STR-RTF220300-11小型水蒸气活化法活化炉为实验室级锂离子电池负极材料（人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硅碳复合料等）的小试/中试水蒸气活化工艺的高温设备。

气氛回转炉适用于金属等材质的粉料、颗粒料在气氛保护中的动态烧结与还原。

主要技术参数

设备名称:实验室回转炉 小型水蒸气活化法活化炉

电炉型号:STR-RTF220300-11

电炉电压:380V

设备功率:6KW

炉胆尺寸:Φ219*300mm(直径*长度)

炉管总长:约1000mm

有效装料量:约1L以下

炉胆材质:SUS310S不锈钢

烧结时间:可根据产品工艺调节

使用气氛:氮气、水蒸气等其它惰性气体

使用方法:通入气氛保护,活化时通水蒸气

额定功率:1100℃(可调节温度)

使用温度:≤1000℃

升温速率:0-15℃每分钟

加热元件:电阻丝

控制精度:±1℃

热电偶:K型

炉腔及保温材料:氧化铝陶瓷纤维

控制方式:可控硅移相调压

报警保护:超温报警保护

温控仪表:程序仪表(可编程)可设置不同的升温时间,恒温时间,自动降温等功能。

气氛控制:设置一路进气系统,气体有气体流量计控制,水蒸气由针阀控制

压力表:可显示正负值

旋转速度:0~8r/min(变频调节)

升降角度:0~20度(电动调节)

注:活性炭活化炉可根据用户要求另行设计制造,更多规格及参数和详细技术方案请来电咨询!

实验室用小型负极材料水蒸气活化炉（5 kg/20 kg）技术方案

一、简介

二、遵循标准

• GB 5959.1-2008《电热装置安全 第1部分：通用要求》
• GB/T 10067.1-2019《电热装置基本技术条件》
• JB/T 6205-2019《实验室回转电阻炉》
• GB/T 13384-2008《机电产品包装通用技术条件》
• 满足高校、电池材料企业实验室安全、环保、CE 相关自检要求

三、主要用途

1. 水蒸气活化：炭材料微孔/介孔结构调控
2. CO₂/水蒸气混合活化：高比表面积碳基载体开发
3. N₂/Ar 保护下的高温烧结（≤1100 ℃）
4. 小试工艺参数优化（温度、时间、水碳比、转速）

四、工作原理

五、主要技术参数

六、标准配置

1. 双层风冷炉壳：Q235 钣金喷塑，表面 <60 ℃
2. 310S 炉管：中间粗两端细，内置扬料板，预氧化处理
3. 含钼铁铬铝电阻丝环形布置，陶瓷纤维模块保温
4. 可控硅移相调压 + 30 段可编程温控仪（带 USB 导出）
5. 齿轮减速电机 + 链传动，转速变频可调
6. 蒸汽发生器（6 kW，29 L 水容积，自动补水/防干烧/漏电保护）
7. 转子流量计 + 针阀，预热环管 200 ℃
8. 旋转接头、O 型氟胶密封圈、机械压紧装置
9. 旋风分离器、水冷盘管、活性炭尾气罐
10. 紧急停止、超温断电、断偶报警、漏电断路器

七、可增选配置

• 真空预抽系统（-0.08 MPa，VRP-1.5 旋片泵 + 真空计）
• 质量流量控制器（MFC）三通道（N₂/CO₂/H₂O）
• 在线氧分析仪（0–1000 ppm，防止爆燃）
• 二级冷凝 + 自动排焦油
• 远程监控模块（RS485/Modbus，PC 端记录）
• 石英观察窗 + 高温摄像头
• 冷却外旋筒（快速出料 <100 ℃）
• 炉内测温取样双功能套管（S 型热电偶）

八、结构特点（详细）

1. 炉管：采用 0Cr25Ni20（310S）整体锻造，壁厚 6–8 mm，高温蠕变强度 ≥ 20 MPa（1000 ℃）。两端缩颈减小轴封直径，降低热传导；4 片 45° 螺旋角扬料板与管壁氩弧满焊，保证 3 年以上寿命。
2. 密封：旋转接头采用石墨 + 氟橡胶复合密封环，轴向弹簧补偿磨损，连续运行 2000 h 泄漏量 < 2 mL/h（水）。
3. 保温：内层 1600 型多晶纤维模块（厚度 200 mm），外层 1260 型纤维毯，热面到壳体 <60 ℃；模块预埋电阻丝沟槽，更换加热元件无需拆炉。
4. 传动：摆线针轮减速机 + 链轮，传动比 1:289，输出扭矩 380 N·m；变频器设有过电流、缺相保护。
5. 蒸汽预热环：Φ6 mm 310S 盘管 8 圈，贴壁布置，保证进入炉内的蒸汽 ≥ 200 ℃，防止冷凝造成局部氧化腐蚀。
6. 尾气冷却：316L 螺旋盘管冷却器，换热面积 0.8 m²，冷却水 25 ℃循环，出口尾气 <80 ℃，保护后置活性炭纤维。

九、易损件与寿命

十、使用寿命

十一、售后质保

1. 自验收合格之日起 12 个月内免费保修（易损件除外）；
2. 接到故障通知 2 h 响应，48 h 内到场；
3. 质保期后仅收取成本费，提供备件清单及市场价；
4. 免费培训 2 名操作人员（≥ 8 h），含工艺调试、安全操作、维护；
5. 提供纸质 + 电子版说明书、PID 图、电气原理图、程序备份。

