減碳排放38% 超高溫?zé)岜眉夹g(shù)破解鋰電生產(chǎn)高能耗難題

摘要

實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的低碳和節(jié)能運(yùn)行，是鋰電池制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的關(guān)鍵所在。

全球?qū)τ诘吞?、環(huán)保、節(jié)能等方面的關(guān)注度持續(xù)升溫?！半p碳”目標(biāo)愿景下，對于鋰電池生產(chǎn)企業(yè)而言，如何在保證高質(zhì)量生產(chǎn)制造的同時(shí)，減少能耗與碳排放，同時(shí)帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益，成為企業(yè)發(fā)展的首要目標(biāo)之一。

在鋰電池的原材料保存和電池制備過程中，對環(huán)境濕度的要求極為嚴(yán)苛，通常要求環(huán)境中空氣露點(diǎn)溫度達(dá)到-40℃以下。

當(dāng)前，業(yè)界的主流做法是通過轉(zhuǎn)輪式吸附除濕來實(shí)現(xiàn)。除濕轉(zhuǎn)輪配備有再生加熱器，為了保證除濕效果，轉(zhuǎn)輪再生溫度需要保持在110~140℃，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)消耗大量的能源用于再生，成為企業(yè)生產(chǎn)制造成本的痛點(diǎn)。同時(shí)，轉(zhuǎn)輪再生側(cè)排風(fēng)排出的是高溫高濕的空氣，如果直接排放到環(huán)境中，也會(huì)造成能源的浪費(fèi)。

因此，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的低碳和節(jié)能運(yùn)行，是鋰電池制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的關(guān)鍵所在。

為了解決這一痛點(diǎn)，業(yè)界開始探索將安全環(huán)保、熱源選擇靈活、高效節(jié)能、應(yīng)用程度廣泛的空氣源熱泵技術(shù)與轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。熱泵作為在國內(nèi)外被廣泛認(rèn)可和推廣的技術(shù)，其基本原理就是通過利用壓縮機(jī)做功壓縮制冷劑，通過制冷劑與冷熱源的熱交換，在消耗同等電能的情況下獲得更多的熱量，因此能耗減少，經(jīng)濟(jì)性增加。

不過，要將空氣源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用到轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中，就需要有相對應(yīng)的冷熱源。在轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中，再生側(cè)的排風(fēng)含有大量的余熱，即為含有大量低品位熱量的冷源；再生側(cè)的轉(zhuǎn)輪進(jìn)風(fēng)為高溫，即為熱源。

圖：單轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)

其中，再生加熱器一般有三種形式：電加熱、水蒸汽加熱和高溫導(dǎo)熱油加熱，但無論是哪種形式，都會(huì)造成高能耗和能源的浪費(fèi)。同時(shí)，常規(guī)熱泵的冷凝溫度最高為70~80℃，但轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中再生溫度為110~140℃，根本無法滿足正常應(yīng)用要求。

此外，要想將熱泵系統(tǒng)成功地應(yīng)用于轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中，熱泵系統(tǒng)還需要滿足嚴(yán)苛的焊接工藝，具備防止冷媒回流積存能力，并擁有成熟可靠的控制邏輯，缺一不可。

超高溫?zé)岜媒鉀Q方案的出現(xiàn)，讓這個(gè)問題迎刃而解。

2021年7月，湖南長沙的某個(gè)鋰電池干燥間項(xiàng)目就將超高溫?zé)岜门c轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能增效。截止目前，項(xiàng)目始終運(yùn)行良好，節(jié)能效果顯著。

據(jù)了解，艾默生集成解決方案與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)和瀚潤特環(huán)保設(shè)備公司團(tuán)隊(duì)針對項(xiàng)目中的應(yīng)用難點(diǎn)，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)室測試，成功地將艾默生的超高溫渦旋壓縮機(jī)和整體解決方案與轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)結(jié)合，創(chuàng)新性地推出艾默生超高溫?zé)岜谜w解決方案。在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，雙方摸索出了一套成熟可靠的控制邏輯，既滿足嚴(yán)苛的工藝要求，且保障了壓縮機(jī)和閥件可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，同時(shí)在壓縮機(jī)底部及氣液分離器底部布置電加熱帶以控制回液風(fēng)險(xiǎn)，使得在轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中應(yīng)用熱泵技術(shù)成為可能。

項(xiàng)目中應(yīng)用的艾默生超高溫壓縮機(jī)ZW650最高冷凝溫度可達(dá)135℃，排氣溫度限值為145℃，滿足轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)應(yīng)用要求。同時(shí)，壓縮機(jī)所配備的噴氣增焓功能，一方面能夠增加系統(tǒng)的制熱量，另一方面還可以通過經(jīng)濟(jì)器換熱來提高熱泵系統(tǒng)能效，從而讓項(xiàng)目節(jié)能變得更加高效。

經(jīng)過長期的項(xiàng)目運(yùn)行和數(shù)據(jù)監(jiān)測，采用艾默生超高溫渦旋壓縮機(jī)后，對比采用純電加熱方案，一級轉(zhuǎn)輪能耗降低38%，整套轉(zhuǎn)輪設(shè)備能耗節(jié)省22%，整體碳排放量減少38%左右，節(jié)能減排效果顯著。

可以看到，超高溫?zé)岜眉夹g(shù)在除濕轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)中的創(chuàng)新性成功應(yīng)用，為未來鋰電池的生產(chǎn)除濕項(xiàng)目提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。不僅滿足了生產(chǎn)工藝的嚴(yán)苛要求，也幫助鋰電池生產(chǎn)企業(yè)更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，踐行其“雙碳”目標(biāo)。 鋰電池行業(yè)的能源清潔、綠色發(fā)展之路始終任重而道遠(yuǎn)?？梢灶A(yù)見，行業(yè)未來還會(huì)涌現(xiàn)出更多像超高溫?zé)岜眉夹g(shù)在除濕轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)中應(yīng)用這樣的創(chuàng)新性探索。

審核編輯 ：李倩