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發(fā)布者:上海磊建凈化工程
發(fā)布時間:2023-05-31
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新能源鋰電池潔凈廠房車間建設(shè)技術(shù)要求和設(shè)計布局
近年來,隨著新能源電動汽車行業(yè)興起,帶動著動力電池生產(chǎn)企業(yè)的迅速發(fā)展,同時也帶動著對鋰電池潔凈廠房車間建設(shè)需求。較多企業(yè)新涉足此行業(yè),對潔凈廠房車間建設(shè)停留在依葫蘆畫瓢的階段,或怕出問題一味的提高車間建設(shè)要求,最終導(dǎo)致施工過程經(jīng)常出現(xiàn)邊建邊拆邊改的情況,造成投資的浪費。
一、潔凈廠房車間結(jié)構(gòu)
潔凈廠房分自建廠房和租賃廠房,因鋰電潔凈廠房整體建筑面積大,比較難找到合適廠房租賃,大多數(shù)企業(yè)選擇自建廠房。
混凝土框架結(jié)構(gòu)土建施工周期長,投資預(yù)算高,使用周期長,適合做長遠(yuǎn)發(fā)展的大中型企業(yè);潔凈廠房不宜建多層,且均需充分考慮地基承重、樓面沉重、設(shè)備房大小、廠房消防等級等。設(shè)備房及輔助用房建議統(tǒng)一設(shè)置在某一側(cè)或某個集中區(qū)域。
●荷載按照800KG/M2。
●層高按照6.6M~7.2M~8M
●柱網(wǎng)按照9M~12M
二、潔凈車間消防
由于鋰材料的特殊化學(xué)性,又需滿足消防驗收要求,在節(jié)約投資的情況下也也需要充分考慮到危險的防范,此部分需特別注意。
一般廠房為丙類廠房,消防涵蓋排煙、噴淋、報警、應(yīng)急照明等。注液區(qū)、電解液存放區(qū)、高溫房等危險性較高區(qū)域,需單獨隔離防火分區(qū),各類設(shè)備考慮防爆及耐腐蝕要求等。
注意一定要設(shè)計為丙類廠房,否則消防有可能驗收不過。
●化成間、分容間、二次高溫靜置房設(shè)計消防卷盤,用于非消防人員在火災(zāi)初期有效撲救;卷盤長度25M。
●一次高溫靜置間:其實就是類似個老化房,環(huán)境45±3℃,各專業(yè)需要考慮相關(guān)的材料及設(shè)備選型。
三、潔凈車間內(nèi)裝
隔墻布局需綜合消防逃生、人流物流通道、生產(chǎn)設(shè)備的擺放等多方面因素。生產(chǎn)設(shè)備由于生產(chǎn)材料的不同(如三元鋰、磷酸鐵鋰等)及設(shè)備自動化程度或廠家的不同,尺寸規(guī)格有較大出入。
建設(shè)單位需在確定產(chǎn)品、生產(chǎn)設(shè)備后再結(jié)合考慮整體布局,有出入再做調(diào)整。由于存在高溫和低濕度環(huán)境的特殊性,隔墻、天花、門窗的選擇都需要注意。
高溫房一般為單獨隔離分區(qū),圍護(hù)采用巖棉板材質(zhì),門體采用防火門。
低濕度區(qū)域圍護(hù)采用隔墻巖棉板,天花玻鎂巖棉板,門體采用成型密閉門,玻璃采用雙層真空玻璃窗。
地面:3MM 環(huán)氧自流平+高耐磨聚氨酯罩面+啞光,配料車間(正負(fù)極攪拌間)、涂布機頭、涂布機尾區(qū)、清洗間、電解液存放間地面采用厚度2mm的304不銹鋼板材焊接,清洗墻面沿地面上翻1200mm;
車間墻面采用50型手工玻鎂雙面巖棉凈化板,鋼板厚度0.472mm;
輥壓機重量35噸,設(shè)備基礎(chǔ)采用雙層雙向鋼筋結(jié)構(gòu)。
四、潔凈車間空調(diào)
鋰電潔凈廠房車間一般廠區(qū)面積大,制冷總負(fù)荷大,需綜合計算全區(qū)域的總冷負(fù)荷,確定制冷主機冷量及安裝位置,考慮節(jié)能的需求,制冷主機盡量集中在冷凍站,并充分考慮后期擴建連通預(yù)留管路閥門,再通過冷凍水管分區(qū)輸送冷源。
鋰電池制造過程極為嚴(yán)苛,需要非常干燥的環(huán)境,通常要求環(huán)境空氣露點溫度達(dá)到-40℃以下。鋰電池類的制造過程有著極為嚴(yán)苛的生產(chǎn)環(huán)境要求,因此在設(shè)計過程中任何一部分出現(xiàn)偏差都會給整個系統(tǒng)帶來損失。
鋰電潔凈廠房車間與其它行業(yè)的最大不同是對濕度控制要求較高,除濕機組是保障環(huán)境露點的核心設(shè)備。除濕機組的選擇,車間圍護(hù)的密閉性,風(fēng)管的密閉性,人員數(shù)量,車間的管控都需綜合考慮。除濕機組盡量選擇市場知名度較高的品牌,車間隔墻天花嚴(yán)格施工工藝,門窗采用定制成型密閉型,風(fēng)管采用角鐵法蘭,注液等低濕度區(qū)域采用不銹鋼風(fēng)管??照{(diào)部分的控制建議采用PLC控制,為便于操作使用整合安裝于各空調(diào)控制柜上。
