淺談轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)在鋰電廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：在節(jié)能環(huán)保的大趨勢(shì)下，鋰電的市場(chǎng)前景愈發(fā)廣闊，鋰電產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用也越來越成熟。基于鋰電產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝需求及除濕系統(tǒng)的合理配置。新型轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的應(yīng)用已逐步成節(jié)能與環(huán)保領(lǐng)域的一項(xiàng)重要課題，本文首先介紹了轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)的設(shè)計(jì)要求，然后根據(jù)具體的案例分析轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù);鋰電生產(chǎn)

1 引言

鋰離子電池生產(chǎn)過程需要集成工程、機(jī)械、制程控制、材料體系建設(shè)、環(huán)境控制等多種手段于一體的高度自動(dòng)化體系。鋰離子電池因電壓平臺(tái)高，水分及雜質(zhì)會(huì)造成電池功能衰退或失效的直接因素，因此對(duì)于暴露于環(huán)境中的鋰離子電池過程品需要嚴(yán)格管控水含量、雜質(zhì)含量等避免惡化鋰離子電池電性能、安全性能等。鋰離子電池要滿足新型用電器，需要使用能量密度更高的無鈷的高鎳材料，而這類材料對(duì)制造體系提出了更加嚴(yán)苛的要求，環(huán)境濕度需要保證在相對(duì)濕度在1～2%水平（25℃），普通除濕技術(shù)難以達(dá)到如此低的濕度。本文引入轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)，結(jié)合實(shí)際電池企業(yè)設(shè)計(jì)與應(yīng)用案例，提出更高效的轉(zhuǎn)輪除濕方案在鋰離子電池生產(chǎn)廠房中的可行性論證，以期帶給新建的鋰電生產(chǎn)企業(yè)一定的參考與指導(dǎo)意義。

2 轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 需求介紹（房間參數(shù)與要求）：

2.2 選型設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)：

2.2.1 用戶夏季新風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)：為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性室外設(shè)計(jì)參數(shù)取惡劣工況參數(shù)干球溫度為35℃，相對(duì)濕球75%，絕對(duì)含濕量27.4g/kg計(jì)算;

2.2.2 系統(tǒng)負(fù)荷：輕度勞動(dòng)強(qiáng)度產(chǎn)熱量為（100w/h.人）;圍護(hù)結(jié)構(gòu)綜合熱負(fù)荷依據(jù)系統(tǒng)布置及室內(nèi)熱源按60-110 w/m²計(jì)算，高度修正系數(shù)2%，設(shè)備熱負(fù)荷依據(jù)類型按裝機(jī)功率10%-20%計(jì)算;

2.2.3 產(chǎn)濕量：23℃溫度時(shí)，人員輕度勞動(dòng)強(qiáng)度產(chǎn)濕量為（80g/h.人）;空調(diào)間通風(fēng)濕負(fù)荷按空調(diào)間0.1-0.2次換氣滲透量計(jì)算;回風(fēng)滲透濕負(fù)荷按回風(fēng)量1%-3%換氣滲透量計(jì)算;低濕干燥間通風(fēng)濕負(fù)荷按空調(diào)間2-5g/m²產(chǎn)濕量計(jì)算;人員開門濕氣交換按1m³/次，人員進(jìn)出次數(shù)按2h/次。

2.2.4 系統(tǒng)風(fēng)量：新風(fēng)量（20-50m³/h.人）和維持房間正壓需要干燥間5-10 Pa;保證干燥系統(tǒng)的濕度梯度。

2.3 機(jī)組選型參數(shù)表及系統(tǒng)流程圖：

2.3.1 選型設(shè)計(jì)計(jì)算表：

2.4 案例應(yīng)用效果分享

2.4.1 低能耗

采用專利板式熱回收技術(shù)（專利號(hào)ZL20123017254.0）確保除濕系統(tǒng)的低能耗運(yùn)行。

2.4.1.1 除濕機(jī)組流程優(yōu)化，再生風(fēng)量大大下降（只有原來的35%-50%）配套制冷量下降30% ，除濕機(jī)組再生加熱溫度下降（110℃-130℃左右），電功率下降。

2.4.1.2 除濕機(jī)組再生排熱空氣進(jìn)行充分的再生使用（干燥風(fēng)再生板式熱回收）。在過去的低露點(diǎn)組合式轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中，除濕轉(zhuǎn)輪的再生排風(fēng)是直接對(duì)外排掉的，再生排風(fēng)的溫度一般在 60℃左右，出現(xiàn)了一方面我們要用大量的能源把新風(fēng)從外界制冷降溫除濕再加熱到再生所需要的溫度，另一方面我們又出現(xiàn)把比外界高幾十度的熱風(fēng)排出直接浪費(fèi)的情況。捷瑞轉(zhuǎn)輪機(jī)組根據(jù)最新的PROFLUTE轉(zhuǎn)輪，創(chuàng)新性的將干燥回風(fēng)用于再生的工藝流程，使得再生排風(fēng)的熱能可以板式熱回收成為可能，同時(shí)更低的出風(fēng)露點(diǎn)，使得整套系統(tǒng)的再生熱能只有原來的1/2，避免了同內(nèi)廠家再生熱回收產(chǎn)生結(jié)露影響機(jī)組正常運(yùn)行。

2.4.1.3 整個(gè)干燥機(jī)組將室內(nèi)溫濕度信號(hào)采集后與設(shè)定值進(jìn)行比較，自動(dòng)PID調(diào)節(jié)機(jī)組再生加熱量、制冷量與送風(fēng)量，即達(dá)到節(jié)能同時(shí)也保證干燥室內(nèi)溫濕度的穩(wěn)定。避免了機(jī)組在人員較少時(shí)或秋冬季低負(fù)荷工作能耗浪費(fèi)，大幅降低運(yùn)行費(fèi)用。

