锂电池干燥室用干式无油螺杆压缩机

锂离子电池的制造对压缩空气的要求异常严苛。电极涂层、电池组装和干燥室操作需要不含油且不含微量水分的空气,因为碳氢化合物会污染化学物质,水会与电池材料发生反应,而压力波动会干扰精确处理和除湿控制。电池厂无法通过过滤喷油压缩机并希望元件永远不会出现故障来实现这一目标;它指定干燥无油螺杆压缩,在源头产生 ISO 8573-1 0 级空气,然后将其干燥和过滤至干燥室露点等级。本指南介绍了干燥室空气系统的尺寸以及额定功率为 37 至 355 kW 的 KOTECH KDOF 两级干式无油螺杆压缩机适合电池工厂的位置。

锂电池干燥室公用走廊中的 KOTECH KDOF 干式无油螺杆压缩机
KOTECH KDOF 干式无油螺杆压缩机为电池干燥室提供 0 级空气

为什么电池干燥室需要 0 级干燥空气

现代锂电池工厂有多种不同的空气需求。处理对湿度敏感的材料和电池的干燥室保持在非常低的湿度下,其化妆和气动系统不得引入除湿设备随后必须去除的水蒸气;干燥、无油的仪表空气供给受控外壳内的执行器、处理系统和干燥空气设施。电极制造使用压缩空气用于浆料区域设备、涂层和压延设施,而装配厂则使用压缩空气进行泄漏测试、清洁和驱动。在每种情况下,气流中的油都有可能沉积在箔片、分离器或密封表面上,从而产生缺陷,这些缺陷可能只会在以后以现场故障的形式出现。

工程响应是双重的:通过压缩原理去除油并通过干燥机控制水分。干运行双螺杆压缩机使用正时齿轮,因此转子永远不会接触,压缩室中根本没有油,无论过滤器状况如何,都会产生 ISO 8573-1 0 级空气。然后,空气经过干燥(通常采用干燥剂或转鼓技术,其压力露点远低于干燥室要求)以及颗粒过滤。注油机的过滤可以接近低含油量,但它会在工厂中留下依赖于过滤器的故障模式,其中单个污染事件可能会报废昂贵的材料并导致生产线停顿; 0 级源头从结构上消除了该风险。

  • 干燥室和电池组件的空气不得将油雾或水蒸气带入受控外壳内。
  • 干式螺杆压缩通过设计提供 ISO 8573-1 0 级空气,与过滤器条件无关。
  • 干燥剂或转鼓干燥增加了干燥室和化学所需的压力露点。
  • 稳定的集管压力可保护精确的处理和湿度控制性能。

为什么采用干式螺杆而不是喷油或其他无油类型

电池工厂评估 0 级空气的三种广泛选择。水润滑的无油螺杆可以很好地去除油污,但会引入必须进行处理和维护的水回路,一些干燥室操作员更喜欢将其远离低湿度环境。涡旋无油机器非常适合小型实验室和岛电池流程,但无法经济地扩展到超级工厂杂物间所需的连续数百千瓦功率。具有两级压缩功能的干运行双螺杆压缩机涵盖了工业功率范围,压缩路径中无油且无工艺水,这与大型电池厂更喜欢其关键公用设施的方式相匹配:电力驱动、水冷或风冷且易于鉴定。

两级压缩对于电池工厂规模很重要,因为它通过级间冷却实现等温压缩,提高 7 至 10.5 bar 的能源效率,并减少主机的热应力。带 VSD 的永磁或高效电机非常有价值,因为电池厂的需求很少是平稳的:涂装线、干燥室 HVAC 气动负载和装配班次每天都会发生变化,并且变速机器跟踪割台,不会造成浪费的装卸。鉴于压缩空气连续流过数万平方米的设施,精心挑选的干式无油站与超大定速替代站之间的能量差异在工厂的使用寿命内是巨大的。

真正的KOTECH KDOF干式无油螺杆规格

KOTECH 产品页面上的当前工厂数据; KDOF 是一款两级干式无油水冷生产线,功率范围为 37 至 355 kW,压力为 7.5 至 10.5 bar。

资料来源:KOTECH KDOF 产品页面规格。
模型 FAD 压力为 7.5/8.5/10.5 bar 压力选项 电机功率 重量
KDOF37W 6.0 / 5.1 立方米/分钟 7 / 8.5 巴 37千瓦 2387公斤
KDOF55W 9.15 / 9.11 / 7.98 立方米/分钟 7.5 / 8.5 / 10.5 巴 55千瓦 2600公斤
KDOF75W 12.51 / 11.60 / 10.81 立方米/分钟 7.5 / 8.5 / 10.5 巴 75千瓦 2800公斤
KDOF90W 13.39 / 13.37 / 12.41 立方米/分钟 7.5 / 8.5 / 10.5 巴 90千瓦 3400公斤
KDOF110W 19.96 / 18.74 / 16.40 立方米/分钟 7.5 / 8.5 / 10.5 巴 110千瓦 3400公斤
KDOF160W 26.85 / 25.47 / 23.51 立方米/分钟 7.5 / 8.5 / 10.5 巴 160千瓦 3550公斤

每帧的三个流量图分别是已发布的 7.5、8.5 和 10.5 bar 下的输出;根据处理设备和干燥室集管实际需要的压力进行选择。 “以防万一”指定最高压力会牺牲自由空气输送并在连续运行过程中浪费能量。

