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| 鋰電正極材料磷酸鐵鋰氣氛輥道爐的設(shè)計細節(jié) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 作者：87569388 來源：江蘇前錦爐業(yè)設(shè)備有限公司 時間：2016/5/11 點擊：3492 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
江蘇前錦爐業(yè)設(shè)備有限公司 黃俊杰
關(guān)鍵詞：磷酸鐵鋰 磷酸鐵 鋰電正極材料 窯爐 推板爐 輥道爐 氣氛爐
該設(shè)備設(shè)計用于鋰電池磷酸鐵鋰正極材料在氮氣氣氛下的燒結(jié)及熱處理工藝，具體說明如下：
一、用戶需求
1） 燒結(jié)材料：磷酸鐵鋰正極材料；
2） 材料特性：粉體，燒失率20%；
3） 匣缽規(guī)格：320×320×160mm；
4） 工藝時間：Rt-720℃（4h），720℃保溫（6-8h），720℃-60℃（7h）；
5） 工作溫度：最高950℃，長期750℃；
6） 爐膛氣氛：氮氣；
7） 四列單層；
二、設(shè)計計算
1） 工藝參考時間：17h；
2） 單缽產(chǎn)量：12×80%=9.6kg/b；
3） 傳動速度：30000/17=1764 mm/h；
4） 每小時出缽：1764/320×4=22b/h；
5） 日產(chǎn)量：22×9.6×24=5t/d；
6） 區(qū)域劃分：
表1 爐體結(jié)構(gòu)計算表
三、技術(shù)指標(biāo)與基本配置
產(chǎn)品型號：RDGN520-9
額定溫度：950℃；工作溫度：750℃
爐口尺寸（輥道上表面到爐頂）：1400×200mm；
有效承載高度：200mm；
匣缽尺寸：320×320×160mm（客戶自備）；
主傳動：碳化硅輥道（輥棒規(guī)格Φ35mm，輥棒間距78mm）；
進出口傳動：金屬軸陶瓷輥道；
主傳輸速度：500～2500mm/h，變頻調(diào)速，數(shù)字顯示；
加熱元件：石英內(nèi)穿絲管；
燒結(jié)氣氛：氮氣；
氣路組成：13路進氣，1路排氣，進口置換室排氣煙囪匯總到爐膛排氣；
表2 氣氛位置狀態(tài)表
排膠處理：加熱保溫，防止冷凝回滴；
冷卻方式：鋼制水冷套；
爐體結(jié)構(gòu)劃分：進口過渡區(qū)：2500mm
加熱區(qū)：15000mm（833*6+2500*3+1667+833）
降溫區(qū)：2500mm
水冷區(qū)：10000mm
爐體總長：30000mm
進口氣室：1800mm
出口氣室：1800mm
進口平臺：500mm（有動力）
出口平臺：1000mm（無動力）
控溫穩(wěn)定度：±1℃
爐膛溫度均勻度：±3℃（恒溫區(qū)700℃，檢測方法：每5m爐體預(yù)留單排4個熱偶檢測孔）
溫區(qū)個數(shù)：11個
控溫點數(shù)：11點（每溫區(qū)中點控溫，左右2點測溫，比例輸出）+1點（煙囪加熱）
報警保護：超溫、斷偶、速度、缽位、氧含量、氣壓等聲光報警保護（指示燈指示）；
斷棒指示：機械棒位指示，端頭玻璃窗人工觀測
表面溫升：＜35℃
出料料溫（正常裝料量情況下）：＜60℃
最大功率：372.6kw+16kw=388.6kw
典型保溫功率：≤200Kw（正常工藝）
工作壓力：0.2-0.4Mpa；
氣氛耗量：工作壓力下氮氣最大耗量：230m3/h，常用150m3/h
爐膛壓力監(jiān)測：爐體共1點在爐膛前部。
氧含量控制：（滿缽空載熱態(tài)）
表3 氧含量狀態(tài)表
氧含量檢測方式：6點（進出口2點、爐膛3點、水冷1點），二位三通閥巡檢；
冷卻水量：15-18m3/h；
進水溫度：≤30℃；
進水壓力：0.15-0.2Mpa；
回水壓力：無壓回水；
電源：3相5線，380/220VAC，50Hz；
重量：約30000Kg（不含循環(huán)線）
安裝尺寸：35100mm×4500m×1920mm（不含控制柜）
四、總體技術(shù)說明
