板栅的概念
在铅酸蓄电池极板内起支撑活性物质的部件,通常为栅状结构,称为板栅。板栅在蓄电池中有三方面的作用,一是板栅支撑活性物质,是活性物质的载体;二是板栅是活性物质的导电体,活性物质储存的电量通过板栅流出和流入,目前实现导电体功能主要是选用铅基合金作为板栅的材料,除此之外也有研究使用非导体材料或非铅基材料,通过表面镀铅制成板栅,如镀铅塑料板栅、镀铅铜板栅等,用于负板栅;三是板栅的腐蚀产物要保护板栅,减少腐蚀,并要降低与活性物质结合的界面电阻。以前板栅与活性物质之间的界面电阻因较多使用铅锑合金并不明显,但随着铅钙合金的大量使用,这个问题表现的比较突出,有时甚至重影响蓄电池的性能,所以减少腐蚀,降低界面电阻应认为是蓄电池板栅作用之一。
板栅是栅状结构,铸造板栅由边框、筋条(横筋条、竖筋条、斜筋条、加强筋、辅助筋)、极耳、板角(有的不需要)组成;拉网板栅由上下边框、网状筋条、极耳组成。冲孔板栅有上下边框和左右边框,孔的形成是靠模具冲孔成型的。板栅中间的空隙用于涂填活性物质。
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板栅使用的环境非常苛刻,首先极板在5%~41%的硫酸中工作,极板活性物质是多务孔的物质,板栅一部分会暴露在酸液中,因此板栅材料要承受硫酸的腐蚀,在硫酸溶液中不能溶解,并且少量的腐蚀产物不会对蓄电池形成毒副作用;在蓄电池充电过程中,正极处于氢化状态,负极处于还原状态,因此板栅材料要具有耐氧化和还原的性能。要达到这方面的要求,选择板栅材料的难度是很大的。
目前,板栅材料主要是铅基合金或塑料镀铅等非铅基材料,常用的铅基合金有铅(Pb-Sb)、铅钙(Pb-Ca)、铅锡(Pb-Sn)等合金,用于正、负板栅;非铅基合金材料有型料镀铅、铜镀铅等,主要用于负板栅。
铅基合金板栅在使用过程中,尽管是有一定耐腐蚀和抗氧化还原的材料,但随着蓄电油长时间使用,充放电的反复进行,板栅还是会发生变化,正板栅逐渐被氧化,产生腐蚀产物,一般腐蚀产物主要是铅的化合物和少量合金成分的化合物,对蓄电池不产生副作用或副作用轻微。铅基合金正板栅的氧化腐蚀到不能支撑活性物质,或不能快速将电量导出和导人的情况下,蓄电池的寿命就终止了。所以,有以根据蓄电池正板栅腐蚀的速度推算蓄电池寿命的说法。负板栅多数情况下处于还原状态,板栅不会发生腐蚀,这也是镀铅板栅能够长斯使用的主要原因。
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2V LHT系列 | ||||||||
型号 | 额定电压(V) | C20/Ah | C10/Ah | 外形尺寸(mm) | 端子规格 | |||
长/L | 宽/B | 高/H | 总高/TH | |||||
LHTF12-100 | 12 | 104 | 100 | 394 | 110 | 286 | 286 | T6 |
LHTF12-150 | 12 | 159 | 150 | 551 | 110 | 288 | 288 | |
LHTF12-200 | 12 | 210 | 200 | 560 | 126 | 320 | 320 | T11 |
LHT2-200 | 2 | 212 | 200 | 170 | 110 | 328 | 350 | |
LHT2-300 | 2 | 318 | 300 | 170 | 150 | 330 | 350 | |
LHT2-400 | 2 | 424 | 400 | 210 | 175 | 330 | 350 | |
LHT2-500 | 2 | 530 | 500 | 240 | 175 | 327.5 | 347.5 | |
LHT2-600 | 2 | 646 | 600 | 300 | 175 | 330 | 350 | |
LHT2-800 | 2 | 848 | 800 | 410 | 175 | 330 | 350 | |
LHT2-1000 | 2 | 1060 | 1000 | 475 | 175 | 328 | 350 | |
LHT2-1500 | 2 | 1575 | 1500 | 403 | 354 | 339 | 349 |
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以实际生产为例,一只12V,80A?h蓄电池的蓄电量接近 1kVA.h,这样一只蓄电池的电量放出来,约相当于1kW.h,就是1度电,而生产这样一只电池所需要耗用的电量大约是20kW-h,就是20度,是自身储电量的20倍。由此可以看出蓄电池的生产用电量是较大的。
