鋰電池目前被廣泛應用于各類(lèi)數碼產(chǎn)品，受?chē)耶a(chǎn)業(yè)政策支持的電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等發(fā)展較快，動(dòng)力鋰電成為鋰電池的潛力領(lǐng)域。然而其制造過(guò)程極為嚴苛，需要非常干燥的環(huán)境，通常要求環(huán)境空氣露點(diǎn)溫度達到－４０℃以下［１］。鋰電池類(lèi)的制造過(guò)程有著(zhù)極為嚴苛的生產(chǎn)環(huán)境要求，因此在設計、施工過(guò)程中任何一部分出現偏差都會(huì )給整個(gè)系統帶來(lái)?yè)p失。另外，為了對液晶、有機發(fā)光顯示屏等新型電子元件的高性能化進(jìn)行研究，或為了提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本等常常需要在超低露點(diǎn)（－８５℃）以下環(huán)境中生產(chǎn)［２］。因此，隨著(zhù)各種高性能電子元件的開(kāi)發(fā)、制造過(guò)程的實(shí)用化，對超低露點(diǎn)干燥空氣環(huán)境的需求會(huì )越來(lái)越多。

常用的超低露點(diǎn)環(huán)境是利用吸附技術(shù)對空氣中的水分進(jìn)行吸附除濕，獲得干燥空氣。而采用硅膠或分子篩吸附除濕的方式已經(jīng)逐步成為主流［３］，吸附式除濕裝置又可以分為吸附塔式和轉輪式吸附除濕機２種。轉輪式除濕技術(shù)已被國內企業(yè)接受和掌握，并取得了長(cháng)足的發(fā)展，在核心部件采用進(jìn)口除濕轉輪的基礎上，已完全能夠勝任鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中所要求的低露點(diǎn)和超低露點(diǎn)濕度控制，并成為代表技術(shù)被各個(gè)行業(yè)所采用［４］。

１現行超低露點(diǎn)空調除濕系統存在的主要問(wèn)題

１．１現行超低露點(diǎn)空調除濕系統流程

以鋰電池干燥房的露點(diǎn)溫度要求（－５０℃）為例（如圖１所示）。在空氣處理過(guò)程中，空氣處理系統分為２個(gè)子系統：工作間空氣處理系統和轉輪再生空氣處理系統。

  

工作間空氣處理流程：室外新風(fēng)Ａ 經(jīng)初效過(guò)濾后進(jìn)入前表冷器一，通過(guò)冷卻除濕得到低溫飽和濕空氣Ｂ，經(jīng)一級轉輪除濕至Ｃ工況，再與室內回風(fēng)Ｈ１混合至Ｄ工況，經(jīng)過(guò)前表冷器二降溫后得到Ｅ，其中大部分空氣進(jìn)入二級轉輪進(jìn)行深度除濕，得到低露點(diǎn)空氣Ｆ，再經(jīng)后表冷器和中效過(guò)濾器至Ｇ工況后送至工作間。

轉輪再生空氣處理流程：①一級轉輪再生系統的再生空氣來(lái)自二級轉輪再生空氣的排氣，具體在二級轉輪再生系統中陳述。②由于室外空氣含濕量較高，盡管加熱后，其水蒸氣分壓力降低，但仍高于二級轉輪再生段吸濕劑的水蒸氣分壓力，不能滿(mǎn)足二級轉輪再生氣體的含濕量要求。因此，采用相對干燥的空氣進(jìn)行轉輪再生才能克服這個(gè)難題。所以，在二級轉輪再生系統中，二級轉輪再生氣體采用了經(jīng)一級轉輪處理與室內回風(fēng)混合并經(jīng)除濕的干燥空氣Ｅ１（含濕量為０．４４ｇ／ｋｇ干空氣），經(jīng)二級轉輪冷卻后至Ｊ工況，空氣中的含濕量變?yōu)榧s１ｇ／ｋｇ干空氣。在電加熱的作用下，該氣體溫度升高至Ｋ工況，空氣中的水蒸氣分壓力降低，并將其用于二級轉輪的再生，空氣狀態(tài)變?yōu)?/span>Ｌ。盡管經(jīng)過(guò)二級轉輪的再生使用，該空氣與室外新風(fēng)比較還是相對干燥的，將二級轉輪再生空氣的部分排氣加熱至Ｍ 工況后，用于一級轉輪的再生空氣，從而提高了一級轉輪處理空氣的能力。