整個窯爐主要分為四大部分，即窯體、氣氛控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)。
4.1 窯體設(shè)計
設(shè)備總長33.6m，爐體長30m，分成過渡、加熱、降溫和冷卻區(qū)。爐膛內(nèi)輥道采用碳化硅制品，進出口輥道采用金屬軸陶瓷輥道，延長輥道壽命和均勻磨損。爐體外密封設(shè)計，保證燒成氣氛要求。
采用上下加熱，左中右3點比例控制，分別檢測控制爐膛寬度的左中右三個區(qū)域，實現(xiàn)溫度高均勻性，采用鐵鉻鋁合金加熱絲，高表面負(fù)荷，高電阻率，高壽命。
過渡區(qū)長2.5m，為自然過渡區(qū)，不布置加熱元件。加熱區(qū)長15m，布置11個溫區(qū)。功率分布如下表：
表4 溫區(qū)功率分布表
進出口置換采用直插式鋼板閘結(jié)構(gòu)，通過多級置換建立工藝氣氛，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，無需更換密封件。置換腔內(nèi)安裝多道耐火布簾，能有效阻止熱能從進出爐口的散失。圖
爐膛側(cè)壁噴涂柔性陶瓷涂料，避免水汽對爐膛保溫材料的侵蝕。加熱元件采用陶瓷內(nèi)穿絲防止水汽侵蝕，爐膛全部采用日本伊索產(chǎn)輕質(zhì)莫來石耐火磚，采用日本原版拱形結(jié)構(gòu)砌筑而成，窯爐保溫內(nèi)層為1260機制板，外層為普通纖維制品。由于完全采用了超輕質(zhì)材料保溫，熱容小，升降溫快，因此溫度控制靈敏，并且有明顯的節(jié)能效果。
約有20%的熱能是通過碳化硅輥棒的端頭散失的。為此，該氣氛輥道爐專門設(shè)計了獨立傳動密封腔，正對每根輥棒端頭安裝有氮氣噴嘴，直接氣吹冷卻輥棒兩端，同時密封腔內(nèi)的氮氣從輥棒安裝孔的間隙壓入爐膛內(nèi)，一方面對氮氣進行預(yù)熱，另一方面由于正壓作用，有效防止棒孔散熱！
在升溫段設(shè)置4排煙囪，手閥控制廢氣排放，保證爐膛內(nèi)部氣氛為正壓。配合高頂大腔結(jié)構(gòu)，保證膠質(zhì)有效及時的排出。陶瓷煙囪管外套保溫加熱器（總功率16kw），防止膠質(zhì)遇冷回滴。
降溫區(qū)長2.5m，不布置溫區(qū)，在該段爐膛頂/底部開有許多小孔，大量氮氣通過小孔吹入爐膛，對匣缽和工件進行降溫。
水冷段長10m，為多節(jié)蛇形水道鋼制水套。利用水冷換熱進行降溫。水套底部設(shè)有進氣氣盒，可以輔助降溫冷卻。
4.2 氣氛控制系統(tǒng)設(shè)計
通入氣氛共分成12路。
4.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計RGDN-520-9型氣氛輥道爐采用德國倍福嵌入式計算機控制系統(tǒng)，安裝在獨立的電氣控制柜內(nèi)，通過電纜和熱偶補償導(dǎo)線與爐體連接，對窯爐進行控制。該系統(tǒng)基于PC控制技術(shù)和現(xiàn)場總線、總線端子模塊以及Twincat自動化軟件。倍福模塊化控制器將工業(yè)PC和PLC完美融合在一起，可以完全取代溫控儀表，直接通過計算機屏幕對各個溫區(qū)實施PID控制；同時作為PLC，它還可以操控輥道的邏輯循環(huán)動作。倍�？刂葡到y(tǒng)具有如下特點：
1． 獨特的溫控算法，具有極高的溫度穩(wěn)定性；
2． 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)增加了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)備份（當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)一個支路故障時，不影響整個系統(tǒng)的信號傳輸）；
3． 實時操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性；
4． 未來系統(tǒng)的可拓展性。系統(tǒng)預(yù)留了足夠的硬件，便于以后增加遠程故障診斷、維修等功能；
