在新能源汽车行业,粉体的运输、装卸等环节常常伴有大量的粉尘产生,闭式气力输送技术是一种清洁、可循环利用的粉体运输方式,具有安全环保、自动化程度高、无污染干燥输送等优点,降低了工作人员的劳动强度,保障了工作人员的人身健康安全。

   磷酸铁锂作为新能源动力电池的粉体材料,在粉体输送至包装,其水分含量的控制最为关键,要求水分含量不超过600ppm。

   针对磷酸铁锂输送过程中易吸潮、易氧化等特点,在分析粉体特性、计算输送气速、输送压力、输送管路管径等参数的基础上,对磷酸铁锂闭式氮气气力输送系统进行了设备选型。并开展了工业输送试验,探究不同回风速度下(10~60m/s),输送磷酸铁锂粉体的水分含量及产量的变化规律。同时,为了解决工业试验中出现的堵料、冒粉问题,通过CFD数值模拟,对闭式氮气气力输送系统关键部位——内部气流流场以及颗粒轨迹变化规律进行了研究。(1)在工业闭式氮气气力输送磷酸铁锂粉体过程中,粉体输送产量随着回风速度的增大而减小。当回风速度为8m/s时,由于风量的不足,物料通过星型加料机进入输送管道不能进行输送,最后导致系统堵料;当回风速度为60m/s时,星型加料阀进口位置风量过大,出现冒粉现象,整个输送系统不能正常工作。当回风速度为28m/s左右时,系统风量为12m~3/min,输送产量最高。在不同的回风速度(10~60m/s)下,采用闭式氮气气力输送并结合除湿包装房的新工艺,输送的磷酸铁锂粉体水分含量均低于600ppm,满足工业要求。(2)CFD模拟结果:随着回风速度(10~60m/s)的增大,进料口压力逐渐增大且一直处于正压状态,压力在1000Pa左右,进料口漩涡随着风速的增大越来越明显,导致颗粒轨迹混乱,颗粒逃逸率越来越小,所以导致了工业实验中回风速度大物料堵塞、冒粉的现象。(3)由于进料口正压和漩涡的存在,导致工业输送产量发生变化,此问题可通过优化引射器供料结构有效解决。根据工业闭式气力输送设计要求,利用理论设计计算方法,对引射器做了设计计算,并给出了主要参数:喷嘴出口直径为32mm,喷嘴收缩角为12°,混合室长度为380mm,混合室直径为62mm,收缩段为30°收缩角,确定喷嘴距为142mm,扩压室扩散角取10°,长度为150mm。在设计引射器时,可将下料口与水平方向成一定角度,本文设计为45°当引射器喷嘴距为122~142mm范围时,颗粒的逃逸率为98%,颗粒基本都能被输送。这是由于引射器进料口微负压(-4kPa)的存在,使物料可以较轻易的进入引射器并能以高输送率输送。