１．２運行過(guò)程中存在的主要問(wèn)題

１）現行超低露點(diǎn)除濕系統通常采用一級和二級轉輪串聯(lián)方式。需要干燥的空氣除了一部分作為新風(fēng)進(jìn)入工作間，還有一大部分作為二級轉輪的再生空氣［５］。因此，一級轉輪的空氣處理量較大，運行成本較高。

２）由于各級除濕轉輪均配有再生加熱器，且為了保證除濕效果，經(jīng)計算一級轉輪的再生溫度需要１１０℃，二級轉輪的再生溫度需要１４０℃，在系統運行時(shí)會(huì )消耗大量的再生能源。

３）由于鋰電池生產(chǎn)環(huán)境要求極為苛刻，任何一部分設計、施工出現偏差，都會(huì )給整個(gè)系統帶來(lái)難以估量的損失。現行轉輪除濕系統較為復雜，導致存在裝置大型化、設備投資高、控制點(diǎn)多、運行調試較復雜等問(wèn)題。

２新型超低露點(diǎn)空調除濕系統構成及特點(diǎn)

２．１新型超低露點(diǎn)空調除濕系統流程

新型超低露點(diǎn)空調除濕系統流程如圖２所示。整個(gè)空氣處理系統分為２個(gè)子系統，但是２個(gè)子系統相對較為獨立。

工作間空氣處理流程：室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)轉輪再生系統表冷器除濕后（Ｄ２狀態(tài)點(diǎn)，具體在轉輪再生

空氣處理系統中陳述）與回風(fēng)Ｊ１以及Ｇ１經(jīng)轉輪預冷后的空氣混合至Ｆ點(diǎn)工況。此時(shí)Ｆ工況空氣的含濕量已經(jīng)很低，經(jīng)過(guò)中效過(guò)濾器和表冷器后至Ｇ工況，一部分（Ｇ１）經(jīng)過(guò)轉輪預冷段和經(jīng)除濕處理后的新風(fēng)Ｄ２混合，另一部分Ｇ２進(jìn)入二級轉輪進(jìn)行深度除濕至工況Ｈ，然后經(jīng)過(guò)表冷器達到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)Ｉ后進(jìn)入工作間。

轉輪再生空氣處理流程：室外新風(fēng)Ａ１經(jīng)過(guò)初效過(guò)濾器和表冷器后至Ｂ工況，與經(jīng)過(guò)二級轉輪再生后的空氣混合至Ｂ１，經(jīng)過(guò)表冷器后進(jìn)入一級轉輪至Ｄ工況，其中一部分空氣作為新風(fēng)Ｄ２與工作間的回風(fēng)混合，另一部分空氣Ｄ１被加熱之后用于二級轉輪的再生至工況Ｅ，此時(shí)空氣較室外空氣相對干燥。為了節能，將其經(jīng)過(guò)顯熱換熱器后與處理的新風(fēng)Ｂ混合，再經(jīng)過(guò)表冷器后進(jìn)入一級轉輪進(jìn)行除濕處理，如此循環(huán)。

２．２新型超低露點(diǎn)空調除濕系統特點(diǎn)

１）系統運行穩定后，室外空氣處理量就是工作間所需的新風(fēng)量。因此，無(wú)論是二級轉輪還是一級轉輪的除濕量都大大減少。新風(fēng)量對整個(gè)系統的沖擊較小，工作間的濕度得到較好控制。

２）經(jīng)過(guò)計算得出，一級轉輪再生溫度需要１００℃，二級轉輪的再生溫度則是８０℃，較現行系統的再生溫度大大降低，減少了轉輪再生能耗，運行過(guò)程中節能降耗非常顯著(zhù)。二級轉輪的使用壽命得到延長(cháng)，并為以后利用低溫熱源創(chuàng )造了有利條件。若與高溫熱泵結合在一起，將進(jìn)一步提升新型系統的節能效果。

