述冷却夹套连通，所述冷却夹套设置在所述第一冷却段内，所述第二冷却段上设有内循环冷却装置，所述内循环冷却装置包括第二排气管道和换热器，所述第二排气管道的一端与所述第二冷却段连通，所述第二排气管道的另一端与所述第二冷却段连通，根据高温的高低分段冷却匣体内的锂电正、负极材料可以通过增压冷空气来加快冷却的速率，防止外部的空气混入到炉内导致材料氧化而影响到材料性能。
[0006]进一步的，所述第一冷却段内设有第一水冷管，所述第一水冷管设置在所述第一冷却段的上、下部，所述第二冷却段内设有第二水冷管，所述第二水冷管设置在所述第二冷却段的上、下部，用于组合冷却方式来加快冷却效率。
[0007]更进一步的，所述内循环冷却装置还包括阀门、流量风机和送风管道，所述阀门设置在所述换热器的进气端，所述流量风机的一端与所述换热器相连，所述流量风机的另一端经由所述送风管道与所述第二冷却段相连，用于控制内循环氛围的流量，达到快速循环降温的作用。
[0008]优选的，所述内循环冷却装置还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述换热器的进气端，所述第二温度传感器设置在所述换热器的出气端，根据炉内温度控制循环的氛围的流量，用于准确控制炉内温度。
[0009]更优选的，所述换热器采用水冷换热，所述换热器上设有进水口和出水口，使用成本低，换热效率高。
[0010]更优选的，所述流量风机采用变频控制，流量控制准确且节能。
[0011]更优选的，所述送风管道连接到所述第二冷却段的下部，加快氛围的循环的效率。
[0012]进一步的，还包括换气段，所述换气段设置在所述第一冷却段和所述第二冷却段之间，用于防止不同段之间的热氛围和气流压力的相互影响。
[0013]更进一步的，所述换气段包括换气室、第一密封闸门和第二密封闸门，所述换气室的一端与所述第一冷却段连通，所述换气室的另一端与所述第二冷却段连通，所述第一密封闸门设置在所述换气室与所述第一冷却段之间，所述第二密封闸门设置在所述换气室与所述第二冷却段之间，所述换气室上设有进气口和排气口，用于隔离不同段以及防止空气渗入后影响产品的性能质量。
[0014]本发明的目的之二是提供一种窑炉，解决了现有窑炉烧制锂电正、负极材料时生产效率低的问题。
[0015]为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
[0016]一种窑炉，包括所述的分段冷却系统、升温段、保温段、缓冷段、入口置换室和出口置换室，所述入口置换室与所述升温段相连，所述升温段与所述保温段相连，所述保温段与所述缓冷段相连，所述缓冷段与所述分段冷却系统相连，所述分段冷却系统与所述出口置换室相连，提高了匣钵内锂电正、负极材料的冷却效率，从而这到提高产量的目的。
[0017]本发明的有益效果为：
[0018](1)该分段冷却系统上设有第一冷却段和第二冷却段，在第一冷却段上设有外循环冷却装置，在第二冷却段上设有内循环冷却装置，外循环冷却装置通过从外部获取冷却空气输入到第一冷却段内壁中的冷却夹套，由冷却夹套与第一冷却段内的高温氛围进行热交换完成快速冷却，且保证炉内氛围的性质的稳定，内循环冷却装置将第二冷却段内的热氛围抽出由换热器排出热量后再输入到第二冷却段内，实现内循环换热从而降温，可以通过加大抽风压力提高换热的效率，第一冷却段内的高温氛围在300℃以上，通过与外部空气快速换热实现快速降温，第二冷却段内的高温氛围在300℃以下，通过内循环通过换热器完成降温，同时防止外部空气进入到炉内对匣钵和锂电正、负极材料造成氧化，通过分段对产品进行冷却，提高了单次的装匣量并缩短了产品的冷却时间，从而提高了产品烧结的效率。
[0019](2)该分段冷却系统在第一冷却段和第二冷却段之间设有换气段，换气段内设置分别连接两段的两扇密封闸门，将换气段与第一冷却段或第二冷却段分隔开，可以稳定各段内的气体氛围，防止两边不同温度的氛围和压力之间的相互影响，由换气段通往惰性气体进行换气起到一定的冷却作用，还能防止密封失效混入的空气与烧成的产品发生氧化反应，降低产品的成品率。
[0020](3)该窑炉在缓冷段连接分段冷却系统，由分段冷却系统根据温度的高低对炉内的烧成产品进行分段冷却，提高冷却效率的同时，降低了对管道密封的要求，第一冷却段和第二冷却段内的压力稳定且冷却效率高，提高了装钵量，生产效率和成品率高。
