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    鈸鑫科技汪平波《新能源電池產線環境智能化管理和節能解決方案》

    發布日期:2021-07-20

    核心提示:7月7日,2021中國國際鋰電產業大會(簡稱金磚鋰電論壇)在上海汽車會展中心順利召開。本屆金磚鋰電會議為期兩天,主題為以新技術
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    7月7日,2021中國國際鋰電產業大會(簡稱金磚鋰電論壇)在上海汽車會展中心順利召開。本屆金磚鋰電會議為期兩天,主題為以“新技術、新應用、新發展”為主題,采用“會議論壇+展覽展示+體驗營銷”三位一體的創新模式,多項重點活動同期同地舉辦,充分協同聯動,品牌效應和影響力大幅提升。
     
    鈸鑫科技股份有限公司副總裁汪平波出席論壇并發表主題演講——《新能源電池產線環境智能化管理和節能解決方案》。

     

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    以下為演講實錄:

    主持人:感謝劉總為我們帶來高安全性的電池,還能提高產品的溢價空間。接下來有請鈸鑫科技股份有限公司副總裁汪總為我們帶來新能源電池產線環境智能化管理和節能解決方案的主題分享!
        
    汪平波:各位老師、各位來賓,大家上午好!非常感謝主辦方能給我這樣一個機會和大家交流一下新能源電池產線環境智能化管理和節能解決方案。

    隨著制造業進一步升級,目前更多的制造企業向高端裝備、智能化環境控制以及產線智能化方向發展,產品進入品牌競爭時代,同質化規模競爭和細分市場的競爭,競爭模式從以前的普遍競爭型向巨頭競爭型和細分市場的差異化競爭。

    我們作為行業配套的環境制造商,也要與時俱進,逐漸從向企業提供單一化產品,轉向提供整體解決方案,否則在主流行業里生存會越發艱難。  
     
    一、環境控制要素。

    在新能源電池產線環境里,一般有以下幾個點:

    (1)干球溫度。

    (2)露點溫度。

    (3)潔凈度。

    (4)環境壓差。
       
    1、干球溫度的設定和系統的熱負荷有關,室內環境熱負荷的構成有以下幾點:

    (1)燈光照明和人員散熱。

    (2)設備的散熱:烘箱、馬達、機柜。

    (3)產品散熱,某些工藝流程,產品會有一定的散熱。

    (4)室外環境對室內的滲透熱負荷。

    從這幾個要素來看,一個產線的工藝方案確定以后,前面三項熱負荷基本確定,唯一有變量的是第四點,室內環境對室內的滲透熱負荷。

    這是室內環境滲透熱負荷的公式,這個公式只是普遍適用的公式,某些場合不一定適用。目前新能源電池的潔凈廠房以彩鋼保溫墻板為主。

    K是保溫板的傳熱系數,δ是對應材料的厚度,λ為對應材料的導熱系數,A是圍護面積的單位。如果要降低環境滲透的熱負荷,材料的厚度要盡可能高,對應的導熱系數要盡可能地小。

    T既是室內外環境的溫度差,這跟室內的溫度設定有關系,如果室內溫度設定得越低,溫度差越高,熱負荷也會越大。

    一般的情況下,溫度的設定跟工藝和人體的舒適性有關,如果在工藝沒有特別要求的情況下,溫度沒有必要設定太低,比如夏季室外35度的情況下,室內25度已經是比較舒適的體感溫度了。

    下面是常見材料的導熱系數,大家可以看得出來,像巖棉和聚氨酯這些經常用的材料導熱系數非常低,隔熱性能非常好,是目前潔凈廠房主要使用的材料。

    2、露點溫度設定,跟系統濕負荷有關,濕負荷也會關系到整個系統的能耗。由以下幾點組成:

    (1)人員散濕。

    (2)產品散濕。

    有些產品工藝,產品進去的時候含水率較高,出來的時候含水率相對低一點。散出來的水汽對系統構成一定的濕負荷。

    (3)固定開口:因為某些工藝的設計要求圍護結構上有開口,比如傳輸帶、傳遞窗等。

    (4)室外對室內環境的滲透濕負荷。

    從這幾點來看,一個產品的制造工藝線確定以后,人員、產品、固定開口等這些因素基本上已經確定,唯一有變量的是室外對室內環境的滲透濕負荷。

    這是環境濕滲透負荷的計算公式,從這個公式可以看出來,我們要降低環境滲透濕負荷。首先房間體積要小,我們在確定工藝設備和人員的時候,盡可能地選取結構緊湊的布局,以降低整個環境空間的體積。

    H是室外環境和室內環境的濕度差,濕度差也非常關鍵,濕度差越大,整個系統的濕負荷越大。比如磷酸鐵鋰可能-40左右可以達到工藝要求,像三元材料對水汽更敏感一點,可能要-50的露點。

    未來發展的固態電池技術-鋰硫產品,對水汽敏感度更高,一般要-60以下的露點。露點越低,意味著系統的濕負荷越大,意味著初投資增加以及系統后續的能耗越高,運行費用就會增加。

