一种用于锂电池正极材料烧结的电加热隧道窑及烧结方法与流程

本发明涉及隧道窑，具体为一种用于锂电池正极材料烧结的电加热隧道窑及烧结方法。

背景技术：

1、隧道窑是由耐火材料、保温材料和建筑材料砌筑而成的在内装有窑车等运载工具的与隧道相似的窑炉，是现代化的连续式烧成的热工设备。

2、常规隧道窑断面较宽，产品都是多列多排的堆码方式，炉温均匀性控制精度较低，炉内产品受热不均匀，新能源锂电池所需要的正极材料在烧结过程中温差控制精度要求高，所以行业内都是用采用辊道窑烧结新能源锂电池正极材料，辊道窑对标隧道窑的优点是温差控制精度高，产品合格率高，缺点是产量低，维护成本高（辊道窑传动瓷棒断棒），故而提出了一种用于锂电池正极材料烧结的电加热隧道窑及烧结方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于锂电池正极材料烧结的电加热隧道窑及烧结方法，具备产量高、炉温控制均匀等优点，解决了常规隧道窑断面较宽，产品都是多列多排的堆码方式，炉温均匀性控制精度较低，炉内产品受热不均匀的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于锂电池正极材料烧结的电加热隧道窑，包括隧道窑本体以及设置在其外部的控制器；

3、所述隧道窑本体包括窑体、金属框架、第一排气机构、第二排气机构、送风机构、冷却机构和运输机构，所述第一排气机构与第二排气机构分别设置在窑体的顶部左右两端，所述送风机构设置在窑体的顶部中心，所述冷却机构设置在窑体的顶部前端，所述窑体设置在地基上，所述运输机构设置在窑体内部；

4、所述窑体包括耐火砖腔、保温层和砌块砖层，所述砌块砖层的内部设置有保温层，所述保温层的内部设置有数量为三个的耐火砖腔，所述保温层为硅酸铝纤维毯层；

5、所述耐火砖腔的内部设置有多个恒温区，多个所述恒温区的内部均设置有电热丝、通风孔和热电偶，所述耐火砖腔的内壁前后两侧均固定安装有数量为三个的电热丝，所述耐火砖腔的内壁前后两侧且位于电热丝的右侧开设有数量为三个的通风孔，所述耐火砖腔的内壁前后两侧且位于通风孔的右侧嵌设有数量为三个的热电偶；

6、所述送风机构包括安装块、第一风机、出风管、连接管、竖管、u型管、送风阀和出风孔，所述窑体的背面顶端固定安装有安装块，所述安装块的顶部固定安装有第一风机，所述第一风机的出风口连通有一端延伸到窑体上方的出风管，所述出风管的左侧连通有数量为三个的连接管，所述连接管的底部连通有竖管，所述竖管的底部连通有一端贯穿保温层和砌块砖层并延伸到耐火砖腔内部的u型管，所述u型管的外周壁底端开设有出风孔，所述出风孔与通风孔相连通，所述u型管的外周壁顶端设置有送风阀；

7、所述热电偶、第一风机、送风阀和电热丝均与控制器电连接。

8、进一步，所述冷却机构包括第二风机、吹风管、分支管、出风槽、通风管和吹风孔，所述窑体的顶部前端固定安装有第二风机，所述第二风机的出风口连通有吹风管，所述吹风管的外周壁前端连通有分支管，所述分支管的外周壁底端连通有通风管，所述通风管的底端连通有一端贯穿保温层、砌块砖层和耐火砖腔并与耐火砖腔内壁相贴合的出风槽，所述出风槽远离耐火砖腔内壁的一侧开设有吹风孔。

9、进一步，所述第一排气机构包括离心风机、连通管、排气管、抽气管和吸气管，所述窑体的顶部固定安装有数量为三个的离心风机，三个所述离心风机的出风口均与连通管相连接，所述连通管的外周壁顶端连通有排气管，所述离心风机的进气口连通有一端延伸到耐火砖腔上方的抽气管，所述抽气管的外周壁连通有一端贯穿保温层、砌块砖层并延伸到耐火砖腔内部的吸气管。

10、进一步，所述第二排气机构与第一排气机构的结构相一致，所述第二排气机构设置在窑体的顶部右端，所述第一排气机构设置在窑体的顶部左端，所述第二排气机构用于排出隧道窑内的热气，所述第一排气机构用于排出隧道窑内的湿气。

11、进一步，所述运输机构包括轨道、轨道车、耐热块和匣钵，所述地基的顶部且位于耐火砖腔的内部嵌设有数量为两个的轨道，所述轨道的上方设置有轨道车，所述轨道车的顶部固定安装有耐热块，所述耐热块的顶部放置有匣钵。

12、本发明要解决的另一技术问题是提供一种用于新能源锂电池正极材料烧结电加热隧道窑的烧结方法，包括以下步骤：

13、s1、将待烧结的电池正极材料放置到匣钵内，并将匣钵叠放在轨道车的耐热块上，通过外部的液压顶车机将轨道车移动到窑体的左侧烧结区；

14、s2、开启电热丝，通过温差控制方法进行电池正极材料的烧结作业，烧结过程中，开启离心风机，经吸气管将窑体内的湿气吸送到抽气管内，由排气管排出窑体内的湿气；

15、s3、烧结完毕后，通过外部的液压顶车机将轨道车移动到窑体右侧的冷却区；

16、s4、开启第二排气机构能够抽出窑体尾部较热的空气，开启第二风机产生风，风经吹风管进入到出风槽，由吹风孔吹向烧结好的电池正极材料，使电池正极材料附近的空气快速流通，使得电池正极材料快速冷却；

17、s5、冷却完毕后，通过外部的液压顶车机将轨道车向前步进顶置移出窑体，即可完成电池正极材料的烧结作业。

18、进一步，步骤s2中所述温差控制方法的具体步骤如下：

19、s2.1.通过恒温区的三个热电偶获取恒温区上、中、下区域的温度值t1、t2和t3，将温度值上传到控制器处；

20、s2.2.控制器根据上传的温度值t1、t2和t3，计算温度平均值m

21、

22、s2.3.根据m计算温度方差

23、

24、将与控制器设置的方差阈值进行运算，得到方差波动值r

25、

26、s2.4.将r与方差波动值xr进行比较，当，进入s2.5，否则进入s2.6；

27、s2.5.使用pid控制算法，计算出控制输出量output，根据输出量output得到送风阀的调整量α，控制器根据α进行送风阀的调整；

28、s2.6.结束程序。

29、进一步，所述步骤s2.5中pid控制算法包括包括以下子步骤：

30、s2.5.1.计算当前误差值

31、s2.5.2.计算比例p：

32、

33、式中，为比例参数；

34、s2.5.3.计算积分i：

35、

36、式中，为积分参数，为误差的积分值；

37、s2.5.4.计算微分d:

38、

39、式中，为微分参数，为误差的微分值；

40、s2.5.5.计算output：

41、。

42、进一步，所述步骤s2.5中根据输出量output得到送风阀的调整量α的表达式为：

43、

44、与现有技术相比，本技术的技术方案具备以下有益效果：

45、该用于锂电池正极材料烧结的电加热隧道窑及烧结方法，通过控制器设置温差阈值，热电偶能够将当前恒温区内的上、中、下区域温度值上传给控制器，控制器实时的调整当前恒温区内送风阀的开合度，搅动耐火砖腔内气体，使当前耐火砖腔内温度更均匀，实现了炉温控制均匀的目的，另外，通过设置的三个耐火砖腔，能够进行批量的生产，能够显著提升产量，实现了产量高的目的。