富鋰基錳酸鋰輥道爐的設計細節(jié)

                            適用工藝：富鋰基錳酸鋰材料的連續(xù)燒成

                          設計單位：江蘇前錦爐業(yè)設備有限公司    作者：劉俊

 Ø 前言：電池材料的好壞，沒有界限，一是來自材料工藝本身的處理，另外就是設備選型和設計細節(jié)的關鍵所在，本文是作者在鈷酸鋰、錳酸鋰、氧化鈷、三元材料等材料十年以來在一次、二次燒結(jié)過程中吸取大量實踐經(jīng)驗并完全復制日本同類型窯爐而最終投向市場的一種高端輥道窯。文章內(nèi)容為設計細節(jié)，望作參考，為鋰電貢獻僅有力量。

Ø 關鍵詞：鈷酸鋰  錳酸鋰  富鋰基錳酸鋰  高壓鈷酸鋰  高鎳三元材料  四氧化三鈷  氧化鈷  鈦酸鋰  匣缽  坩堝  承燒板  推板   石墨匣缽   石墨坩堝   鋰電池負極材料鈦酸鋰

一、設備用途及工藝條件簡述

1.1、設備用途：錳酸鋰鋰電粉體材料在氧化性氣氛中的連續(xù)性燒成。

1.2、物料特性：堆料密度1.0g/cm³（濕料），燒失率20%，廢氣成分主要為CO₂和水蒸氣，弱酸性。

1.3、裝料方式：匣缽在窯內(nèi)單層三排放置，匣缽容積4.5 dm³（按裝料高度50mm計），裝料4.5kg。

1.4、燒成工藝：燒成周期39h，預熱、保溫和冷卻時間分別約7.5h、22.5h和9.0h，詳見“模擬燒成工藝曲線”（僅供設備調(diào)試和驗收之用，不作為產(chǎn)品燒成依據(jù)）。

二、主要技術(shù)參數(shù)

2.1、長期使用溫度：                   1100ºC

2.2、額定功率：                       320 KW

2.3、保溫功率：                       ～160 KW

2.4、供電電源：                       3φ－380V

2.5、加熱區(qū)數(shù)：                       20區(qū)

2.6、控溫點數(shù)：                       39點

2.7、測溫點數(shù)：                       2點

2.8、控溫精度：                     　≤±1 ºC

2.9、截面溫差（恒溫段）：              ≤±4ºC

2.10、表面溫升：                       ≤±45 ºC

2.11、爐膛尺寸（L×W×H）：　　　　　 31200×1120×115mm

2.12、工作區(qū)尺寸（L×W×H）：       31200×1060×90mm

2.13、匣缽尺寸（L×W×H）：　　       320×320×75mm（用戶自備）

2.14、設備外形尺寸（L×W×H）：　　   ~34800×2430×1450mm

2.15、傳送速度：　　　　　　　　　　  400—1600 mm/h

2.16、參考速度：                       800 mm/h

三、結(jié)構(gòu)說明

本電窯主要由窯體、傳動系統(tǒng)、進料輥道、出料輥道、加熱元件和電控系統(tǒng)等幾部分組成。

3.1、窯體

3.1.1、窯體長31.2m，采用模塊化設計，分13節(jié)制造，每節(jié)長2.4m。

3.1.2、爐殼由鋼板和型鋼焊接而成，分段制造，各節(jié)之間用螺栓聯(lián)接。

3.1.3、爐膛由一級高鋁非標定型磚拼裝而成，結(jié)構(gòu)堅固、使用壽命長（3-5年）。

3.1.4、爐襯由莫來石聚輕磚和耐火纖維材料，節(jié)能效果顯著。

3.1.5、在正常運行過程中，爐膛的變形量控制在正常范圍內(nèi)，保證設備正常使用。

3.2、進、出料輥道

3.2.1、進料輥道長1.2m，裝于窯體前端，輥棒上方加不銹鋼防護罩，工作臺面鋪不銹鋼板。

3.2.2、出料輥道長2.4m，裝于窯體后端，輥棒上方加不銹鋼防護罩，工作臺面鋪不銹鋼板。

3.3、傳動系統(tǒng)

3.3.1、傳動系統(tǒng)共分3組，采用變頻調(diào)速、斜齒輪傳動、模塊化設計。

3.3.2、輥棒直徑φ45mm，中心距75mm。窯體和出料輥道選用陶瓷輥棒。

3.3.3、陶瓷輥棒平均使用壽命≥18月。

3.3.4、供方承諾窯爐使用過程中不發(fā)生跑偏。

3.4、加熱元件

3.4.1、加熱元件選用電阻絲加熱管，其中上層為電阻絲內(nèi)絲管（防腐），下層為電阻絲外絲管（方便接線）；電阻絲材料為0Cr₂₇Al₇Mo₂高溫電熱合金絲，襯管材料為剛玉莫來石管。

