淺談轉輪除濕技術在鋰電廠房設計中的應用

摘要：在節能環保的大趨勢下，鋰電的市場前景愈發廣闊，鋰電產品的開發和應用也越來越成熟。基于鋰電產品的生產工藝需求及除濕系統的合理配置。新型轉輪除濕技術的應用已逐步成節能與環保領域的一項重要課題，本文首先介紹了轉輪除濕技術的設計要求，然后根據具體的案例分析轉輪除濕技術優缺點。

關鍵詞：轉輪除濕技術;鋰電生產

1 引言

鋰離子電池生產過程需要集成工程、機械、制程控制、材料體系建設、環境控制等多種手段于一體的高度自動化體系。鋰離子電池因電壓平臺高，水分及雜質會造成電池功能衰退或失效的直接因素，因此對于暴露于環境中的鋰離子電池過程品需要嚴格管控水含量、雜質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，而這類材料對制造體系提出了更加嚴苛的要求，環境濕度需要保證在相對濕度在1～2%水平（25℃），普通除濕技術難以達到如此低的濕度。本文引入轉輪除濕技術，結合實際電池企業設計與應用案例，提出更高效的轉輪除濕方案在鋰離子電池生產廠房中的可行性論證，以期帶給新建的鋰電生產企業一定的參考與指導意義。

2 轉輪除濕系統設計

2.1 需求介紹（房間參數與要求）：

2.2 選型設計計算依據：

2.2.1 用戶夏季新風設計參數：為提高系統穩定性室外設計參數取惡劣工況參數干球溫度為35℃，相對濕球75%，絕對含濕量27.4g/kg計算;

2.2.2 系統負荷：輕度勞動強度產熱量為（100w/h.人）;圍護結構綜合熱負荷依據系統布置及室內熱源按60-110 w/m²計算，高度修正系數2%，設備熱負荷依據類型按裝機功率10%-20%計算;

2.2.3 產濕量：23℃溫度時，人員輕度勞動強度產濕量為（80g/h.人）;空調間通風濕負荷按空調間0.1-0.2次換氣滲透量計算;回風滲透濕負荷按回風量1%-3%換氣滲透量計算;低濕干燥間通風濕負荷按空調間2-5g/m²產濕量計算;人員開門濕氣交換按1m³/次，人員進出次數按2h/次。

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

2.3 機組選型參數表及系統流程圖：

2.3.1 選型設計計算表：

2.4 案例應用效果分享

2.4.1 低能耗

采用專利板式熱回收技術（專利號ZL20123017254.0）確保除濕系統的低能耗運行。

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

2.4.1.2 除濕機組再生排熱空氣進行充分的再生使用（干燥風再生板式熱回收）。在過去的低露點組合式轉輪除濕系統中，除濕轉輪的再生排風是直接對外排掉的，再生排風的溫度一般在 60℃左右，出現了一方面我們要用大量的能源把新風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把比外界高幾十度的熱風排出直接浪費的情況。捷瑞轉輪機組根據最新的PROFLUTE轉輪，創新性的將干燥回風用于再生的工藝流程，使得再生排風的熱能可以板式熱回收成為可能，同時更低的出風露點，使得整套系統的再生熱能只有原來的1/2，避免了同內廠家再生熱回收產生結露影響機組正常運行。

2.4.1.3 整個干燥機組將室內溫濕度信號采集后與設定值進行比較，自動PID調節機組再生加熱量、制冷量與送風量，即達到節能同時也保證干燥室內溫濕度的穩定。避免了機組在人員較少時或秋冬季低負荷工作能耗浪費，大幅降低運行費用。

2.4.2 高穩定性：

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

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

2.4.3 安全性：

轉輪再生區域四重保護，杜絕安全隱患，一般廠家最多二重保護。

2.4.3.1 再生加熱溫度最高達140℃，采用繞片式高鎂粉電加熱棒，表面蓄熱低，同時有再生加熱出風超溫保護，再生加熱箱超溫保護（一般廠家都沒有），再生加熱超溫保護，再生風機與電加熱連鎖。以免突然斷電發生電熱棒大量蓄熱而燒壞機組。再生進出風可使整個轉輪的再生區域受熱均勻，避免局部再生不到位，導致此區域出來的風干度較差，因此風箱結構設計比較重要。

2.4.3.2 整個系統采用一體機型，充分利用箱體的空間使得整個系統的氣流大為改善，同時運行噪音大為下降，系統的長時間運行穩定得到了充分保證。

2.4.4 機組成熟先進性：

轉輪密封件采用優質球形VITRON密封件，并預緊式安裝，提高密封性，處理區與再生區兩側壓差達可到1200Pa，而一般廠家采用平條型密封，極易形成竄風。

2.4.4.1 關鍵轉輪段設計：密封條采用VITRON，轉輪兩側密封，每側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，處理區外側采用人之型硅氟橡膠起到雙層密封。

2.4.4.2 防冷橋設計：機組進風溫度較低，因此采用防積露防冷橋結構，并進行低泄漏處理，防止機組表面積露，及能量浪費;

3 配置特點：

3.1 風閥：采用低泄漏可調式風閥，帶有密封條，泄漏量低;其它具有簡單合理、摩擦力矩小、噪聲小、運轉靈活、葉片剛性好、耐腐蝕、安裝簡便、外型美觀等優點。

3.2 表冷器：清水鋁片，不易掛灰與掛水;美國OAK設備精心制作，換熱效率高，空氣阻力低，經過后2.5Mpa的試壓檢驗。

3.3 擋水板：采用SAT斜流式擋水板。

3.4 高位集水盤：需排除凝結水的前表冷段有一個經特殊設計的不銹鋼“集水盤”，可以及時將冷凝水排走，配有單向閥。這樣用戶可不用再單獨做排水彎。

3.5 轉輪：采用瑞典進口PROFLUTE/日本硅膠轉輪，厚度厚，性能穩定可靠，上膠率達82%以上，同等條件下吸濕能力高，可用水清洗，其使用壽命長達7-8年以上。

3.6 密封條：采用四道優質球形VITON密封件，并預緊式安裝，提高密封性。轉輪段的密封件將空氣流分成處理空氣流和再生空氣流，該密封件在兩側壓差達到1200-1500Pa的情況下，仍然可以對中間隔間內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（再生加熱超溫保護，再生出風超溫保護，轉輪超溫保護，再生加熱箱超高溫保護），再生風機與電加熱連鎖，以免突然斷電箱體大量蓄熱而燒壞機組。

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課題項目：本文系2019年湖南城建職業技術學院院級青年專項“轉輪除濕技術在鋰電廠房設計中的應用及優化”課題的研究成果;項目編號：18KTQN3

作者簡介：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。