磷酸鐵鋰是一種新型鋰離子電池電極材料。其特點是放電容量大,價格低廉,無毒性,不造成環境污染。
鋰離子電池的性能主要取決于正負極材料,作為鋰離子電池正極材料的磷酸鐵鋰,安全性能與循環壽命是其它材料所無法相比的,這些也正是動力電池^重要的技術指標。磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰離子電池更易串聯使用。以滿足電動車頻繁充放電的需要。具有無毒、^、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜,壽命長等優點,是新一代鋰離子電池的理想正極材料。
目前,國內絕大多數磷酸鐵鋰生產廠家采用傳統的雙錐回轉真空干燥機干燥乙醇。雙錐回轉真空干燥機,它為雙錐形的回轉罐體,罐內在真空狀態下,向夾套內通入蒸汽或熱水進行加熱,熱量通過罐體內壁與濕物料接觸,濕物料吸熱后蒸發的乙醇,通過真空泵經真空排氣管被抽走。由于罐體內處于真空狀態,且罐體的回轉使物料不斷的上下內外翻動,故加快了物料的干燥速度,提高干燥效率,達到均勻干燥的目的。但應用于磷酸鐵鋰的雙錐回轉真空干燥機的具有如下問題:磷酸鐵鋰得不到分散,干燥時間長;當物料量大時,所需的設備容積較大;工人勞動強度大,需定時將物料裝卸或翻動,粉塵飛揚,環境污染嚴重;熱效率低,一般在60%左右;產品質量不穩定等。
針對鋰電池正極材料磷酸鐵鋰在常規干燥工藝中存在的問題,百得干燥開發的閉路循環噴霧干燥機作為含有機溶劑料液干燥生產中較為理想的新選擇。新工藝可以明顯降低了生產成本,提高了產品質量,降低了工人的勞動強度,保護了環境。
1、采用高速離心噴霧霧化技術,在滿足連續干燥生產的同時,還能達到一定的粒度要求。
2、采用高速離心霧化技術,能有效改善或提高正極材料磷酸鐵鋰的堆積密度,使其單體顆粒可達3~5um和成品含濕量為0.5%的質量要求,應用磁性過濾技術,能有效阻止鐵離子雜質的摻入,提高材料的純凈度和正極材料的導電性能,是較為理想的新能源干燥設備。
3、磷酸鐵鋰閉路循環噴霧干燥機適用于磷酸鐵鋰材料中含有機溶劑回收的使用。
磷酸鐵鋰閉路循環離心噴霧干燥機 設計條件
1、物料名稱:磷酸鐵鋰,乙醇溶劑懸浮液
2、溶劑成分:乙醇
3、乙醇蒸發量:50kg/h
4、產品含濕量:3%
5、干燥塔進風溫度:140℃
6、干燥塔出風溫度:70℃
7、加熱方式:電加熱
8、霧化方式:離心式霧化
9、尾氣處理:冷水機組、冷凝器冷凝、溶劑回收
10、控制柜:防爆
11、材質要求:304不銹鋼
磷酸鐵鋰閉路循環離心噴霧干燥機 設計參數的確定
1、懸浮液含固量:20%
2、產品含濕量:3%
3、乙醇蒸發量:50kg/h
4、干品產量:15kg/h
5、進料量:65kg/h
6、干燥塔進風溫度:140℃
7、干燥塔出風溫度:70℃
8、加熱方式:電加熱
9、進料溫度:常溫
磷酸鐵鋰閉路循環離心噴霧干燥機 工作原理