有投資預(yù)算的企業(yè)還可以采用中央控制,集中監(jiān)視。鋰電池生產(chǎn)過程需要冷卻水、壓縮空氣、氮氣、真空、給排水、排氣等。根據(jù)設(shè)備需求,統(tǒng)計整體用量,確定設(shè)備型號及安裝位置,根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備布局及需求量布置管道走向。需要注意的氣管部分是由于廠區(qū)面積大,管路損耗大,需要考慮在遠(yuǎn)端增加儲氣罐及環(huán)管。真空設(shè)備及管路部分需要區(qū)分電解液區(qū)域及普通區(qū)域??照{(diào)風(fēng)機、排風(fēng)機采用變頻風(fēng)機,可根據(jù)實際所需風(fēng)量調(diào)節(jié)電能消耗,節(jié)省電能。
五、潔凈車間工藝管道
鋰電池生產(chǎn)過程需要冷卻水、壓縮空氣、氮氣、真空、給排水、排氣等。根據(jù)設(shè)備需求,統(tǒng)計整體用量,確定設(shè)備型號及安裝位置,根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備布局及需求量布置管道走向。需要注意的氣管部分是由于廠區(qū)面積大,管路損耗大,需要考慮在遠(yuǎn)端增加儲氣罐及環(huán)管。真空設(shè)備及管路部分需要區(qū)分電解液區(qū)域及普通區(qū)域。
局部會有很多亞克力微環(huán)境結(jié)構(gòu),以便節(jié)能降耗。
六、潔凈車間重點關(guān)注問題
1、潔凈車間凈化空調(diào)風(fēng)管必須用法蘭連接,1%相對濕度區(qū)域的送回風(fēng)管采用不銹鋼管,焊接連接,為滿足風(fēng)量泄漏量及密封要求,應(yīng)按照高壓系統(tǒng)施工。在相對濕度小于10%的區(qū)域的鍍鋅鋼板厚度干管應(yīng)采用風(fēng)管厚度1.2mm。在法蘭鉚釘處及其他風(fēng)管連接處打密封膠,保證風(fēng)管的允許漏風(fēng)量不大于1.64m3 /(h*m2 );
2、轉(zhuǎn)輪除濕機組帶熱回收裝置,可節(jié)省制熱量;
3、空調(diào)風(fēng)機、排風(fēng)機采用變頻風(fēng)機,可根據(jù)實際所需風(fēng)量調(diào)節(jié)電能消耗,節(jié)省電能;
4、空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管、水管均嚴(yán)格保溫,減少熱量損失;
5、空調(diào)系統(tǒng)均設(shè)有溫濕度自動控制系統(tǒng)(DDC),精確控制溫濕度,節(jié)省了冷熱量;
6、空調(diào)新風(fēng)量設(shè)計滿足每人不小于40m?/h的工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),保證生產(chǎn)區(qū)人員工作環(huán)境要求;
7、風(fēng)冷熱泵機組采用環(huán)保冷媒R407C,減少環(huán)境污染;
8、冷熱源由設(shè)置在屋頂上的一體式一體化雙冷高效冷水機組提供,冷凍水為7/12°c,熱水為45/40°c。其中兩臺為單冷機組,一臺為熱泵機組,冬季可制熱;冷水機組還提供設(shè)備工藝?yán)鋬鏊菝嬖O(shè)置一套板式換熱器,與冷凍水進(jìn)行交換得到20/35°c的冷卻水為空壓機降溫,配兩臺水泵,一用一備。智能補水定壓綜合水處理裝置放在屋面上,接至冷卻水回水管,為冷卻水系統(tǒng)定壓補水。
七、潔凈車間電氣
鋰電潔凈廠房車間生產(chǎn)設(shè)備及空調(diào)等輔助設(shè)備較多,用電功率大。電房布置及變壓器大小選擇需考慮整體用電負(fù)荷。供電分區(qū)、橋架走向、分級控制等為便于后期維護(hù)使用及用電安全需綜合考慮。很多鋰電池廠優(yōu)先靠近電廠等,這樣成本優(yōu)勢就很大。
電柜斷路器及電纜建議使用市場知名度較高的品牌,電線電纜均采用阻燃型,穿線管采用鍍鋅線管。照明部分建議采用LED光源,車間部分照度控制在250Lux至300Lux左右照度,倉庫及設(shè)備房100Lux左右照度,應(yīng)急照明按消防規(guī)范及房間布局安裝,并考慮其它檢修照明及檢修插座等。 燈具一定要避讓我們的設(shè)備,很多設(shè)計燈具沒有避讓工藝設(shè)備。
八、潔凈車間設(shè)計布局
1、人員與物料布局:
