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(jì)用于鋰電池磷酸鐵鋰正極材料在氮?dú)鈿夥障碌臒�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(shí)間：Rt-720℃（4h），720℃保溫（6-8h），720℃-60℃（7h）；

5）  工作溫度：最高950℃，長(zhǎng)期750℃；

6）  爐膛氣氛：氮?dú)猓?

7）  四列單層；

二、設(shè)計(jì)計(jì)算

1）  工藝參考時(shí)間：17h；

2）  單缽產(chǎn)量：12×80%=9.6kg/b；

3）  傳動(dòng)速度：30000/17=1764 mm/h；

4）  每小時(shí)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(jì)算表

三、技術(shù)指標(biāo)與基本配置

產(chǎn)品型號(hào)：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(dòng)：碳化硅輥道（輥棒規(guī)格Φ35mm，輥棒間距78mm）；

進(jìn)出口傳動(dòng)：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?dú)猓?

氣路組成：13路進(jìn)氣，1路排氣，進(jìn)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(jìn)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(zhǎng)：30000mm

進(jìn)口氣室：1800mm

出口氣室：1800mm

進(jìn)口平臺(tái)：500mm（有動(dòng)力）

出口平臺(tái)：1000mm（無(wú)動(dòng)力）

控溫穩(wěn)定度：±1℃

爐膛溫度均勻度：±3℃（恒溫區(qū)700℃，檢測(cè)方法：每5m爐體預(yù)留單排4個(gè)熱偶檢測(cè)孔）

溫區(qū)個(gè)數(shù)：11個(gè)

控溫點(diǎn)數(shù)：11點(diǎn)（每溫區(qū)中點(diǎn)控溫，左右2點(diǎn)測(cè)溫，比例輸出）+1點(diǎn)（煙囪加熱）

報(bào)警保護(hù)：超溫、斷偶、速度、缽位、氧含量、氣壓等聲光報(bào)警保護(hù)（指示燈指示）；

斷棒指示：機(jī)械棒位指示，端頭玻璃窗人工觀測(cè)

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?dú)庾畲蠛牧浚?30m³/h，常用150m³/h

爐膛壓力監(jiān)測(cè)：爐體共1點(diǎn)在爐膛前部。

氧含量控制：（滿缽空載熱態(tài)）

區(qū)域	氧含量值
進(jìn)口置換倉(cāng)	≤60ppm
低于500℃加熱區(qū)域	≤50ppm
高于500℃加熱區(qū)域	≤30ppm
水冷段	≤50ppm
出口置換倉(cāng)	≤50ppm

表3 氧含量狀態(tài)表

氧含量檢測(cè)方式：6點(diǎn)（進(jìn)出口2點(diǎn)、爐膛3點(diǎn)、水冷1點(diǎn)），二位三通閥巡檢；

冷卻水量：15-18m³/h；

進(jìn)水溫度：≤30℃；

進(jìn)水壓力：0.15-0.2Mpa；

回水壓力：無(wú)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(gè)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(jì)

設(shè)備總長(zhǎng)33.6m，爐體長(zhǎng)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(jìn)出口輥道采用金屬軸陶瓷輥道，延長(zhǎng)輥道壽命和均勻磨損。爐體外密封設(shè)計(jì)，保證燒成氣氛要求。

采用上下加熱，左中右3點(diǎn)比例控制，分別檢測(cè)控制爐膛寬度的左中右三個(gè)區(qū)域，實(shí)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(zhǎng)2.5m，為自然過渡區(qū)，不布置加熱元件。加熱區(qū)長(zhǎng)15m，布置11個(gè)溫區(qū)。功率分布如下表：

溫區(qū)	1-6	7到9	10	11	合計(jì)
單溫區(qū)長(zhǎng)度（mm）	833	2500	1667	833	23.75
上溫區(qū)加熱功率（kw）	10.8	16.2	16.2	9
下溫區(qū)加熱功率（kw）	21.6	21.6	21.6	18
單溫區(qū)加熱功率（kw）	32.4	37.8	37.8	27	372.6
單溫區(qū)加熱棒根數(shù)（根）	12	21	21	9	165

表4 溫區(qū)功率分布表

進(jìn)出口置換采用直插式鋼板閘結(jié)構(gòu)，通過多級(jí)置換建立工藝氣氛，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，無(wú)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(jìn)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(duì)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(jī)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(jì)了獨(dú)立傳動(dòng)密封腔，正對(duì)每根輥棒端頭安裝有氮?dú)鈬娮�，直接氣吹冷卻輥棒兩端，同時(shí)密封腔內(nèi)的氮?dú)鈴妮伆舭惭b孔的間隙壓入爐膛內(nèi)，一方面對(duì)氮?dú)膺M(jìn)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(shí)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(zhǎng)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?dú)馔ㄟ^小孔吹入爐膛，對(duì)匣缽和工件進(jìn)行降溫。

