一、鋰電池生產(chǎn)車間除濕空調(diào)系統(tǒng)分類
1.普通濕度需求空調(diào)房間,如原材料庫房、極耳膠物料間、銅、鋁箔拆箱區(qū)等房間,其濕度控制需求為≤60%,該需求可通過冷卻除濕實現(xiàn);
2.低濕需求空調(diào)房間,如取樣間、極耳膠合漿間、正極混切間等房間,其濕度控制需求為≤20%,以及負極鯤切間、負極激光模切間等房間,其濕度控制需求為≤45%,該需求通過冷卻除濕很難實現(xiàn),因此往往通過轉(zhuǎn)輪除濕機組處理后來滿足使用需求,機組中設(shè)置一級轉(zhuǎn)輪除濕段;
3.低露點濕度需求空調(diào)房間,如電池拆解間、干燥間以及注液間等房間,其濕度控制需求為露點≤-30℃,甚至更高,該需求現(xiàn)有的一級轉(zhuǎn)輪除濕機組很難滿足工藝需求,工程中一般設(shè)置兩級轉(zhuǎn)輪除濕段對房間空氣進行處理,以滿足使用需求。
二、鋰電池生產(chǎn)車間散濕量及其特點
鋰電池生產(chǎn)車間不同于普通的工業(yè)生產(chǎn)車間,其對環(huán)境濕度的要求極其嚴苛,因此在空調(diào)系統(tǒng)選型計算時,應(yīng)對低濕以及低露點要求的工藝生產(chǎn)環(huán)境進行嚴格的濕負荷計算,且散濕量應(yīng)包括如下內(nèi)容:
1)人體散濕量;
2)圍護結(jié)構(gòu)散濕量;
3)原材料及包裝材料散濕量;
4)工藝過程的散濕量;
5)各種潮濕表面的散濕量;
6)滲透空氣帶入的濕量;
7)新風(fēng)帶入的濕量。
三、鋰電池生產(chǎn)車間低濕空調(diào)系統(tǒng)布置原則
空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)劃分的原則除應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》和《電子工業(yè)潔凈車間設(shè)計規(guī)范》。
鋰電池工廠供暖、通風(fēng)、空調(diào)與空氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)環(huán)境的要求。
潔凈室(區(qū))及干燥房的氣流組織應(yīng)根據(jù)潔凈度、露點溫度以及生產(chǎn)工藝要求確定。
1.干燥房與一般空調(diào)房間應(yīng)分開設(shè)置空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng);
2.露點溫度差別大的干燥房應(yīng)分開設(shè)置空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng);
3.有潔凈度要求的干燥房與無潔凈度要求的干燥房應(yīng)分開設(shè)置空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng);
4.正極生產(chǎn)車間和負極生產(chǎn)車間應(yīng)分開設(shè)置空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng);
5.產(chǎn)塵量大的車間應(yīng)設(shè)置獨立的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng),并應(yīng)配置粉塵處理裝置。
四、鋰電池生產(chǎn)車間除濕空調(diào)系統(tǒng)的特殊要求
1.風(fēng)管材質(zhì)要求
在鋰電池生產(chǎn)車間中,低露點空調(diào)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管常采用不銹鋼板,采用厚度不小于1.0 mm厚的不銹鋼板制作,采用氬弧焊滿焊焊接。由于低露點空調(diào)系統(tǒng)送、回風(fēng)管道中的空氣含濕量極低,為了避免外界空氣對風(fēng)管內(nèi)空氣的二次污染,因此采取了這一做法,盡可能的降低風(fēng)管漏風(fēng)率,保證漏風(fēng)率不大于0.5%甚至更低。
2.高溫化成間氣流組織
化成是鋰電池生產(chǎn)過程中的重要工序,化成時在電池的負極表面形成一層鈍化層, 即固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜),SEI膜的好壞直接影響到電池的循環(huán)壽命、穩(wěn)定性、自放電性、安全性等電化學(xué)性能。高溫化成間的工藝需求一般為:吊頂高度在4m以上,溫度要求為45±3℃,濕度要求露點≤-30℃。常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中很少遇到45±3℃的高溫需求的情況,同時由于高溫化成間在鋰電池生產(chǎn)車間內(nèi)所占面積極小,容易被設(shè)計忽視。下送上回的氣流組織形式要與工藝設(shè)備布局緊密結(jié)合,需要耗費大量的精力去設(shè)計。因此目前鋰電池生產(chǎn)車間高溫化成間的氣流組織習(xí)慣性采取上送,上回或者上送下回等形式,未考慮熱空氣呈自然上升趨勢的物理現(xiàn)象,造成房間溫度場極其不均勻,溫度梯度過大(上下溫差最大達到10℃以上),房間吊頂處溫度過高(>60℃),燈具及噴頭長期處于高溫環(huán)境中存在安全隱患等問題,這些問題的存在大大影響了工藝生產(chǎn)。
五、低露點空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計
目前已運行鋰電池生產(chǎn)車間大部分低露點空調(diào)房間均存在過渡季節(jié)溫度過低(<18℃)問題,而房間溫度過低會造成電解液凝結(jié)、結(jié)晶等情況的出現(xiàn),因此必須避免出現(xiàn)房間溫度過低的情況。一上述情況的出現(xiàn)是由于經(jīng)過二級轉(zhuǎn)輪處理后的空氣溫度基本保持在15、16℃左右,加上過渡季節(jié)室外氣溫較低,房間冷負荷較低,不足以將房間溫度升至18℃以上,而此時集中的熱源并未開啟使用。因此針對過渡季節(jié)房間溫度過低(<18℃)的問題,為了確保實際使用當(dāng)中嚴格滿足工藝需求,低露點空調(diào)機組末端應(yīng)增加電輔熱措施,以保證過渡季節(jié)房間的工藝需求。
六、生產(chǎn)車間小環(huán)境(房中房)
鋰電池生產(chǎn)車間為了盡可能的降低要求較高區(qū)域的體積,因此設(shè)置了很多房中房,也就是鋰電池生產(chǎn)車間所說的“小環(huán)境”。小環(huán)境一般是由亞克力板或不銹鋼板等制作而成。
由于小環(huán)境的圍護結(jié)構(gòu)無法安裝高效送風(fēng)口,因此對于潔凈度要求較高的小環(huán)境,目前常見的做法是在空調(diào)機組內(nèi)增加高效過濾段,末端送風(fēng)管道由小環(huán)境上方送入,回風(fēng)通過均勻布置在小環(huán)境周邊的回風(fēng)立管下側(cè)的回風(fēng)口回至空調(diào)機組,小環(huán)境頂與大環(huán)境吊頂之間高差較小(<500 mm)的情況,可考慮取消小環(huán)境頂板,直接與大環(huán)境吊頂連接,末端高效送風(fēng)口則可設(shè)置在吊頂板上。
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