鋰電池廠內(nèi)的污染源就是人員與物料,因此在潔凈廠房裝修與車間設(shè)計前必須做好相關(guān)布局。具體來說,關(guān)鍵在于人員出入門和通道隔離,核心區(qū)域只能單一訪問,不能再通向其他區(qū)域。還要評估物料進(jìn)出路線和容器,材料過程隔離,以免交叉污染。
2、確定清潔度等級:
鋰電池廠的潔凈度等級有千級、萬級、十萬級與百萬級,潔凈度等級越高,那么建造、維護(hù)和能源成本也越大,所以在車間設(shè)計時首先就要確定清潔度等級。此外,兩個相連車間的潔凈度等級不能超過兩個數(shù)量級。
3、做好消防設(shè)計:
鋰電池廠潔凈車間與其他可燃物不同,由于電池本身特殊的物理化學(xué)構(gòu)成,鋰電池生產(chǎn)原料著火后會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生巨大熱量,這對消防口至是很大的挑戰(zhàn),必須針對NMP和電解液這類具有火災(zāi)危險性的原材料貯存庫、半成品存放間、成品存放間重點做消防系統(tǒng)設(shè)計。
4、確定空間壓力差:
怎樣防止外部污染源進(jìn)入鋰電池廠車間,必須把車間內(nèi)的空氣壓力控制在合理范圍才行。而經(jīng)過臨床實驗得知,相連車間的壓差在0.03-0.05為宜。注意,壓差與能量成本成正比,且壓差越高就越難控制。確定空間空氣平衡鋰電池廠各個車間內(nèi)的空氣必須處在平衡的狀態(tài),這里說的平衡主要指氣流進(jìn)入空間(供給、滲透)與氣流離開空間(排氣、過濾、回流)的相等。
5、確定機械系統(tǒng)布局:
諸多因素都會影響鋰電池廠的機械系統(tǒng)布局,舉例來說,如鋰電池廠所處地域的氣候條件,潔凈廠房的建筑結(jié)構(gòu)與空間大小,清潔度等級與能源成本,還有總的裝修預(yù)算等。所以在鋰電池廠潔凈廠房裝修前,設(shè)計師要根據(jù)這些變量來確定機械系統(tǒng)的布局。
九、潔凈車間總結(jié)
由于電池生產(chǎn)環(huán)境要求的嚴(yán)苛,需充分考慮設(shè)計的完整和合理性、施工工藝的嚴(yán)格管控、節(jié)能、生產(chǎn)工藝及投資預(yù)算,兼顧平衡,確保鋰電潔凈廠房的順利建設(shè)投產(chǎn)。規(guī)劃一個適合新能源鋰電池生產(chǎn)的潔凈廠房車間需要考慮以上各個方面的因素,根據(jù)實際情況進(jìn)行綜合規(guī)劃和設(shè)計。同時,為了提高生產(chǎn)效率、確保質(zhì)量和降低成本,廠家還需要繼續(xù)跟進(jìn)技術(shù)發(fā)展和設(shè)備更新,始終保持行業(yè)領(lǐng)先地位。
鋰電池潔凈廠房車間規(guī)劃應(yīng)考慮以下因素:
1. 廠房潔凈車間建設(shè):鋰電池生產(chǎn)需要干凈、通風(fēng)、無塵、無靜電等條件,因此廠房的設(shè)計應(yīng)考慮這些因素,通常采用潔凈廠房設(shè)計,并保證有良好的通風(fēng)系統(tǒng)和地板導(dǎo)電。
2. 設(shè)備選型:選用高性能的生產(chǎn)設(shè)備,如自動化流水線或機器人生產(chǎn)線,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,減少人工的干預(yù),降低生產(chǎn)成本。
3. 原材料儲存:鋰電池生產(chǎn)需要大量的原材料,包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜等,因此需要設(shè)計合理的原材料儲存系統(tǒng),并根據(jù)實際情況采取安全措施。
4. 廢水處理:生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢水,需要進(jìn)行合理的收集和處理,以保證環(huán)保要求,例如采用膜技術(shù)等廢水回用技術(shù),減少對環(huán)境的影響。
5. 物流管理:設(shè)立合理的物流管理系統(tǒng),保證原材料、生產(chǎn)物流等的順暢運輸,同時也是庫存管理的重要組成部分。
6. 人員培訓(xùn):新能源鋰電池生產(chǎn)是一項技術(shù)含量較高的工作,需要具備相關(guān)的技術(shù)和知識才能勝任工作,因此需要對生產(chǎn)人員進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)和管理,提高其專業(yè)素質(zhì)和技能水平。
7. 安全保障:生產(chǎn)過程中需要進(jìn)行各項安全保障措施,如防火、防爆、防靜電等,以及嚴(yán)格的安全培訓(xùn)和管理,保障生產(chǎn)過程的安全性和生產(chǎn)工人的安全。