附图说明
[0021]图1为本发明提供的分段冷却系统的结构组成图;
[0022]图2为本发明提供的窑炉的结构组成图;
[0023]图3为本发明提供的升温段的剖面结构图;
[0024]图4为本发明提供的匣钵阵列的示意图。
[0025]附图标记：
[0026]1、升温段;11、排烟装置;111、排烟管道;112、排烟风机;2、保温段;3、缓冷段;4、第一冷却段;41、第一水冷管;42、外循环冷却装置;421、第一排气管道;422、排风机;423、进气管道;424、冷却夹套;5、换气段;51、换气室;52、第一密封闸门;53、第二密封闸门;6、第二冷却段;61、第二水冷管;62、内循环冷却装置;621、第二排气管道;622、换热器;623、流量风机;624、第一温度传感器;625、阀门;626、第二温度传感器;627、送风管道;7、出口置换室;8、入口置换室;9、匣钵阵列;101、炉壳;102、保温层;103、输送辊;104、密封腔;105、气体入口;106、加热装置;107、保护层。
具体实施方式
[0027]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]实施例一
[0029]如图1-图4所示，本实施例公开了一种分段冷却系统，包括第一冷却段4和第二冷却段6，第一冷却段4与第二冷却段6相连，第一冷却段4上设有外循环冷却装置42，外循环冷却装置42包括排风机422、第一排气管道421、进气管道423和冷却夹套424，第一排气管道421的一端与排风机422相连，第一排气管道421的另一端与冷却夹套424连通，进气管道423与冷却夹套424连通，冷却夹套424设置在第一冷却段4的内，第二冷却段6上设有内循环冷却装置62，内循环冷却装置62包括第二排气管道621和换热器622，第二排气管道621的一端与第二冷却段6连通，第二排气管道621的另一端与第二冷却段6连通，外部的冷空气由进气管道423进入到冷却夹套424，冷却空气经由冷却夹套424与炉内的热氛围进行热量交换，将热氛围的热量吸收后经由第一排气管道421被排风机422抽出排放，实现快速降温，内循环冷却装置62由第二排气管道621将炉内的热氛围吸入到换热器622，由换热器622将热氛围的热量转移，降温后的氛围再次送入到炉内，通过连续内循环实现降温，在降温的同时防止空气泄漏到炉内对产品和匣钵造成氧化，提高了产品的成品率，通过第一冷却段4和第二冷却段6分别对产品进行降温，两段之间由密封结构分隔开，防止不同温度的氛围之间相互影响，以及防止抽吸空气的压力波动对产品造成影响，提高了产品的质量和成品率。
[0030]其中，第一冷却段4的温度在300℃以上，第二冷却段6的温度在不高于300℃，根据温度的不同采用不同降温装置，在一定温度下时，通过增压内循环氛围的方式，极大地提高了降温的效率，冷却夹套424在布置在炉壁或者贴近窑炉的内壁布置，减少空间占用，为装载足够匣钵留出空间。
[0031]进一步地，第一冷却段4内设有第一水冷管41，第一水冷管41设置在第一冷却段4的上、下部，第二冷却段6内设有第二水冷管61，第二水冷管61设置在第二冷却段6的上、下部，第一水冷管41和第二水冷管61均是翅片式水冷管，通过向第一水冷管41和第二水冷管61冷却水与炉内的热氛围完成换热降温，提高炉内的降温效率。
[0032]优选地，内循环冷却装置62还包括阀门625、流量风机623和送风管道627，阀门625设置在换热器622的进气端，流量风机623的一端与换热器622相连，流量风机623的另一端经由送风管道627与第二冷却段6相连，阀门625是电动阀，用于控制内循环热氛围的流量，流量风机623用于主动控制风量，从而保证降温的程度和效率，在第二冷却段6内由内循环进行抽风换热，整个循环系统全封闭，可以加大对炉内氛围的抽气循环量，从而达到快速降温的作用，内循环的方式压力波动小且不会吸入外部的空气，降温的效率极高。
[0033]优选地，内循环冷却装置62还包括第一温度传感器624和第二温度传感器626，第一温度传感器624设置在换热器622的进气端，第二温度传感器626设置在换热器622的出气端，用于分别监控进入到换热器622的氛围温度以及排出换热器622的氛围温度，准确地控制第二冷却段6的温度变化，保证产品冷却符合要求，提高产品的成品率和质量。