水冷段長(zhǎng)10m，為多節(jié)蛇形水道鋼制水套。利用水冷換熱進(jìn)行降溫。水套底部設(shè)有進(jìn)氣氣盒，可以輔助降溫冷卻。

4.2 氣氛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通入氣氛共分成12路。

RGDN-520-9型氣氛輥道爐采用德國(guó)倍福嵌入式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，安裝在獨(dú)立的電氣控制柜內(nèi)，通過電纜和熱偶補(bǔ)償導(dǎo)線與爐體連接，對(duì)窯爐進(jìn)行控制。該系統(tǒng)基于PC控制技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線、總線端子模塊以及Twincat自動(dòng)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(jì)算機(jī)屏幕對(duì)各個(gè)溫區(qū)實(shí)施PID控制；同時(shí)作為PLC，它還可以操控輥道的邏輯循環(huán)動(dòng)作。倍�？刂葡到y(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

1．  獨(dú)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(gè)支路故障時(shí)，不影響整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸）；

3．  實(shí)時(shí)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(yuǎn)程故障診斷、維修等功能；

本設(shè)備加熱區(qū)由11個(gè)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(duì)電網(wǎng)的瞬時(shí)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(cè)控制爐膛寬度的左中右三個(gè)區(qū)域，通過調(diào)節(jié)每個(gè)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(gè)溫區(qū)溫度發(fā)生超溫現(xiàn)象時(shí)，相應(yīng)區(qū)域的溫度超溫報(bào)警系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，面板上的對(duì)應(yīng)溫區(qū)報(bào)警信號(hào)燈點(diǎn)亮，蜂鳴器發(fā)出斷續(xù)的報(bào)警聲。

控制方式為K分度熱偶檢測(cè)區(qū)域溫度，固態(tài)繼電器過零觸發(fā)方式，并實(shí)現(xiàn)平衡加熱，以減少對(duì)電網(wǎng)和周遍設(shè)備的干擾，并延長(zhǎng)控制器件的壽命。

4.3.1 軟件功能

（一）分級(jí)登錄功能

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采取分級(jí)管理和登錄機(jī)制，一般操作人員只能觀察和記錄顯示數(shù)據(jù)，無(wú)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(jí)、修改用戶密碼等功能；管理和調(diào)用真實(shí)數(shù)據(jù)。

（二）實(shí)時(shí)顯示信息功能

主控界面可以實(shí)時(shí)顯示各溫區(qū)實(shí)測(cè)溫度（PV）、設(shè)置溫度（SV）、輥道和匣缽速度、并且有指示各種報(bào)警狀態(tài)、匣缽運(yùn)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(jí)用戶登錄后進(jìn)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(bào)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(chǔ)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(bào)警記錄查看窗口，在此窗口可查看最近一天的溫度、動(dòng)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(dú)打印任何時(shí)間記錄的數(shù)據(jù)。

4.3.2 軟件窗口組成

本軟件具有5個(gè)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(jí)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(chǔ)。

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(dòng)循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

主傳輸系統(tǒng)采用分段式人字齒輪，驅(qū)動(dòng)碳化硅輥道直接帶動(dòng)匣缽運(yùn)動(dòng)，速度變頻器無(wú)級(jí)可調(diào)。

為防止匣缽在整個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)的過程中跑偏造成卡爐，在輥道入口端設(shè)計(jì)有匣缽自動(dòng)找正對(duì)齊機(jī)構(gòu)；在輥棒被動(dòng)端安裝有指示，當(dāng)輥棒正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所有指示角度一致，當(dāng)某個(gè)指示與其他不一致時(shí)，可以通過爐膛傳動(dòng)密封腔側(cè)面玻璃觀察窗觀察到，說明此處輥棒運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)問題。

五、設(shè)備組成

設(shè)備由主機(jī)、推進(jìn)循環(huán)道、控制柜等組成，交貨一覽表如下：

		名稱	主要內(nèi)容	數(shù)量
1	基本組成	窯爐主機(jī)	不含加熱棒、推進(jìn)及控制系統(tǒng)	1臺(tái)
2		控制柜	溫度、速度、順序控制等	3臺(tái)
3		匣缽	320×320×160mm（用戶自備）	500只
4		加熱元件	陶瓷內(nèi)穿絲管	165套
5		輥道	SiC輥棒	384套
6		氣氛系統(tǒng)	12路進(jìn)氣/1路排氣	1套
7	附件	檢驗(yàn)合格證	各主要外購(gòu)組件合格證	1套
8		技術(shù)文件	使用說明書、各主要外購(gòu)件隨機(jī)技術(shù)文件等	1套
9	備件	加熱元件	陶瓷穿絲管	10根
10		輥道	SiC輥棒	10套
11	軟件	嵌入式系統(tǒng)	19″液晶	1套

六、設(shè)備條件

6.1 正常運(yùn)行條件

七、

7.1  關(guān)鍵材料清單

備注：可根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)制造，更多規(guī)格、參數(shù)以及詳細(xì)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：krulundy.com