在密閉的環境下工作,采用惰性氣體(或氮氣)作為循環氣體,對干燥的物料具有保護作用,循環氣體經歷載濕、去濕的過程,介質可重復使用;惰性氣體(或氮氣)經加熱器加熱后進入干燥塔,液體物料經螺桿泵輸送至離心噴頭處,液體被高速循環的霧化器霧化成的粉狀物料從塔底排出,被蒸發的有機溶劑氣體在風機負壓的壓力下,把夾在氣體中的粉塵經旋風分離器、噴淋塔除塵后飽和的有機溶劑氣體經冷凝器冷凝成液體排出冷凝器,不凝性氣體介質連續加熱后作為干燥載體在系統內重新循環使用。而常規的離心噴霧干燥機是通過不斷的送、排風達到排濕的目的,這也是防爆型閉路循環噴霧干燥設備與普通離心噴霧干燥設備的一個明顯區別;干燥系統內部為正壓操作,保持一定的正壓值,如果內部壓力下降,由壓力變送器來自動控制進量,保證系統壓力平衡。設備采用防爆設計,干燥過程安全環保。
磷酸鐵鋰閉路循環離心噴霧干燥機 工藝流程圖
磷酸鐵鋰閉路循環離心噴霧干燥機 工藝流程設計
1、干燥系統形式:閉式循環系統
2、干燥介質:氮氣
3、霧化方式:離心式霧化
4、霧滴與熱空氣接觸方式:并流式
5、料液供給方式:蠕動泵無級調速,穩定供料
6、加熱方式:防爆電加熱
7、除塵方式:旋風分離器+脈沖袋濾器
8、溶劑回收:冷凝器回收
磷酸鐵鋰閉路循環離心噴霧干燥機 主要技術參數表
1、設備型號:BLPG-50型閉路循環離心噴霧干燥機
2、干燥室:Φ2300×H2440mm
3、干燥主塔:Φ2500×H5450mm
4、溶劑蒸發量:50kg/h
5、進風溫度:140~180℃溫度可調
6、出風溫度:70~90℃溫度可調
7、尾氣氧含量:<0.3%
8、溶劑回收率:≥95%
9、裝機功率:~150kw
10、氮氣耗量:壓力0.3~0.5MPa、流量0.8Nm3/h
磷酸鐵鋰閉路循環離心噴霧干燥機 系統說明
(一)干燥塔
1、干燥室選用304不銹鋼δ4mm冷板滿焊拋光。焊縫拋光精度Ra≤0.8μm,干燥塔外封304不銹鋼δ2mm,塔頂鋪304不銹鋼δ3mm防滑花紋板,塔體帶骨架保溫100mm。
2、熱風進塔由進風蝸殼、熱風分配器、導風錐、導風葉片等組成。熱風蝸殼采用螺旋線加速式的結構,大大增強了熱風與物料液滴的熱置換,并有序的旋流下降。熱風分配器也結合了該技術的特點及要求,做到分配器的兩邊均有導風機構,并可任意調節角度,以控制熱風入塔時的切向角度,內側導風機構增加熱風的旋轉,強化該股熱風對霧化料膜的剪切力,使得熱風與料液充分接觸,強化兩者之間的換熱換質過程。
3、特殊設計的熱風蝸殼將霧化器底座降低,加大霧化器的霧化盤與塔頂的距離,使得霧化液滴在風的旋壓下無法返頂,以保證系統的正常運行。熱風蝸殼同時采用了加速式的結構,使得熱風在入塔時有效的壓住物料,有序的旋流下降。
4、氣動敲擊錘采用了日本清新技術的新產品,既能確保振擊效果,降低了敲擊時產品的噪音,而且做到了分布合理。干燥室直段安裝SK-40型氣錘4件,錐段安裝SK-40型氣錘3件.
5、干燥室設計負載+20000Pa/-5000Pa,運行負載+1000~+3000Pa。本設備干燥室設置有泄爆扣,泄爆壓力+10000Pa,干燥室內一旦發生燃燒、爆炸,泄爆口隨即打開,以保護設備和人員安全。
(二)供料系統
1、進料系統采用模糊控制,實現進料速度與排風溫度自動匹配,避免溫度波動對物料干濕度的影響,使成品水分含量保持在需要的水平,從而保證成品品質。
2、蠕動泵:BT600Y 液晶顯示,4~20mA或0~5V外控接口,流量>70kg/h,揚程>8m,防爆電機功率0.15KW.