[0034]更优选地，换热器622采用水冷换热，换热器622上设有进水口和出水口，换热器622由外部通入的冷却水带走炉内热氛围的热量，采用水冷换热降温的效率高且不易混入空气到炉内。
[0035]更优选地，流量风机623采用变频控制，变频控制可以准确的调节氛围的循环流量，实现准确的温度控制。
[0036]更优选地，送风管道627连接到第二冷却段6的下部，经过换热的氛围由第二冷却段6送入使炉内的温度下降，氛围吸热再由处于上部的第二排气管道621送入到换热器622降温，循环流畅，降温的效率高。
[0037]进一步地，还包括换气段5，换气段5设置在第一冷却段4和第二冷却段6之间，换气段5与第一冷却段4和第二冷却段6之间均设有密封结构，使得第一冷却段4和第二冷却段6之间分隔开，防止不同温度的氛围和不同压力之间相互影响，降低产品的质量。
[0038]更进一步地，换气段5包括换气室51、第一密封闸门52和第二密封闸门53，换气室51的一端与第一冷却段4连通，换气室51的另一端与第二冷却段6连通，第一密封闸门52设置在换气室51与第一冷却段4之间，第二密封闸门53设置在换气室51与第二冷却段6之间，换气室51上设有进气口和排气口，用于通入惰性气体置换掉炉内的氛围，降低温度并排出可能出现的空气，防止产品在降温过程中过度氧化，第一密封闸门52和第二密封闸门53用于分隔使用，防止热氛围在不同段之间传递，影响产品的快速烧成。
[0039]实施例二
[0040]参见图2和图3，本实施例还公开了一种窑炉，包括的分段冷却系统、升温段1、保温段2、缓冷段3、入口置换室8和出口置换室7，入口置换室8与升温段1相连，升温段1与保温段2相连，保温段2与缓冷段3相连，缓冷段3与分段冷却系统相连，分段冷却系统与出口置换室7相连。
[0041]参见图4，在窑炉内设有辊道，匣钵堆放在辊道，由辊道带动匣钵向前移动完成材料烧结，为了提高窑炉的处理量，匣钵按堆叠为多层和多列的匣钵阵列9，以最大化利用窑炉内的空间，提高生产效率。
[0042]优选地，升温段1和保温段2内均设有加热装置106，加热装置106上设有保护层107，加热装置106是电加热元件，保护层107是石英管壳，采用电加热可以减少炉内烟气和准确地控制炉内的烧结温度，提高了产品的烧结质量。
[0043]优选地，窑炉包括炉壳101，在炉壳101的内壁上设有保温层102，在炉壳101内设有输送辊103，用于运输匣钵，在匣钵的上、下方设有加热装置106，用于多向加热匣钵内的材料，提高加热效率，在输送辊103的两端设有传动装置，传动装置处于密封腔104中，在密封腔104上设有气体入口105，通过气体入口105输入惰性气体，对传动装置及输送辊103的端部进行保护，防止外部空气进入到炉内影响到电极正、负极材料的烧结质量。
[0044]优选地，在升温段1的顶部设有排烟装置11，排烟装置11包括排烟管道111和排烟风机112，排烟管道111的一端与排烟风机112相连，另一端与升温段1的内部连通，用于主动排出电极正、负极材料烧结时产生的烟气，防止烟气影响到烧结质量。
[0045]该窑炉的工作过程如下：
[0046]匣钵堆叠成匣钵阵列9进入到入口置换室8，经入口置换室8排出空气后由辊道输送到升温段1进行加热，加热到一定程度后匣钵阵列9进入到保温段2进行保温，保温完成后匣钵阵列9移动到缓冷段3进行冷却，再由缓冷段3进入到第一冷却段4由外部冷却空气经过冷却夹套424与炉内的热氛围由非接触的热传导进行换热降温，当炉内温度下降到一定程度后，匣钵阵列9经第一密封闸门52进入到换气室51，在换气室51封闭后充入氮气进行换气，换气完成后匣钵阵列9移动到第二冷却段6内由炉内热循环经换热器622内循环进行换热，保证锂电正、负极材料烧结工序压力波动小且降温迅速，随后再匣钵阵列9进入经出口置换室7移动到外部，完成整体烧结工序。
[0047]根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对于本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
说明书附图(4)
