富锂基锰酸锂辊道炉的设计细节

 适用工艺：富锂基锰酸锂材料的连续烧成

 设计单位：宜兴市前锦炉业设备有限公司 作者：刘俊

> 前言：电池材料的好坏，没有界限，一是来自材料工艺本身的处理，另外就是设备选型和设计细节的关键所在，本文是作者在钴酸锂、锰酸锂、氧化钴、三元材料等材料十年以来在一次、二次烧结过程中吸取大量实践经验并完全日本同类型窑炉而*终投向市场的一种 高端辊道窑。文章内容为设计细节，望作参考，为锂电贡献仅有力量。

> 关键词：钴酸锂 锰酸锂 富锂基锰酸锂 高压钴酸锂 高镍三元材料 四氧化三钴 氧化钴 钛酸锂 匣钵 坩埚 承烧板 推板 石墨匣钵 石墨坩埚 锂电池负极材料 钛酸锂

一、设备用途及工艺条件简述

1.1、设备用途：锰酸锂锂电粉体材料在氧化性气氛中的连续性烧成。

1.2、物料特性：堆料密度1.0g/cm3（湿料），烧失率20%，废气成分主要为CO2和水蒸气，弱酸性。

1.3、装料方式：匣钵在窑内单层三排放置，匣钵容积4.5 dm3（按装料高度50mm计），装料4.5kg。

1.4、烧成工艺：烧成周期39h，预热、保温和时间分别约7.5h、22.5h和9.0h，详见“模拟烧成工艺曲线”（仅供设备调试和验收之用，不作为品烧成依据）。

二、主要技术参数

2.1、 长期使用温度： 1100>C

2.2、 额定功率： 320 KW

2.3、 保温功率： ～160 KW

2.4、 供电电源： 3φ－380V

2.5、 加热区数： 20区

2.6、 控温点数： 39点

2.7、 测温点数： 2点

2.8、 控温精度： 　≤±1 >C

2.9、 截面温差（恒温段）： ≤±4 >C

2.10、表面温升： ≤±45 >C

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

2.12、工作区尺寸（L×W×H）： 　 31200×1060×90mm

2.13、匣钵尺寸（L×W×H）：　　 320×320×75mm（用户自备）

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

2.15、传送速度：　　　　　　　　　　 400—1600 mm/h

2.16、参考速度： 800 mm/h

三、结构说明

本电窑主要由窑体、传动系统、进料辊道、出料辊道、加热元件和电控系统等几部分组成。

3.1、窑体

3.1.1、窑体长31.2m，采用模块化设计，分13节制造，每节长2.4m。

3.1.2、炉壳由钢板和型钢焊接而成，分段制造，各节之间用螺栓联接。

3.1.3、炉膛由一级高铝非标定型砖拼装而成，结构坚固、使用寿命长（3-5年）。

3.1.4、炉衬由莫来石聚轻砖和耐火纤维材料，节能效果显著。

3.1.5、在正常运行过程中，炉膛的变形量控制在正常范围内，保证设备正常使用。

3.2、进、出料辊道

3.2.1、进料辊道长1.2m，装于窑体前端，辊棒上方加不锈钢防护罩，工作台面铺不锈钢板。

3.2.2、出料辊道长2.4m，装于窑体后端，辊棒上方加不锈钢防护罩，工作台面铺不锈钢板。

3.3、传动系统

3.3.1、传动系统分3组，采用变频调速、斜齿轮传动、模块化设计。

3.3.2、辊棒直径φ45mm，距75mm。窑体和出料辊道选用陶瓷辊棒。

3.3.3、陶瓷辊棒平均使用寿命≥18月。

3.3.4、供方承诺窑炉使用过程中不发生跑偏。

3.4、加热元件

3.4.1、加热元件选用电阻丝加热管，其中上层为电阻丝内丝管（防腐），下层为电阻丝外丝管（方便接线）；电阻丝材料为0Cr27Al7Mo2高温电热合金丝，衬管材料为刚玉莫来石管。

3.4.2、分20区排布，每区加热管数量12-24支，364支，上、下层加热管数量相同。

3.4.3、加热元件水平横插棒，温区单点控温，2-20温区上、下层分别控温。

3.4.4、电阻丝平均使用寿命≥1年。

3.5、温控系统

3.5.1、温控系统采用可控硅单相调压方式控制电炉温度，39组。各组均为单相控制，分别接于不同相序，使三相电流基本平衡。

3.5.2、段设测温点2个，用于段温度监测，为调节风冷系统提供参考。

3.5.3、控温元件选用德国SEMIKRON公司的SKKT-106/16E型可控硅模块。

3.5.4、控温仪表选用日本岛电SR10系列智能温度调节仪，该表具有连续PID调节、超温、断偶指示、温度补偿等功能。另配40点无纸记录仪记录温度参数。

3.5.5、控制柜内配三相电度表，供用电计量之用。

3.6、进、排气系统

3.6.1、预热段设4支排气管，用于排出窑内废气；窑尾设4支排气管，用于出窑工件的强制；排气量大小由陶瓷抽板阀控制，抽板阀口径φ100mm；排气支管外径Φ194mm，内衬高铝耐火管；每4支排气支管用1支外径为Φ245mm的不锈钢排气总管连成一体，并采用射流引风强化排气效果；供方提供的排气管高出窑体1000mm，接出车间外部分由需方负责，供方提供连接法兰。

3.6.2、预热段和烧结段设36支进气管，用于向窑内补充空气；窑尾设14支进气管，用于出窑工件的强制；进气系统采用高压鼓风机供气（由供方配套提供）；每支进气管配1只LZB－10型玻璃转子流量计（2.5m3/h）。

3.6.3、窑体侧面预留9个氧含量检测点，位置：①升温段2个；②第6-17温区3个；③8-20温区2个；④段2个。以上检测点尽量均匀分布。

 

四、质量保证

4.1、设备质保期壹年（易损件除外，人为因素除外。易损件包括辊棒、加热管和快熔等）。

4.2、质保期内凡属供方设计、制造原因引起的质量问题，由供方负责免费维修。若因需方使用不当而引发设备故障，供方负责维修，费用由需方承担。

4.3、质保期满后设备出现故障，供方负责维修，费用由需方承担。

4.4、配件数量：

（1）陶瓷辊棒： 实需464支，备件36支，计500支；

（2）电阻丝管： 实需364支，备件36支，计400支；

（3）快速熔断器：实需39只， 备件9只， 计48只；

（4）常用低压电器配件按实际使用量的10%提供备件。

五、安装调试

5.1、需方负责设备安装基础施工（地沟走线），一次动力线（控制柜之前）由需方承担。

5.2、供方负责设备的安装调试工作，二次动力线（控制柜到窑体间距离≤4m）由供方承担。

5.3、在供方调试过程中，需方派操作人员协同，供方对需方操作人员提供免费培训。

5.4、设备调试结束后，需方应及时组织验收，并出具验收报告。验收标准为本“技术协议书”。

六、随机文件

6.1、设备使用说明书， 1份

6.2、仪表使用说明书， 1套

6.3、平面布置图， 1份

6.4、安装基础图， 1份

6.5、电气控制原理图， 1份

6.6、加热元件接线图， 1份