2.4.2 高穩(wěn)定性：

充分利用表冷器或轉(zhuǎn)輪的在不同工況的效率，使得新風(fēng)的除濕得到了充分的保證，大大提高了穩(wěn)定性。當(dāng)外界氣溫變化較大時(shí)， 表冷器采用特殊小風(fēng)量大溫差設(shè)計(jì)，使處理風(fēng)溫降得更低. 有利于析出更多的水份。

2.4.2.1 除濕機(jī)組的再生加熱采用模擬量比例控制，再生溫度的變化和調(diào)節(jié)平穩(wěn)有效，使得除濕機(jī)組的除濕性能非常穩(wěn)定高。由于再生風(fēng)采用循環(huán)使用，再生溫度可控性大大提高，使除濕效能曲線非常穩(wěn)定的前提下節(jié)能效果得到顯著提高。

2.4.3 安全性：

轉(zhuǎn)輪再生區(qū)域四重保護(hù)，杜絕安全隱患，一般廠家最多二重保護(hù)。

2.4.3.1 再生加熱溫度最高達(dá)140℃，采用繞片式高鎂粉電加熱棒，表面蓄熱低，同時(shí)有再生加熱出風(fēng)超溫保護(hù)，再生加熱箱超溫保護(hù)（一般廠家都沒有），再生加熱超溫保護(hù)，再生風(fēng)機(jī)與電加熱連鎖。以免突然斷電發(fā)生電熱棒大量蓄熱而燒壞機(jī)組。再生進(jìn)出風(fēng)可使整個(gè)轉(zhuǎn)輪的再生區(qū)域受熱均勻，避免局部再生不到位，導(dǎo)致此區(qū)域出來的風(fēng)干度較差，因此風(fēng)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較重要。

2.4.3.2 整個(gè)系統(tǒng)采用一體機(jī)型，充分利用箱體的空間使得整個(gè)系統(tǒng)的氣流大為改善，同時(shí)運(yùn)行噪音大為下降，系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定得到了充分保證。

2.4.4 機(jī)組成熟先進(jìn)性：

轉(zhuǎn)輪密封件采用優(yōu)質(zhì)球形VITRON密封件，并預(yù)緊式安裝，提高密封性，處理區(qū)與再生區(qū)兩側(cè)壓差達(dá)可到1200Pa，而一般廠家采用平條型密封，極易形成竄風(fēng)。

2.4.4.1 關(guān)鍵轉(zhuǎn)輪段設(shè)計(jì)：密封條采用VITRON，轉(zhuǎn)輪兩側(cè)密封，每側(cè)采用人字型兩道密封，總共有四道密封，萬一有層密封條破損，也能確保密封效果。再生密封圈采用9字型中空硅氟橡膠，處理區(qū)外側(cè)采用人之型硅氟橡膠起到雙層密封。

2.4.4.2 防冷橋設(shè)計(jì)：機(jī)組進(jìn)風(fēng)溫度較低，因此采用防積露防冷橋結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行低泄漏處理，防止機(jī)組表面積露，及能量浪費(fèi);

3 配置特點(diǎn)：

3.1 風(fēng)閥：采用低泄漏可調(diào)式風(fēng)閥，帶有密封條，泄漏量低;其它具有簡(jiǎn)單合理、摩擦力矩小、噪聲小、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、葉片剛性好、耐腐蝕、安裝簡(jiǎn)便、外型美觀等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 表冷器：清水鋁片，不易掛灰與掛水;美國(guó)OAK設(shè)備精心制作，換熱效率高，空氣阻力低，經(jīng)過后2.5Mpa的試壓檢驗(yàn)。

3.3 擋水板：采用SAT斜流式擋水板。

3.4 高位集水盤：需排除凝結(jié)水的前表冷段有一個(gè)經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的不銹鋼“集水盤”，可以及時(shí)將冷凝水排走，配有單向閥。這樣用戶可不用再單獨(dú)做排水彎。

3.5 轉(zhuǎn)輪：采用瑞典進(jìn)口PROFLUTE/日本硅膠轉(zhuǎn)輪，厚度厚，性能穩(wěn)定可靠，上膠率達(dá)82%以上，同等條件下吸濕能力高，可用水清洗，其使用壽命長(zhǎng)達(dá)7-8年以上。

3.6 密封條：采用四道優(yōu)質(zhì)球形VITON密封件，并預(yù)緊式安裝，提高密封性。轉(zhuǎn)輪段的密封件將空氣流分成處理空氣流和再生空氣流，該密封件在兩側(cè)壓差達(dá)到1200-1500Pa的情況下，仍然可以對(duì)中間隔間內(nèi)的空氣和濕空氣具有良好的密封。

3.7 再生部分：再生加熱四重保護(hù)（再生加熱超溫保護(hù)，再生出風(fēng)超溫保護(hù)，轉(zhuǎn)輪超溫保護(hù)，再生加熱箱超高溫保護(hù)），再生風(fēng)機(jī)與電加熱連鎖，以免突然斷電箱體大量蓄熱而燒壞機(jī)組。

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課題項(xiàng)目：本文系2019年湖南城建職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)青年專項(xiàng)“轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)在鋰電廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及優(yōu)化”課題的研究成果;項(xiàng)目編號(hào)：18KTQN3

作者簡(jiǎn)介：周美琴（1986.05—）女，漢族，湖南益陽安化，碩士研究生，助教，研究方向：智能樓宇和建筑電氣。