在新能源汽車行業(yè),粉體的運輸、裝卸等環(huán)節(jié)常常伴有大量的粉塵產生,閉式氣力輸送技術是一種清潔、可循環(huán)利用的粉體運輸方式,具有安全環(huán)保、自動化程度高、無污染干燥輸送等優(yōu)點,降低了工作人員的勞動強度,保障了工作人員的人身健康安全。
磷酸鐵鋰作為新能源動力電池的粉體材料,在粉體輸送至包裝,其水分含量的控制最為關鍵,要求水分含量不超過600ppm。
針對磷酸鐵鋰輸送過程中易吸潮、易氧化等特點,在分析粉體特性、計算輸送氣速、輸送壓力、輸送管路管徑等參數(shù)的基礎上,對磷酸鐵鋰閉式氮氣氣力輸送系統(tǒng)進行了設備選型。并開展了工業(yè)輸送試驗,探究不同回風速度下(10~60m/s),輸送磷酸鐵鋰粉體的水分含量及產量的變化規(guī)律。同時,為了解決工業(yè)試驗中出現(xiàn)的堵料、冒粉問題,通過CFD數(shù)值模擬,對閉式氮氣氣力輸送系統(tǒng)關鍵部位——內部氣流流場以及顆粒軌跡變化規(guī)律進行了研究。(1)在工業(yè)閉式氮氣氣力輸送磷酸鐵鋰粉體過程中,粉體輸送產量隨著回風速度的增大而減小。當回風速度為8m/s時,由于風量的不足,物料通過星型加料機進入輸送管道不能進行輸送,最后導致系統(tǒng)堵料;當回風速度為60m/s時,星型加料閥進口位置風量過大,出現(xiàn)冒粉現(xiàn)象,整個輸送系統(tǒng)不能正常工作。當回風速度為28m/s左右時,系統(tǒng)風量為12m~3/min,輸送產量最高。在不同的回風速度(10~60m/s)下,采用閉式氮氣氣力輸送并結合除濕包裝房的新工藝,輸送的磷酸鐵鋰粉體水分含量均低于600ppm,滿足工業(yè)要求。(2)CFD模擬結果:隨著回風速度(10~60m/s)的增大,進料口壓力逐漸增大且一直處于正壓狀態(tài),壓力在1000Pa左右,進料口漩渦隨著風速的增大越來越明顯,導致顆粒軌跡混亂,顆粒逃逸率越來越小,所以導致了工業(yè)實驗中回風速度大物料堵塞、冒粉的現(xiàn)象。(3)由于進料口正壓和漩渦的存在,導致工業(yè)輸送產量發(fā)生變化,此問題可通過優(yōu)化引射器供料結構有效解決。根據(jù)工業(yè)閉式氣力輸送設計要求,利用理論設計計算方法,對引射器做了設計計算,并給出了主要參數(shù):噴嘴出口直徑為32mm,噴嘴收縮角為12°,混合室長度為380mm,混合室直徑為62mm,收縮段為30°收縮角,確定噴嘴距為142mm,擴壓室擴散角取10°,長度為150mm。在設計引射器時,可將下料口與水平方向成一定角度,本文設計為45°當引射器噴嘴距為122~142mm范圍時,顆粒的逃逸率為98%,顆粒基本都能被輸送。這是由于引射器進料口微負壓(-4kPa)的存在,使物料可以較輕易的進入引射器并能以高輸送率輸送。