设计干燥室空气站

从空气需求研究开始:按区域列出每个用户 - 涂层、干燥、装配、干燥室气动和仪器负载、泄漏测试、清洁 - 在班次中应用现实的多样性,并增加泄漏、净化和增长裕度。电池厂分阶段扩建,因此该站应该是模块化的:带有通用集管的分级干式螺杆机可以让容量跟随建设而变化,而无需在不良的部分负载下运行一台超大压缩机多年。 N+1 冗余是生产线的标准配置,因为 0 级空气中断可能会强制受控停机和物料滞留。接收器体积的大小应能够平滑脉冲处理和测试负载,以便调整机稳定调整。

空气处理是不可或缺的一部分,而不是附属品。指定干燥室的压力露点和工艺要求(对于敏感电池来说通常远低于零摄氏度),使用尺寸适合最坏情况入口条件的干燥剂或转鼓干燥器、预过滤和后过滤以及不锈钢或内部处理的管道以防止腐蚀颗粒。进气应凉爽、清洁,压缩机室与涂料和溶剂区域分开;压缩机排出的热量可以回收用于设施热水或补充空气加热。连续测量压力、露点和温度,将警报连接到楼宇管理系统,并在投入生产之前验证该装置是否具有 0 级空气质量记录的合格公用设施。

资格、维护和生命周期成本

电池客户几乎与生产设备一样仔细地审核公用设施,因此供应商应支持资格包:ISO 8573-1 0 级认证、材料文件、工厂测试记录和保持空气质量保证有效的维护计划。干式无油机器消除了压缩路径中的换油和油分离元件,消除了消耗性废物流;服务集中于进气过滤器、长间隔正时齿轮油、冷却、皮带或驱动器和控制装置。水冷机架需要按标准时间表处理冷却水,并配有温度警报保护主机。

与所有连续工艺工厂一样,压缩机的决策应根据设施运行寿命期间的总成本来做出,其中能源在设备价格中占主导地位数倍。正确尺寸的两级干燥螺杆框架、变速修剪机、仅设定为干燥机和集管所需的压力、积极的泄漏修复计划和热回收的组合通常可以产生每立方米合格空气的最低成本。对现有建筑物进行简短的预购监控活动或对新工厂进行分阶段设计,可以提供调整第一台 KDOF 机器尺寸所需的需求数据,并为下一阶段留出干净的空间。

购买技巧

  • 在压缩原理上指定 ISO 8573-1 0 级,而不是依赖于喷油空气的过滤。
  • 将干燥螺杆压缩与干燥剂或转鼓干燥配对,以满足干燥室露点要求。
  • 构建一个模块化的 N+1 工作站,可随工厂阶段进行扩展,并包括一台 VSD 修剪机。
  • 选择最接近实际集管需要的压力等级; 10.5 bar 时,流量下降,能量上升。
  • 连续测量露点和压力,并在生产前验证该站是否合格。

常见问题

锂电池干燥室需要什么质量的压缩空气?
进入或进入干燥房间的空气必须是无油且极其干燥的:ISO 8573-1 0 级油,压力露点设置远低于房间的湿度要求,通常远低于敏感细胞的零摄氏度,加上颗粒控制。这是通过干燥无油压缩(例如 KOTECH KDOF)以及随后的干燥剂或转鼓干燥和过滤来实现的。
为什么不过滤喷油压缩机而不是购买干式无油压缩机?
过滤可以达到低油含量,但保护完全取决于过滤元件的维护和永不失效或旁路。在电池厂中,油残留事件可能会污染箔片、隔板或电池并废弃昂贵的材料。干运行螺杆压缩机的压缩室中没有油,因此它在设计上会产生 0 级空气并消除该故障模式。
电池厂需要多大尺寸的压缩机?
这取决于对涂层、装配、干燥室气动和仪器用户的需求研究,具有现实的多样性。中试管线可使用 KDOF37W(约 5.1 至 6.0 立方米/分钟)或 KDOF55W;小型工厂 KDOF75W 或 KDOF90W(约 10.8 至 13.4 立方米/分钟);生产规模的设施围绕 KDOF110W、KDOF160W 和具有 N+1 冗余的更大框架建造中心站。
电池厂为何采用两级干式螺杆压缩机?
带有级间冷却的两级压缩接近等温压缩,在 7 至 10.5 bar 下更加节能,并减少连续 24/7 运行中的热应力。由于压缩路径中没有油或工艺水,两级干式螺杆也适合喜欢易于鉴定和维护的公用设施的干燥室操作员。
干燥室压缩空气会影响房间湿度控制吗?
是的。干燥围护结构内的气动排气和公用空气将水分释放到房间中,因此潮湿或未充分干燥的压缩空气会增加除湿系统的负载,并可能提高局部湿度。为干燥室提供干燥至极低压力露点的 0 级空气,可以保护电池材料和湿度控制设计。
超级工厂压缩机站应如何随着生产阶段的扩展而扩展?
使用模块化工作站:将分级干式螺杆机安装在尺寸适合最终布局的通用集台上,从一开始就具有一个变速修剪单元和 N+1 冗余。这避免了在早期阶段以低效部分负载运行一台超大压缩机,并允许在涂层和装配线上线时添加额外的 KDOF 框架。

分享您的工厂布局、干燥室露点等级、班次需求和扩建计划,我们的工程师将确定分阶段 KOTECH KDOF 0 级站的尺寸,包括干燥、冗余和控制功能。

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