    F1、F2、F3式對應的系數,下面是常見材料的滲透系數,我們常用的雙層彩鋼保溫板結構,系數比較低。

    這是固定開口的濕度負荷計算公式,如果產品工藝需要開口,建議開雙層的傳遞窗,而不是單層的傳遞窗。不建議采用傳輸帶模式,現在的電池產線很少采用這種模式。

    3、環境潔凈度。

    潔凈廠房一般以換氣次數來衡量環境的潔凈度和凈化等級。

    從書面定義上講,環境潔凈度式單位體積空氣里一定直徑的塵埃顆粒數,日常不會做得這么細。根據以往經驗的數據積累,一般以有效的換氣次數來衡量廠房的潔凈度。

    新能源行業的潔凈廠房,通常有10萬級和萬級,對應的換氣次數分別在15次和25次左右,個別潔超凈驗室要求高一點,有千級甚至百級。

    4、房間正壓。

    因為潔凈廠房周圍的環境一般是高溫、高濕,為了防止室外高濕高溫的空氣從潛在的一些門窗、墻體的縫隙滲透進來,要求潔凈廠房內部要微正壓,一般15-25PA的正壓。

    系統新風量取決于以下幾點:房間正壓需求、人員補充新風要求(人體健康角度考慮)、設備工藝排風補充新風要求。

    房間正壓和人工補充新風要求,在系統中新風中占得比較小,比較大的新風補充是來自于工藝排風。

    新風一般都是高溫高濕,新風意味著能耗,意味著初投資,所以產線設計的時候,盡可能減少工藝排風。

    二、環境智能控制。

    控制的要素點:干球溫度、露點溫度、壓差。

    通過對關鍵參數的信號實時監控、收集反饋,再到信號處理,,發送指令執行,到相關設備的自動執行調節,對整個環境參數實現智能化控制,基本上做到開機后不管。

    這是潔凈廠房典型控制的PID圖,這上面所提到的三個參數,通過相應的傳感器,信號數據收集、反饋處理,再到中央控制模塊,在沒有故障情況下,系統會自動調整到最佳運行狀態。

    這是一個多系統的智能化集中控制體系,用戶在中央機房就可以監控,調節各個系統的運行情況。

    三、智能系統工程。

    這是典型的鋰電池生產工藝排布,作為專業的環境控制企業,需要了解客戶的的基本產品工藝和需求點。

    這是我們典型的的鋰電池生產線廠房布局圖,這是我司和北京理工大學共同開發的鋰硫電池研發的環境實時監測系統,不僅可以應用在鋰電池生產環節,也可以應用在其他行業。

    四、系統工程設備選擇以及節能設計。

    這是典型的鋰電池生產線的環境控制系統流程圖,超低露點除濕機組,首先密封性好沒有漏風,專業的防冷橋設計,確保箱體表面不能結露,泄漏和結露意味著新風和能耗會增加。

    整體優化設計,采用低溫的再生技術。除濕機設備主要能耗來自于再生,優化再生使得整體能耗下降明顯。

    還有利用廢棄的余熱,目前像鋰電池產線里涂布機的高溫排風,烘箱和分容柜的排風,空壓機的排風余熱都有潛在的利用空間。

    這是廢氣余熱回收系統的設計示意圖,核心部件是空氣熱交換機。比如說涂布機的高溫排風,統一收集后,和室外的新風在熱交換器進行熱交換,從而回收一部分高溫排風的余熱,這樣使得設備的再生加熱量可以減少一部分,從而達到節能的效果。

    小總結:

    1、環境智能控制和節能解決方案,我們認為在滿足制造工藝前提的要求下,做到能耗比較低,首先工藝方案和廠房平面布局要合理,選擇合適的工藝方案和廠房布局,避免無謂的超前設計。

    按照目前行業的發展,規?;母偁?、品牌化的競爭,制造商對成本控制和規?;圃旆浅V匾?,作為配套商也要充分考慮到客戶的需求,與時俱進,避免無謂的超前設計,控制初投資和后期運行費用。

    2、設定合理的溫度、濕度等環境參數,控制環境設備的初投資以及后期運行能耗。

    3、選擇合格有經驗的潔凈廠房承包商以及設備制造商,一套制作精良,密封性能優秀的潔凈干燥房系統和環境控制設備不僅能確保滿足電池制造工藝所需要的低濕環境,也可以有效降低系統的運行費用。

    4、提高環境控制系統的智能化程度,對環境參數實時監測,收集反饋,再到信號處理,發送指令執行,實現全過程參數自動調節,實現環境參數智能控制并達到節能效果的最大化。

    5、盡可能利用廢棄余熱的回收,進一步降低設備的峰值配置功率,達到節能效果。
         
    五、工程案例。

    這是國內某研究所首條無機物薄膜的固態電池產線,露點要求比較高,-60以下,我司承接整個潔凈廠房以及環境參數控制系統的設計,施工作業。

    這是航天某所高分衛星鋰電池生產線,也是我司承接整個潔凈廠房以及環境參數控制系統的設計,施工作業。

    這是兵器集團下屬某研究所熱電池生產線,對露點環境要求比較高,-55以下。

    六、公司介紹。

    我們公司是一家專注于潔凈廠房EPC設計,施工總承包以及恒溫恒濕控制產品的企業。產品廣泛應用于新能源、電子、航空航天等行業。

    制造工廠在奉賢,最近剛剛搬了新公司,有機會的話歡迎大家去我們公司參觀,交流指導一下。

    鈸航建設工程是鈸鑫科技旗下的專業公司,專注潔凈廠房設計施工總承包,在電池產線、航空軍工等領域有將近20年的經驗。

    這是我們公司核心產品的設計優勢和特點,我就不一 一介紹了。

    這是我們公司核心產品超低露點除濕機組的實物圖片。

    我今天的匯報交流就到這兒,謝謝大家!


     
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