(三)霧化器
1、霧化器采用了變頻器調節霧化器的轉速以達到^佳霧化效果。采用高轉速電機驅動,主軸經齒輪箱增速至13500rpm,使得霧化盤線速度高達127.2m/s,確保霧化效果。帶油壓數字自動檢測安全保護裝置,主軸配有水冷系統,風冷裝置,保證主軸不受高溫而變形。并配有空氣密封裝置,確保無漏油現象。
2、根據成品顆粒要求,霧化盤的孔形可選用圓形孔、方形孔或菱形孔。
3、霧化器型號為LPG-50型,防爆電機功率1.5KW,霧化盤直徑120mm,轉速15000~22000rpm,潤滑油脂潤滑帶水冷裝置,配氮氣密封。
4、離心霧化盤采用鈦合金制造,噴孔嵌耐磨材料,正常使用壽命≥4000h。
(四)電加熱器:防爆型,熱效率高,輸出熱量穩定,溫度控制^,維護簡單方便。
(五)旋風分離器
1、采用仿丹麥Niro的高效旋風結構,可保證物料的收的率達95%以上;
2、 出料采用雙層氣動蝶閥+緩沖料倉卸料。
(六)密閉式布袋除塵器
1、考慮到干燥產品粒徑較小,因此布袋除塵器里的濾袋采用PPS覆膜材料制作而成,能高效過濾微粉體,同時該覆膜材料本身就具有疏水性與耐酸堿,在使用時,可以極大限度的減少水及其他油性物質黏附在濾袋表面,進而較少粉塵在濾袋表面的黏附,布袋清灰效果好,整個除塵器的運行工況好,阻力低,除塵效率高;
2、布袋除塵器過濾面積:36平方;
3、濾袋材質:聚苯硫醚覆膜PTFE,過濾精度:1μm;
(七)風機
1、本系統風量、風壓、風速的匹配是關鍵,根據多年經驗,現已成熟。
2、采用本公司特制的密封形式,可保證系統對外泄露率為零。
3、風機型號:8-09-22kw,防爆型,變頻控制;
(八)溶劑回收
1、冷凝器采用高效內翅結構,可有效的將尾氣中的溶媒回收,溶媒回收率^高可達95%以上。
2、設置洗滌塔,除去尾氣中的粉塵,防止堵塞冷凝器和加熱器。
(九)自動化控制系統
1、工作氧含量<0.3%,進行多點測試,包括干燥塔體、進風口、出風口位置,設備在5000Pa壓力下30分鐘內泄漏小于1%;
2、密封接口墊圈耐溫、耐腐蝕、無泄漏;
3、循環風機、霧化器通氮氣密封;
4、物料接觸304不銹鋼滿焊拋光。焊縫拋光精度Ra≤0.8μm,主機內無死角;
5、出料閥采用氣密性與壽命更好的氣動球閥,不易積料。
6、為了調整系統內壓力平衡,我們專門設計了特有的壓力平衡罐,在經過多次改良與現場試驗之后,可以保證現有的壓力平衡罐能很好的調整系統內的壓力平衡,而且對環境不造成任何影響,是一種非常有效的調壓手段。
(十)安全保證
1、系統內氧氣濃度、壓力、溫度發生異常時,通過互鎖裝置,可自動鎖定電加熱器及進料泵開關,使其不能誤動作;
2、系統內壓力上升時,自動排氣閥打開。萬一系統內壓力異常升高時,不僅有自動排氣閥,還可以采取其他大流量的機械排氣方式泄壓(包括人工排氣);
3、為了調整系統內壓力平衡,我們專門設計了特有的壓力平衡系統,在經過多次改良與現場試驗之后,可以保證現有的壓力平衡罐能很好的調整系統內的壓力平衡,而且對環境不造成任何影響,是一種非常有效的調壓手段。
4、當氧氣濃度超過1.5%時,則報警器鳴響(聲光),大于3%時設備所有操作自動安全停止。
5、考慮車間安全,在設備安裝空間單獨設置環境酒精濃度檢測,當系統內可燃氣體泄漏、有機溶劑泄出、車間室內可燃氣體濃度增高至設定值(乙醇爆炸極限下限濃度的20%),則電加熱器、進料泵立即自動停止。設備其他操作也相繼自動安全停止;
6、設備管道安裝空氣流量計用于保護電加熱器過加熱,循環氣體流量低于一定值時,則報警器鳴響(聲光),電加熱器、進料泵自動停止;
7、熱風溫度過熱保護系統,當熱風溫度超過高溫設定值時,則報警器鳴響(聲光),電加熱器、進料泵自動停止;
8、設備增設有補氮管道、常開閥和熱風管常閉閥,當設備異常停電時,熱風管常閉閥關閉,切斷熱源與主塔連接;打開補氮管常開閥進行冷卻置換;
(十一)儀表監控
1、氧氣濃度、溫度、壓力均采用電子接觸式和機械式儀表監控,進行雙保險檢測;
2、干燥塔體、旋風分離器和脈沖袋濾器均設置壓差檢測;
3、氮氣流量采用電子式流量計;
4、設備安裝空間設置可燃氣體濃度檢測裝置;
5、溶劑回收罐液位監控,達到上限控制柜面板指示燈亮;
6、料液管路壓力檢測,當霧化器噴孔堵塞,管路壓力上升到一定值時,電加熱器、進料泵自動停止,以防止進料管爆裂漿料噴出;
7、當出風溫度上限報警時,電加熱器、進料泵自動停止,防止溫度上升,損壞除塵布袋;
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