一、锂电池产品生产工艺的环境要求分析
根据工艺需求特点,可以大致将锂电池生产厂房对于空调系统的湿度需求分为以下三类:
1)普通湿度需求空调房间,如负极涂布间等房间,其湿度控制需求为≤60%,该需求可通过冷却除湿实现。
2)低湿需求空调房间,如正极辊压间、正极分条间、正极模切间以及正极二分间等房间,其湿度控制需求为≤20%,以及正极涂布间、负极辊压间、负极分条间、负极模切间以及负极二分间等房间,其湿度控制需求为≤45%,该需求通过冷却除湿很难实现,因此往往通过转轮除湿机组处理后来满足使用需求,机组中设置一级转轮。
3)低露点湿度需求空调房间,如干燥间、化成间以及注液间等房间,其湿度控制需求为露点≤-50℃,甚至更高,该需求现有的一级转轮除湿机组很难满足工艺需求,工程中一般设置两级转轮除湿段对房间空气进行处理,以满足使用需求。
二、锂电池生产行业除湿方式的选择和确定
现行的空气除湿方式有很多种,包括冷却除湿,液体吸附剂除湿,固体吸附剂除湿,膜除湿等。在实际应用中,单一除湿技术很难满足要求,而且从节能角度考虑,多种除湿技术联合使用能综合各种技术的优势、规避自身不足,在节能的同时提高除湿的效率。目前,空气除湿主要有冷却除湿和转轮除湿。在空调除湿系统中,冷却除湿在高温高湿的环境且对湿度要求不是很严格的条件下,效果还是比较好,但在除湿量比较大且环境温度比较低的环境中,湿度和温度要求比较高的地方,采用冷却除湿就很难达到所控制的湿度要求,并会出现冷凝结露现象且能耗也是比较大的,因为空气只有冷却到露点温度以下(一般是15℃左右)才能进行除湿,这就需要把被处理的空气处理到露点温度以下后进行除湿,处理后的空气温度(15℃左右)是比较低的,并不能直接送入室内,因为在低温的环境中会使人身体不适,所以就要求把处理后的空气温度再加热到人体比较适合的温度(一般是23℃左右),从而在把被处理的空气先降温到露点温度进行除湿再加热升温到舒适的环境温度在能耗消耗上是比较大的。并要求在某些过渡季节甚至冬季同样需要开启制冷机组,目的仅仅是除湿(对新风进行降温除湿)。而后再通过后加热补偿的方式,重新控制室内的温度要求,浪费了大量的能源。
而采用转轮除湿机进行除湿,将不受空气露点影响,且除湿量大。轮除湿机是利用固体吸湿剂做成的转轮进行旋转除湿的设备。转轮除湿机的核心结构为一不断转动的蜂窝状干燥转轮,它是除湿机吸收水分的最关键的部件,是由含有少许金属钛的特殊玻璃纤维载体和活性硅胶复合而成,其蜂窝状的结构设计,不仅能够极大限度的附着吸湿剂,增加湿空气与吸湿剂相互接触的表面积,提高除湿机的工作效率,而且具有很高的强度,能够很好的适用于各种复杂的工作环境。
因此,在锂电池行业较为常用的除湿方式为转轮除湿。
三、锂电池生产厂房典型低湿空调系统设计
锂电池生产厂房低湿空调系统的空调送风量应按以下计算结果中的最大值选取:
1)根据生产车间冷、热负荷计算得出的送风量。
2)根据生产车间湿负荷计算得出的送风量。
3)为满足生产车间洁净需求计算得出的送风量。
4)根据生产车间工艺排风计算得出的送风量。
5)《锂离子电池工厂设计标准》GB 51377推荐的低湿房间所需的换气次数计算得出的送风量。
四、低湿空调系统节能分析
转轮除湿系统具有可独立除湿、低湿下仍有良好除湿效果和将空气处理到较低露点的优势。此外,转轮除湿可与常规空调系统复合成转轮除湿空调系统,实现温湿独立控制,避免常规空调系统温湿联控弊端,提高能源利用效率,提升被控空间的空气品质及控制精度等优良性能,转轮除湿空调系统也因此在实际应用中受到极大重视。但是,转轮除湿空调系统结构复杂、运行费用高、除湿过程中空气温升较大及需要对送风进行冷却等限制,而且轮转除湿存在再生过程,不同的再生方式对空调系统运行经济性能有重大影响,采用加热再生则面临着加热热源提供及选择的难题。
在锂电池生产厂房整套工艺流程中,有些工艺环节产生大量的废热。其中最主要的有:
1)涂布工序:将混合好的浆料涂覆在正负极集流体上,在涂布机内通过高温烘烤干燥去除浆料中的溶剂,使得固体物质很好的粘结在基材上,同时将高温废气排出室外。涂布机加热热源通常为电加热或导热油等。其排气温度可达约100℃。
2)定容化成工序:在化成柜或定容柜对电池体进行充放电测试的工艺流程。设备排风温度约50℃~60℃。
因此,在今后的空调系统设计中,可利用工艺设备持续产生的废热,减小转轮除湿空调机组再生加热耗电量。降低锂电池生产厂房中大量转轮除湿机组的运行能耗。

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