十二、包装与运输

• 小型：整机木箱全封闭，内衬防潮袋 + 防震泡沫，毛重 ≈ 480 kg，体积 1.6 m³，适用于快递/零担；
• 中型：可拆件简易包裹 + 熏蒸底托，主机缠绕膜防水，电机、仪表独立木盒，毛重 ≈ 750 kg，体积 2.8 m³，顶部设吊装点；
• 唛头标注重心、向上、防雨、防震符号，随机附装箱单、质保卡、合格证。

十三、使用注意事项（含加热元件）

1. 首次使用前 200 ℃×2 h 烘干炉膛，排除吸附水；
2. 310S 炉管必须在空气或水蒸气氛围下完成预氧化（900 ℃×4 h），形成 Cr₂O₃ 保护膜，否则高温水蒸气会加剧晶间腐蚀；
3. 严禁在 <600 ℃ 时通入大量水蒸气，防止冷凝造成电阻丝短路；
4. 升温速率 ≤15 ℃/min，降低炉管热应力；降温 700 ℃ 以上自然冷却，禁止强制风冷；
5. 运行中每 30 min 巡检：电流、电压、密封、尾气温度；发现异常立即停炉；
6. 停机后保持 N₂ 流通至 200 ℃ 以下方可打开炉盖，防止空气回吸爆燃；
7. 蒸汽发生器须使用软水（电导率 ≤20 μS/cm），每周排污一次，防止结垢干烧；
8. 电阻丝表面禁止接触卤素、酸碱蒸汽，若发现脆化、下垂及时更换；
9. 长期不用时，炉管内部放置硅胶干燥剂，每月低速旋转 5 min 防止轴承卡死。

十四、操作方法（标准流程）

1. 准备
   a. 检查水、电、气、冷却水压力 ≥0.2 MPa；
   b. 校准温控仪，确认程序曲线（示例：RT→5 ℃/min→900 ℃→恒温 60 min→自然降温）；
   c. 称量负极前驱体，水分 ≤5 %。
2. 装料
   倾斜炉管 10°，打开给料端盖 → 装入样品 → 密封盖锁紧 → 回零倾斜角。
3. 预抽/置换
   启动真空泵抽至 -0.06 MPa → 充 N₂ 至 0.02 MPa，重复 3 次，设定尾气出口微正压 2-5 mbar。
4. 升温
   设定程序，开启加热；当温度 ≥600 ℃ 启动炉管旋转 3 rpm；900 ℃ 恒温前 10 min 启动蒸汽发生器，预热环管温度 ≥200 ℃。
5. 活化
   恒温 900 ℃ 开始计量水蒸气，控制水碳比 1:1–1.5:1（质量）；恒温时间 30–120 min 视实验需求调整；记录质量流量、电流、炉压。
6. 结束
   关闭蒸汽 → 继续 N₂ 保护 → 自然降温至 200 ℃ → 停炉 → 倾斜 15° → 旋开出料端盖 → 收集样品至惰性气氛手套箱。
7. 清炉
   低速旋转并用 N₂ 吹扫 5 min → 关闭所有电源、水源、气源 → 清洁密封面，涂抹高温防卡剂 → 填写使用记录。

实验室级负极材料水蒸气活化工艺卡片

1. 前驱体准备

• 炭源：椰壳炭粉、蔗糖炭、沥青炭或淀粉炭（Dv50 ≈ 10 µm，干燥 ≤ 80 ℃）。
• 掺杂（可选）：按质量比掺入 3–5 % N/S 源（三聚氰胺、升华硫）。
• 预炭化：Ar 气氛 5 ℃ min⁻¹ 升至 500 ℃，保温 2 h，自然冷却，破碎过筛 200 目。

2. 水蒸气活化系统搭建（实验室版）

3. 活化参数（通用窗口）

4. 后处理

• 酸洗：1 mol L⁻¹ HCl 超声 30 min → 去离子水洗至 pH ≈ 6。
• 干燥：80 ℃ 真空烘箱 12 h。
• 得率：通常 45–65 %（视炭化料灰分与活化度而定）。

5. 表征与性能参考

• BET 比表面：1200–1800 m² g⁻¹（微孔为主，0.4–1.2 nm）。
• 孔容：0.45–0.70 cm³ g⁻¹；平均孔径 1.5–2.2 nm。
• 半电池 (Na) 0.1 C：首次可逆 310 ± 10 mAh g⁻¹，首效 90–92 %

  。

6. 实验室安全提示

• 800 ℃ 水蒸气与炭反应生成 CO + H₂，尾气必须燃烧或室外排放；
• 炉管接口使用石墨垫圈，防止高温漏水；
• 活化结束炉温 > 300 ℃ 时切勿打开法兰，避免空气回吸爆燃。

30 min 快速实验示例（5 g 批次）

1. 称取 5 g 预炭化椰壳炭平铺于石英舟（料层 2 mm）。
2. 管式炉 Ar 200 mL min⁻¹ 扫气 10 min → 5 ℃ min⁻¹ 升至 800 ℃。
3. 切换至 Ar 80 mL min⁻¹ + H₂O 20 mL min⁻¹（鼓泡 170 ℃），保温 45 min。
4. 关闭水蒸气，Ar 单独吹扫，炉冷至室温。
5. 酸洗-干燥，得 ≈ 2.7 g 多孔炭，BET 1510 m² g⁻¹，Na 半电池 0.1 C 放电 315 mAh g⁻¹。

• 多孔硅碳负极：500–700 ℃ 水蒸气 1–6 h，微孔碳基底

  。
• 煤基硬炭：先刻蚀 → 800 ℃ 水蒸气弱活化 → 烃类修复，核壳结构

  。
• 石墨复合负极：800–1000 ℃ 水蒸气 1–3 h 造孔，降低膨胀