浅谈转轮除湿技术在锂电厂房设计中的应用

摘要：在节能环保的大趋势下，锂电的市场前景愈发广阔，锂电产品的开发和应用也越来越成熟。基于锂电产品的生产工艺需求及除湿系统的合理配置。新型转轮除湿技术的应用已逐步成节能与环保领域的一项重要课题，本文首先介绍了转轮除湿技术的设计要求，然后根据具体的案例分析转轮除湿技术优缺点。

关键词：转轮除湿技术;锂电生产

1 引言

锂离子电池生产过程需要集成工程、机械、制程控制、材料体系建设、环境控制等多种手段于一体的高度自动化体系。锂离子电池因电压平台高，水分及杂质会造成电池功能衰退或失效的直接因素，因此对于暴露于环境中的锂离子电池过程品需要严格管控水含量、杂质含量等避免恶化锂离子电池电性能、安全性能等。锂离子电池要满足新型用电器，需要使用能量密度更高的无钴的高镍材料，而这类材料对制造体系提出了更加严苛的要求，环境湿度需要保证在相对湿度在1～2%水平（25℃），普通除湿技术难以达到如此低的湿度。本文引入转轮除湿技术，结合实际电池企业设计与应用案例，提出更高效的转轮除湿方案在锂离子电池生产厂房中的可行性论证，以期带给新建的锂电生产企业一定的参考与指导意义。

2 转轮除湿系统设计

2.1 需求介紹（房间参数与要求）：

2.2 选型设计计算依据：

2.2.1 用户夏季新风设计参数：为提高系统稳定性室外设计参数取恶劣工况参数干球温度为35℃，相对湿球75%，绝对含湿量27.4g/kg计算;

2.2.2 系统负荷：轻度劳动强度产热量为（100w/h.人）;围护结构综合热负荷依据系统布置及室内热源按60-110 w/m²计算，高度修正系数2%，设备热负荷依据类型按装机功率10%-20%计算;

2.2.3 产湿量：23℃温度时，人员轻度劳动强度产湿量为（80g/h.人）;空调间通风湿负荷按空调间0.1-0.2次换气渗透量计算;回风渗透湿负荷按回风量1%-3%换气渗透量计算;低湿干燥间通风湿负荷按空调间2-5g/m²产湿量计算;人员开门湿气交换按1m³/次，人员进出次数按2h/次。

2.2.4 系统风量：新风量（20-50m³/h.人）和维持房间正压需要干燥间5-10 Pa;保证干燥系统的湿度梯度。

2.3 机组选型参数表及系统流程图：

2.3.1 选型设计计算表：

2.4 案例应用效果分享

2.4.1 低能耗

采用专利板式热回收技术（专利号ZL20123017254.0）确保除湿系统的低能耗运行。

2.4.1.1 除湿机组流程优化，再生风量大大下降（只有原来的35%-50%）配套制冷量下降30% ，除湿机组再生加热温度下降（110℃-130℃左右），电功率下降。

2.4.1.2 除湿机组再生排热空气进行充分的再生使用（干燥风再生板式热回收）。在过去的低露点组合式转轮除湿系统中，除湿转轮的再生排风是直接对外排掉的，再生排风的温度一般在 60℃左右，出现了一方面我们要用大量的能源把新风从外界制冷降温除湿再加热到再生所需要的温度，另一方面我们又出现把比外界高几十度的热风排出直接浪费的情况。捷瑞转轮机组根据最新的PROFLUTE转轮，创新性的将干燥回风用于再生的工艺流程，使得再生排风的热能可以板式热回收成为可能，同时更低的出风露点，使得整套系统的再生热能只有原来的1/2，避免了同内厂家再生热回收产生结露影响机组正常运行。

2.4.1.3 整个干燥机组将室内温湿度信号采集后与设定值进行比较，自动PID调节机组再生加热量、制冷量与送风量，即达到节能同时也保证干燥室内温湿度的稳定。避免了机组在人员较少时或秋冬季低负荷工作能耗浪费，大幅降低运行费用。