节能降耗是实现可持续发展的必然趋势,在蓄电池生产中大力提倡和***节能的思想理念,研发更为***节能工艺和技术,是非常有意义的。
在铅酸蓄电池工厂规模化生产中:采用生极板电池化成工艺;起动用电池采用拉网工艺技术;适当采用巴顿铅粉;重力晓铸采用多台铸板机集中供铅方式;岛津铅粉机采用多台集中供铅粒的布局、或采用冷压造粒等,都是行之***节能技术和方法。采用***的工艺和技术,节能达到20%以上是可以实现的。
9.1.2蓄电池工厂用电情况
表9-1是一个年产值300万 kVA?h铅酸蓄电池工厂的耗能情况(其中固化、负板干燥、正板窑式千燥加热热源部分采用蒸汽,其他环节均用电进行生产)。
9.1.3铅酸蓄电池各生产工序主要设备耗电情况分析
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铅粉制造工序
表9-2、表9-3分别列出了额定产量为每天12t的铅粉机和18t的铅粉机系统的用电设备的功率,从表中可以看出,铅粉机耗能的主要三部分为,铅粉主机、铅锭熔化铸块、正负压风机。铅粉主机是生产铅粉的主要设备,在生产铅粉期间,全部运行。正负压风机在生产中也全部运行。铅锭熔化铸块,要看设备的生产方式,有的连续运行,有的单独运行,铅锅的加热一般是两部分加热系统,在开始工作时,需要尽快地加热熔化铅锭,两部分加热系统全部工作。正常工作时,铅液达到一定温度(一般在400C左右)时,就要由温控器进行加热控制:一组加热管停止电加热,另一组加热管则继续加热工作。加热工作时间的长短,由铅块的产量以及铅炉的保温性能决定。对于岛津铅粉来讲,耗电量与铅粉机的设计制造有一定的影响。调整工艺参数可以适当提高产量,降低能耗。
提高铅粉产量,可以适当降低能耗。但往往会造成铅粉的粒度增大,氧化度降低,这对极板制造的使用又会产生一定的影响。
经实利,生产1000kg铅粉的耗电量约为220kW.h,核算1000kg极板在铅粉上的用电量约为130kW.h。
2.铸板工序
从表9-4中可以看出普通重力铸板机耗电环节主要在于铅锅加热。铅锅的工作方式是,在刚开始加热时,铅锅加热管全部打开,当达到所设定的工艺要求的温度时,电热管全部或部分停止加热,处于保温状态;在铅液使用一段时间后根据需要补充合金锭时,电热管又开始加热;当铅液温度降到工艺要求温控点以下,电热管也会自动启动加热。
生:表中指一机一锅。
铸板机的正常生产时的速度是,铅钙合金板栅每分钟13~16片左右。按每班8h计算,一台机一个班的板栅产量大约在3000~6000大片之间,每片板栅平均重量为120g,每班生产的板橱大约为600kgo
每吨板栅约耗电342kW.h(包括配置30%合金及片头回炉合金耗能)。核算成生产1000kg极板,在板栅耗上的耗电量为137kW.h.
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3.合膏工序
合膏工序用电主要在于合膏机的主机电机的消耗,合膏机在生产过程中,运行的时间约为总生产时间的85%,铅育斗运行的时间为40%。
合膏机一般每小时生产1000kg铅粉的铅膏,相当平均活性物质约1000kg,用电量42kW.h。核算在1000kg极板中的用电量为25kW.h
合膏机用电设备功率见表9-5。
4、涂板工序
涂板工序主要用电部位是涂板的膏斗电动机和涂板主机用电、极板快速干燥的用电、执循环风机用电。
涂板机的涂板速度为每分钟100片左右,假设徐膏量平均为150g,每小时所涂铅青量为900kg。每吨铅膏涂板用电量约120kW.h。核算每吨极板用电量约为75kW.h.各种涂板机用电参数见表9-6-老9.8.
5.固化工序
固化室的工作间有效尺寸为3200mm(宽)x3300mm(深)x2900mm(高),存放极板数量27架,每架极板的重量约为830kg。固化热源、加湿蒸汽采用燃煤锅炉蒸汽,用电部分主要是循环风电动机、排湿风机电动机。固化干燥时间为72h。核算每吨极板用电量为20kW.h。固化室用电参数见表9-9。
6.极板化成工序
化成阶段是萧电池工厂耗电最多的工序,生极板经过化成转换成熟极板。一般极板化成的充电量是蓄电池额定容量的3倍多。充电机的工作原理是将交流电通过整流设备转变成直流电,通过控制系统进行调节,根据设备的不同、达到的转换效率也不同,一般可达***。