本設(shè)備加熱區(qū)由11個溫區(qū)組成，分別由多組交流接觸器分組供電，這樣可以減小設(shè)備對電網(wǎng)的瞬時電流沖擊，結(jié)合恒力專門研發(fā)的不等功率分布單管加熱器，分別檢測控制爐膛寬度的左中右三個區(qū)域，通過調(diào)節(jié)每個區(qū)域的設(shè)定溫度及上下加熱輸出比，保證爐膛有效空間的均勻度小于±3℃。并且當(dāng)某個溫區(qū)溫度發(fā)生超溫現(xiàn)象時，相應(yīng)區(qū)域的溫度超溫報警系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報警信號，面板上的對應(yīng)溫區(qū)報警信號燈點亮，蜂鳴器發(fā)出斷續(xù)的報警聲。
控制方式為K分度熱偶檢測區(qū)域溫度，固態(tài)繼電器過零觸發(fā)方式，并實現(xiàn)平衡加熱，以減少對電網(wǎng)和周遍設(shè)備的干擾，并延長控制器件的壽命。
4.3.1 軟件功能
（一）分級登錄功能
計算機系統(tǒng)采取分級管理和登錄機制，一般操作人員只能觀察和記錄顯示數(shù)據(jù)，無法修改；只有指定系統(tǒng)人員才可以操作軟件的所有功能，包括可以新建用戶、分配用戶等級、修改用戶密碼等功能；管理和調(diào)用真實數(shù)據(jù)。
（二）實時顯示信息功能
主控界面可以實時顯示各溫區(qū)實測溫度（PV）、設(shè)置溫度（SV）、輥道和匣缽速度、并且有指示各種報警狀態(tài)、匣缽運行狀態(tài)到位等。
（三）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置功能
本軟件具有參數(shù)設(shè)置界面，操作員級用戶登錄后進入此窗口操作。通過填表格的方式輸入各溫區(qū)設(shè)定溫度、PID參數(shù)、報警限、自整定和循環(huán)周期等控制參數(shù)，可以作為工藝設(shè)置文件存儲以供下次方便調(diào)用。
（四）數(shù)據(jù)記錄查看功能
本軟件具有歷史數(shù)據(jù)和報警記錄查看窗口，在此窗口可查看最近一天的溫度、動作和事件情況，這些歷史數(shù)據(jù)均保存在硬盤上，可以單獨打印任何時間記錄的數(shù)據(jù)。
4.3.2 軟件窗口組成
本軟件具有5個功能界面：
l 主界面：信息顯示和溫度設(shè)置。
l 用戶管理窗口：用戶分級管理和登錄。
l 工藝設(shè)置窗口：工藝參數(shù)顯示、保存和文件存儲。
l 系統(tǒng)設(shè)置窗口：通訊和設(shè)備參數(shù)設(shè)置。
l 數(shù)據(jù)查看窗口：查看和打印歷史記錄數(shù)據(jù)。
4.4 傳動循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計
主傳輸系統(tǒng)采用分段式人字齒輪，驅(qū)動碳化硅輥道直接帶動匣缽運動，速度變頻器無級可調(diào)。
為防止匣缽在整個循環(huán)運動的過程中跑偏造成卡爐，在輥道入口端設(shè)計有匣缽自動找正對齊機構(gòu)；在輥棒被動端安裝有指示，當(dāng)輥棒正常運轉(zhuǎn)時，所有指示角度一致，當(dāng)某個指示與其他不一致時，可以通過爐膛傳動密封腔側(cè)面玻璃觀察窗觀察到，說明此處輥棒運動出現(xiàn)問題。
五、設(shè)備組成
設(shè)備由主機、推進循環(huán)道、控制柜等組成，交貨一覽表如下：
六、設(shè)備條件
6.1 正常運行條件
七、
7.1 關(guān)鍵材料清單
7.2 本文感謝北大先行、深圳貝特瑞、深圳比亞迪、安徽國軒、湖南升華、天津斯特蘭、貴州安達、湖北萬潤、湖南杉杉、中信國安、北京當(dāng)升科技等公司給予的技術(shù)支持和幫助！備注：可根據(jù)客戶要求設(shè)計制造，更多規(guī)格、參數(shù)以及詳細技術(shù)方案可來電索取。
聯(lián)系人：黃俊杰（前錦爐業(yè)） 電話：13771353958 QQ：32655075022 郵箱：32655075022@qq.com 網(wǎng)址：www.bjshg.cn
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