当下,新能源汽车不断降价,电池行业市场份额抢占持续拉锯,行业洗牌加速。在材料成本控制对电池成本降低有限的情况下,设备节能更新,成为了电池企业降本的重要手段。
电池生产过程中对空气湿度非常敏感,制造车间对湿度控制不好将严重影响电池质量,导致次品率上升,电池一致性差,品质不合格等一系列严重问题。此外,高能量密度电池及趋向固态化电池的生产环境对环境湿度的要求更高,这也使得除湿设备成为保障环境控制的核心设备之一。
除湿干燥系统属于高能耗工序,除湿干燥系统的运行能耗已占到锂电整条生产线GWh电池产线kW,其中除湿干燥系统约16000kW,占比已高达四成。
采用优质不锈钢、改性氧化镁粉、高电阻电热合金丝、不锈钢散热片等材料,翅片电加热管可以安装在吹风管道中或静止、流动空气的加热场合。
高温蒸汽通过蒸汽盘管换热器,利用蒸汽放出来的热量加热再生空气,获得100-140℃高温空气。
热泵直膨通过蒸发压缩式制冷原理,蒸发侧利用冷量和冷凝侧利用热量,和转轮除湿设备既要用冷又要用热的需求相匹配,达到能源高效利用,在一对一直膨或一对多直膨中,综合cop可达到5-6。
采用高性能的热泵热水机组,蒸发侧采用45~50℃热源,冷凝侧循环制取95℃热水,通过水泵将热水泵至组再生换热器,空气通过换热器,加热至70~90℃(可以通过控制热水流量来控制最终换热温度),供转轮再生脱附使用。
诞生了适合高温再生转轮PSS、PSS-S,中温再生转轮PST、PSC,低温再生PSL(目前低温再生转轮暂不支持低除湿)。
利用基材薄、轻、多孔隙的功能特性,采用化学反应的方法将吸附材料与基材牢固均匀地结合在一起,使吸附材料均匀地沉积在基材表面和孔隙中。同时,其他化学助剂的加入在一定程度上提高了吸附材料在基材上的附着量,并可控制吸附材料孔的均匀生长,提升产品的吸附性能和吸附量。
处理区,新风先经过冷水盘管预冷,再经过蒸发器制冷。蒸发器可以在空气温度3℃(不结霜)稳定运行。
Puresci积极探索低品位能源,并针对锂电厂存在的空压机与压缩机的废热、涂布机蒸汽余热、再生排风废热等进行仿真计算,从而对多种加热方式进行大量的应用测试、数据拟合,最终确定电加热丝加热、蒸汽节能利用、一对一热泵直膨、一对多热泵热水站四种新型再生能源方式,实现再生加热方式的变革。
采用带翅片镁粉式电加热管,中间有镁粉绝缘层,电加热丝的热量通过镁粉传递给电加热管外部,经过镁粉使得一部分热量损失,加热效率低且慢。
与高温蒸汽加热空气至100-140℃不同的是,高温蒸汽加热空气至70-90℃采用特殊换热器和控制系统来实现。
在Puresci赛弗实验室专门搭建的蒸汽测试平台,用于模拟对比实际应用场景下中温再生与高温再生加热的蒸汽用量。
通过专利技术使排水温度足够低(解决了市政蒸汽使用后废水温度高难处理问题),最终将蒸汽热量利用率提高5-10%。
蒸发温度做到15℃,冷凝温度做80℃,cop做到5-6,可以稳定运行的,目前市面上能做到的很少。
一对一热泵直膨系统考验的不止是工程师的水平,对现场技术工人、施工人员的责任心与水平也有很高要求。
四、一对多大型集中式热泵热水站【多台机可用,相较于蒸汽(高温再生)节能40-60%】该系统可以以1对1模式运行(一台热泵热水机负责一台),也可以1对多模
式运行(一台热泵热水机负责多台,可备用一台),末端为热水换热器,利用空气和热水换热,达到目标再生温度。
如果是1对多的工况,可利用水泵及水力平衡阀,保证每一个末端换热器水流量符合设计目标,满足使用。
为保证供热水稳定,蒸发侧需要利用废热进行热源补充,热源温度45℃~50℃,冷凝侧持续输出95℃热水。(可以和用户沟通是否有可利用的废热)
普通的热泵很难实现COP3.5-4的能效比,普通热泵一般是在2-3之间,运行成本接近蒸汽,性价比不高。
Puresci赛弗实验室专门搭建热泵热水站测试平台,为进一步验证热泵热水系统是否适配中温再生解决方案。
目前高性能热泵系统可以满足95℃出水,在达到中温转轮需要的再生温度(70~90℃)条件下,系统综合热利用COP:3.5-4。
从热工角度来看,水系统相较于其他能源方式更有优势。热水系统可采取备用机组,降低锂电产线全年无休的运行风险。
就目前行业中层出不穷的各类节能方案来看,如何平衡低、稳定运行、初投资成本与能耗,是最大痛点。
而Puresci认为,明确双转轮低路径,并对前后级转轮基于特殊吸附材料的物理化学处理,达到前后转轮不同的除湿效果,降低再生温度到90℃以下(夏天),才是最具经济型、实用性、第一性原理的节能解决方案。
传统认知上的吸脱附,仅仅是传热学的范畴——即通过相变来进行吸脱附。然而除湿转轮的吸脱附,除了传热,还有传质的过程。我们通过海内外知名实验室以及马里亚纳实验室进行的微观分析的结果发。