江蘇前錦爐業(yè)設備有限公司   黃俊杰

關鍵詞：磷酸鐵鋰 磷酸鐵 鋰電正極材料 窯爐  推板爐  輥道爐  氣氛爐

該設備設計用于鋰電池磷酸鐵鋰正極材料在氮氣氣氛下的燒結及熱處理工藝，具體說明如下：

一、用戶需求

1）  燒結材料：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 爐體結構計算表

三、技術指標與基本配置

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，變頻調速，數(shù)字顯示；

加熱元件：石英內(nèi)穿絲管；

燒結氣氛：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；

爐體結構劃分：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)）

區(qū)域	氧含量值
進口置換倉	≤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	≤50ppm

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 窯體設計

設備總長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：

溫區(qū)	1-6	7到9	10	11	合計
單溫區(qū)長度（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

進出口置換采用直插式鋼板閘結構，通過多級置換建立工藝氣氛，結構簡單，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)輕質莫來石耐火磚，采用日本原版拱形結構砌筑而成，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熱，另一方面由于正壓作用，有效防止棒孔散熱！

在升溫段設置4排煙囪，手閥控制廢氣排放，保證爐膛內(nèi)部氣氛為正壓。配合高頂大腔結構，保證膠質有效及時的排出。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。水套底部設有進氣氣盒，可以輔助降溫冷卻。

4.2 氣氛控制系統(tǒng)設計

通入氣氛共分成12路。

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線與爐體連接，對窯爐進行控制。該系統(tǒng)基于PC控制技術和現(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)絡拓撲結構增加了系統(tǒng)的網(wǎng)絡備份（當網(wǎng)絡出現(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，這樣可以減小設備對電網(wǎng)的瞬時電流沖擊，結合恒力專門研發(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，通過調節(jié)每個區(qū)域的設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℃。并且當某個溫區(qū)溫度發(fā)生超溫現(xiàn)象時，相應區(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)設置功能

本軟件具有參數(shù)設置界面，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)，可以作為工藝設置文件存儲以供下次方便調用。

（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：信息顯示和溫度設置。

l  用戶管理窗口：用戶分級管理和登錄。

l  工藝設置窗口：工藝參數(shù)顯示、保存和文件存儲。

l  系統(tǒng)設置窗口：通訊和設備參數(shù)設置。

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)的設計

主傳輸系統(tǒng)采用分段式人字齒輪，驅動碳化硅輥道直接帶動匣缽運動，速度變頻器無級可調。

為防止匣缽在整個循環(huán)運動的過程中跑偏造成卡爐，在輥道入口端設計有匣缽自動找正對齊機構；在輥棒被動端安裝有指示，當輥棒正常運轉時，所有指示角度一致，當某個指示與其他不一致時，可以通過爐膛傳動密封腔側面玻璃觀察窗觀察到，說明此處輥棒運動出現(xiàn)問題。

五、設備組成

設備由主機、推進循環(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	不含加熱棒、推進及控制系統(tǒng)	1臺
2		控制柜	溫度、速度、順序控制等	3臺
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路進氣/1路排氣	1套
7	附件	檢驗合格證	各主要外購組件合格證	1套
8		技術文件	使用說明書、各主要外購件隨機技術文件等	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、設備條件

6.1 正常運行條件

七、

7.1  關鍵材料清單

備注：可根據(jù)客戶要求設計制造，更多規(guī)格、參數(shù)以及詳細技術方案可來電索取。

  

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：simplecashideas.com