３）由于一級轉輪和二級轉輪相對獨立，系統調試較為簡(jiǎn)單，且實(shí)際運行過(guò)程中由于二級轉輪的除濕量極少，且較低的再生溫度使二級轉輪的使用壽命得到延長(cháng)（其價(jià)格在整機中比重較大），后期的維護費用相應降低。潔凈車(chē)間www.iwuchen.com

３改造前后系統運行狀態(tài)和節能性比較

以無(wú)錫新區某日資企業(yè)鋰電池的轉輪除濕空調系統改造項目為例。由于除濕轉輪使用壽命和除濕效率的下降，導致原有空調除濕系統（如圖１所示）無(wú)法滿(mǎn)足工作間送風(fēng)參數，故對該系統進(jìn)行節能改造。所需干燥空氣送風(fēng)量為５０００ｍ３／ｈ，露點(diǎn)溫度為－５０℃［６－７］。表１所示為圖２中除濕系統各點(diǎn)對應的空氣狀態(tài)參數。

    

 

 

 

 

表２所示為２０１３年３月２＃干燥房實(shí)際運行過(guò)程中采集的各主要控制點(diǎn)參數。其中工作間露點(diǎn)溫度最低是－５３.０℃，滿(mǎn)足要求。二級轉輪再生加熱溫度最高是８５.４℃，月平均溫度是８２℃。一級轉輪再生加熱溫度最高是１０３.１℃，月平均溫度是１０１.１℃。

     

圖３所示為２０１４年一級轉輪和二級轉輪空氣再生加熱溫度的月平均值。可以看出，二級轉輪再生加熱溫度全年穩定，年平均溫度是１０１．５℃。一級轉輪再生加熱月平均溫度在５月和６月較高，最高值６月份達到１０５．５℃。這是由于無(wú)錫５月和６月室外空氣相對濕度較大，而一級轉輪再生用的就是室外新風(fēng)，因此再生加熱溫度較高。但總體較為穩定，年平均溫度是１０１．５ ℃。新風(fēng)全年空氣狀態(tài)參數的變化對整個(gè)系統的影響較小，工作間的濕度控制較好。       

實(shí)際使用時(shí)考慮留有一些安全裕量，一級轉輪再生溫度設定為102℃，二級轉輪的再生溫度為82℃，工作間空氣露點(diǎn)的實(shí)測平均值達到－５９.６℃，滿(mǎn)足要求。新型除濕系統能耗由額定工況參數（見(jiàn)表１）算出，與現行除濕系統的能耗比較結果在表３中給出。可以看出，新型除濕系統總冷負荷與現行系統相當，但總熱負荷比現行除濕系統降低約４６.７％，大大節約了除濕轉輪的再生能耗。           

４結論

筆者對新開(kāi)發(fā)的超低露點(diǎn)空調除濕系統的系統構成、操作條件、節能性能等進(jìn)行研究，得出以下結論：

１）新型轉輪除濕系統中經(jīng)過(guò)一級轉輪的空氣量就是工作間所需的新風(fēng)量，使得一級轉輪的轉輪規格比改良前系統小，在前期的設備投入方面節省了部分費用。

２）新型轉輪除濕系統中二級轉輪和一級轉輪的再生溫度較改良前系統大大降低，這使得二級轉輪的使用壽命得到延長(cháng)，并為以后利用低溫熱源創(chuàng )造了有利條件。較低的再生溫度可以節省轉輪再生能耗，運行過(guò)程中節能降耗顯著(zhù)。

３）一級轉輪和二級轉輪相對獨立，使得新型轉輪除濕系統調試較為簡(jiǎn)單。

４）考慮到節約能耗和降低成本的要求，還需要結合現場(chǎng)的生產(chǎn)工藝通盤(pán)考慮，為后期生產(chǎn)建沒(méi)提供有益的幫助。