3.4.2、分20區(qū)排布，每區(qū)加熱管數(shù)量12-24支，共364支，上、下層加熱管數(shù)量相同。

3.4.3、加熱元件水平橫插棒，第1溫區(qū)單點控溫，2-20溫區(qū)上、下層分別控溫。

3.4.4、電阻絲平均使用壽命≥1年。

3.5、溫控系統(tǒng)

3.5.1、溫控系統(tǒng)采用可控硅單相調(diào)壓方式控制電爐溫度，共39組。各組均為單相控制，分別接于不同相序，使三相電流基本平衡。

3.5.2、冷卻段設測溫點2個，用于冷卻段溫度監(jiān)測，為調(diào)節(jié)風冷系統(tǒng)提供參考。

3.5.3、控溫元件選用德國SEMIKRON公司的SKKT-106/16E型可控硅模塊。

3.5.4、控溫儀表選用日本島電SR10系列智能溫度調(diào)節(jié)儀，該表具有連續(xù)PID調(diào)節(jié)、超溫報警、斷偶指示、溫度補償?shù)裙δ�。另�?/span>40點無紙記錄儀記錄溫度參數(shù)。

3.5.5、控制柜內(nèi)配三相電度表，供用電計量之用。

3.6、進、排氣系統(tǒng)

3.6.1、預熱段設4支排氣管，用于排出窯內(nèi)廢氣；窯尾設4支排氣管，用于出窯工件的強制冷卻；排氣量大小由陶瓷抽板閥控制，抽板閥口徑φ100mm；排氣支管外徑Φ194mm，內(nèi)襯高鋁耐火管；每4支排氣支管用1支外徑為Φ245mm的不銹鋼排氣總管連成一體，并采用射流引風強化排氣效果；供方提供的排氣管高出窯體1000mm，接出車間外部分由需方負責，供方提供連接法蘭。

3.6.2、預熱段和燒結(jié)段設36支進氣管，用于向窯內(nèi)補充空氣；窯尾設14支進氣管，用于出窯工件的強制冷卻；進氣系統(tǒng)采用高壓鼓風機供氣（由供方配套提供）；每支進氣管配1只LZB－10型玻璃轉(zhuǎn)子流量計（2.5m³/h）。

3.6.3、窯體側(cè)面預留9個氧含量檢測點，位置：①升溫段2個；②第6-17溫區(qū)3個；③第18-20溫區(qū)2個；④冷卻段2個。以上檢測點盡量均勻分布。

四、質(zhì)量保證

4.1、設備質(zhì)保期壹年（易損件除外，人為因素除外。易損件包括輥棒、加熱管和快熔等）。

4.2、質(zhì)保期內(nèi)凡屬供方設計、制造原因引起的質(zhì)量問題，由供方負責免費維修。若因需方使用不當而引發(fā)設備故障，供方負責維修，費用由需方承擔。

4.3、質(zhì)保期滿后設備出現(xiàn)故障，供方負責維修，費用由需方承擔。

4.4、配件數(shù)量：

（1）陶瓷輥棒： 實需464支，備件36支，計500支；

（2）電阻絲管：  實需364支，備件36支，計400支；

（3）快速熔斷器：實需39只，備件9只，計48只；

（4）常用低壓電器配件按實際使用量的10%提供備件。

五、安裝調(diào)試

5.1、需方負責設備安裝基礎施工（地溝走線），一次動力線（控制柜之前）由需方承擔。

5.2、供方負責設備的安裝調(diào)試工作，二次動力線（控制柜到窯體間距離≤4m）由供方承擔。

5.3、在供方調(diào)試過程中，需方派操作人員協(xié)同，供方對需方操作人員提供免費培訓。

5.4、設備調(diào)試結(jié)束后，需方應及時組織驗收，并出具驗收報告。驗收標準為本“技術(shù)協(xié)議書”。

六、隨機文件

6.1、設備使用說明書，   1份

6.2、儀表使用說明書，   1套

6.3、平面布置圖，        1份

6.4、安裝基礎圖，        1份

6.5、電氣控制原理圖，   1份

6.6、加熱元件接線圖，   1份

                                                江蘇前錦爐業(yè)設備有限公司

                                                         2019年2月22日