2.4.2 高稳定性：

充分利用表冷器或转轮的在不同工况的效率，使得新风的除湿得到了充分的保证，大大提高了稳定性。当外界气温变化较大时， 表冷器采用特殊小风量大温差设计，使处理风温降得更低. 有利于析出更多的水份。

2.4.2.1 除湿机组的再生加热采用模拟量比例控制，再生温度的变化和调节平稳有效，使得除湿机组的除湿性能非常稳定高。由于再生风采用循环使用，再生温度可控性大大提高，使除湿效能曲线非常稳定的前提下节能效果得到显著提高。

2.4.3 安全性：

转轮再生区域四重保护，杜绝安全隐患，一般厂家最多二重保护。

2.4.3.1 再生加热温度最高达140℃，采用绕片式高镁粉电加热棒，表面蓄热低，同时有再生加热出风超温保护，再生加热箱超温保护（一般厂家都没有），再生加热超温保护，再生风机与电加热连锁。以免突然断电发生电热棒大量蓄热而烧坏机组。再生进出风可使整个转轮的再生区域受热均匀，避免局部再生不到位，导致此区域出来的风干度较差，因此风箱结构设计比较重要。

2.4.3.2 整个系统采用一体机型，充分利用箱体的空间使得整个系统的气流大为改善，同时运行噪音大为下降，系统的长时间运行稳定得到了充分保证。

2.4.4 机组成熟先进性：

转轮密封件采用优质球形VITRON密封件，并预紧式安装，提高密封性，处理区与再生区两侧压差达可到1200Pa，而一般厂家采用平条型密封，极易形成窜风。

2.4.4.1 关键转轮段设计：密封条采用VITRON，转轮两侧密封，每侧采用人字型两道密封，总共有四道密封，万一有层密封条破损，也能确保密封效果。再生密封圈采用9字型中空硅氟橡胶，处理区外侧采用人之型硅氟橡胶起到双层密封。

2.4.4.2 防冷桥设计：机组进风温度较低，因此采用防积露防冷桥结构，并进行低泄漏处理，防止机组表面积露，及能量浪费;

3 配置特点：

3.1 风阀：采用低泄漏可调式风阀，带有密封条，泄漏量低;其它具有簡单合理、摩擦力矩小、噪声小、运转灵活、叶片刚性好、耐腐蚀、安装简便、外型美观等优点。

3.2 表冷器：清水铝片，不易挂灰与挂水;美国OAK设备精心制作，换热效率高，空气阻力低，经过后2.5Mpa的试压检验。

3.3 挡水板：采用SAT斜流式挡水板。

3.4 高位集水盘：需排除凝结水的前表冷段有一个经特殊设计的不锈钢“集水盘”，可以及时将冷凝水排走，配有单向阀。这样用户可不用再单独做排水弯。

3.5 转轮：采用瑞典进口PROFLUTE/日本硅胶转轮，厚度厚，性能稳定可靠，上胶率达82%以上，同等条件下吸湿能力高，可用水清洗，其使用寿命长达7-8年以上。

3.6 密封条：采用四道优质球形VITON密封件，并预紧式安装，提高密封性。转轮段的密封件将空气流分成处理空气流和再生空气流，该密封件在两侧压差达到1200-1500Pa的情况下，仍然可以对中间隔间内的空气和湿空气具有良好的密封。

3.7 再生部分：再生加热四重保护（再生加热超温保护，再生出风超温保护，转轮超温保护，再生加热箱超高温保护），再生风机与电加热连锁，以免突然断电箱体大量蓄热而烧坏机组。

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课题项目：本文系2019年湖南城建职业技术学院院级青年专项“转轮除湿技术在锂电厂房设计中的应用及优化”课题的研究成果;项目编号：18KTQN3

作者简介：周美琴（1986.05—）女，汉族，湖南益阳安化，硕士研究生，助教，研究方向：智能楼宇和建筑电气。