中试级喷雾热解系统10kg/天：中试级喷雾热解粉体制备系统
赛特瑞中试级喷雾热解系统：中试级喷雾热解粉体制备系统
赛特瑞中试级喷雾热解粉体制备系统方案设计参考（10 kg/天）
——适用于氧化物、复合氧化物、电池材料、催化剂等连续化制备
一、项目定位与设计目标
| 指标 | 目标值 |
|---|---|
| 日产量 | ≥ 10 kg 干粉（24 h 连续） |
| 粉体粒径 | 0.5–5 µm（D50 可调） |
| 形貌 | 球形 / 中空球 / 多孔（可控） |
| 松装密度 | 0.6–1.4 g cm⁻³（工艺可调） |
| 收集率 | ≥ 95% |
| 连续运行周期 | ≥ 168 h |
| 年工作天数 | 300 d（7200 h） |
二、工艺路线（连续化）
前驱体溶液 → 计量供液 → 超声+二流体双雾化 → 立式三温区热解炉 → 气固分离 → 脱酸尾气 → 干粉包装
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前驱体配制区
200 L 配料罐（316L）+ 加热搅拌（60 ℃）+ 0.5 µm 过滤器，两套切换保证 24 h 连续补液。 -
计量与雾化
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双柱塞泵 0.5–5 L h⁻¹，稳态精度 ±1%；
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顶部双喷头：
– 1.7 MHz 超声喷头（主雾化，液滴 8–20 µm）；
– 二流体喷头（辅助，防止高固含量堵嘴）； -
载气：洁净压缩空气 6–8 m³ min⁻¹，经冷干+除尘+加热 180 ℃。
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立式三温区炉（核心）
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内径 250 mm，高 4.5 m，总热程 3 m；
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三段独立控温：
T₁ 蒸发段 250 ℃，T₂ 热解段 650–950 ℃，T₃ 晶化段 400 ℃； -
炉衬：轻质陶瓷纤维模块，外壳 ≤ 45 ℃；
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加热元件：Fe-Cr-Al 波纹带，寿命 ≥ 8000 h；
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滞留时间 6–12 s（由载气流量变频调节）。
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气固分离
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一级 旋风分离（SS304）收 70%；
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二级 脉冲袋式除尘器（PTFE 覆膜）收 25%；
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三级 湿式喷淋（NaOH 溶液）收 5% 超细颗粒并脱酸，确保排放 HCl ≤ 10 mg m⁻³。
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粉体后处理
螺旋送料 → 真空吨袋包装机，全程惰性保护，水分增量 ≤ 0.2%。
三、系统组成与主要参数
| 模块 | 关键参数 |
|---|---|
| 配料系统 | 200 L×2，加热 60 ℃，电动升降盖 |
| 供液系统 | 双柱塞泵 0.5–5 L h⁻¹，防爆伺服电机 |
| 雾化系统 | 超声 120 W×2 + 二流体 0.3 MPa |
| 热解炉 | 立式 φ250×4500 mm，总功率 120 kW |
| 温控吸热 | 智能温控，3×S 型热电偶 + SCR 调功，精度 ±2 ℃ |
| 旋风分离器 | 入口流速 18 m s⁻¹，压降 1.2 kPa |
| 袋式除尘器 | 24 袋 × φ130×2000 mm，脉冲 0.5–0.7 MPa |
| 尾气风机 | 变频离心 11 kW，风量 6500 m³ h⁻¹ |
| 控制方式 | PLC + 15″ 触摸屏，远程 4G 模块 |
| 占地 | 8 m(L)×5 m(W)×6 m(H) |
| 总装机功率 | 140 kW（运行 110 kW） |
| 公用工程 | 380 V 50 Hz，循环水 10 m³ h⁻¹，压缩空气 0.7 MPa |
四、设计亮点
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双雾化耦合：超声雾滴均匀 + 二流体防堵，适应 0–30 wt% 固含量。
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三温区梯度：溶剂蒸发→盐分解→晶型完善，一步获得结晶粉，无需后烧。
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高收率组合：旋风+袋滤+湿淋三级串联，收集率 ≥ 95%，尾气达标。
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连续出料：底部星型阀+螺旋，吨袋密闭包装，无粉尘外泄。
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智能控制：温度、流量、压差、含氧量实时记录，异常自动停炉并氮气保护。
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模块化扩建：单套 10 kg d⁻¹，并联 5 套即可形成 50 kg d⁻¹ 示范线，无需重复设计。
五、物料衡算（10 kg/天示例）
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目标：LiFePO₄ 前驱体（Fe/Li/P=1:1:1），固含量 20 wt%
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理论干重：10 kg
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需溶液量：10 kg ÷ 0.2 = 50 kg ≈ 45 L
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水分蒸发：40 kg
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尾气带走：≈ 40 kg 水 + 2 kg 分解气体
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实际收集：10 kg（松装密度 1.0 g cm⁻³，体积 10 L）
七、建设周期与投资概算参考
| 阶段 | 时间 | 费用（万元） |
|---|---|---|
| 详细设计 + 采购 | 1.5 月 | 15 |
| 制造 + 厂内预装 | 2.5 月 | 125 |
| 现场安装 + 冷调 | 1 月 | 10 |
| 工艺热调 + 验收 | 0.5 月 | 5 |
| 合计 | 5 个月 | 165 万元（含旋风、袋滤、喷淋、电控，不含土建及公用工程） |
八、安全与环保
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防爆：按 GB 50058 粉尘爆炸区域 22 区设计，采用防爆伺服电机、泄爆片、隔爆阀。
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尾气：湿式喷淋 + 除雾 + 活性炭吸附，HCl ≤ 10 mg m⁻³，粉尘 ≤ 10 mg m⁻³。
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消防：炉顶设置 68 ℃ 易熔塞 + 氮气应急注入；除尘器设置温度/CO 监测 + 自动喷淋。
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噪声：引风机加隔音罩，厂界 ≤ 65 dB(A)。
九、项目实施节点
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合同生效 → 2. 详细设计审查 → 3. 关键件采购（炉体、喷头等） → 4. 厂内制造/预装/FAT → 5. 发货 → 6. 现场安装/冷调 → 7. 热调/工艺验证 → 8. SAT 签署 → 9. 质保进入（12 个月）
本中试级喷雾热解粉体制备系统方案采用“立式三温区+双雾化+三级收粉”路线，单套设备可稳定实现10 kg/天纳米/微米氧化物粉体的连续化制备，收集率 ≥ 95%，工艺灵活、能耗低、易放大，适合高校/企业作为中试平台或小型生产单元。通过并联即可无缝放大至 50–100 kg/天，为后续产业化提供可靠数据包与工程经验。
可选升级模块
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在线粒径监测：激光粒度仪（DLS）接口
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多通道雾化器：提高产量至 5–10 kg/天
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气氛控制系统：支持还原/惰性/氧化气氛切换
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真空收集系统：提高纳米粉末收集效率
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