減碳排放38% 超高溫熱泵技術破解鋰電生產高能耗難題

　　實現轉輪除濕系統的低碳和節能運行，是鋰電池制造企業實現綠色發展的關鍵所在。

　　全球對于低碳、環保、節能等方面的關注度持續升溫。“雙碳”目標愿景下，對于鋰電池生產企業而言，如何在保證高質量生產制造的同時，減少能耗與碳排放，同時帶來較高的經濟效益，成為企業發展的首要目標之一。

　　在鋰電池的原材料保存和電池制備過程中，對環境濕度的要求極為嚴苛，通常要求環境中空氣露點溫度達到-40℃以下。

　　當前，業界的主流做法是通過轉輪式吸附除濕來實現。除濕轉輪配備有再生加熱器，為了保證除濕效果，轉輪再生溫度需要保持在110~140℃，在系統運行時會消耗大量的能源用于再生，成為企業生產制造成本的痛點。同時，轉輪再生側排風排出的是高溫高濕的空氣，如果直接排放到環境中，也會造成能源的浪費。

　　因此，實現轉輪除濕系統的低碳和節能運行，是鋰電池制造企業實現綠色發展的關鍵所在。

　　為了解決這一痛點，業界開始探索將安全環保、熱源選擇靈活、高效節能、應用程度廣泛的空氣源熱泵技術與轉輪除濕系統相結合以實現節能目標。熱泵作為在國內外被廣泛認可和推廣的技術，其基本原理就是通過利用壓縮機做功壓縮制冷劑，通過制冷劑與冷熱源的熱交換，在消耗同等電能的情況下獲得更多的熱量，因此能耗減少，經濟性增加。

　　不過，要將空氣源熱泵系統應用到轉輪除濕系統中，就需要有相對應的冷熱源。在轉輪除濕系統中，再生側的排風含有大量的余熱，即為含有大量低品位熱量的冷源；再生側的轉輪進風為高溫，即為熱源。

圖：單轉輪除濕系統

　　其中，再生加熱器一般有三種形式：電加熱、水蒸汽加熱和高溫導熱油加熱，但無論是哪種形式，都會造成高能耗和能源的浪費。同時，常規熱泵的冷凝溫度最高為70~80℃，但轉輪除濕系統中再生溫度為110~140℃，根本無法滿足正常應用要求。

　　此外，要想將熱泵系統成功地應用于轉輪除濕系統中，熱泵系統還需要滿足嚴苛的焊接工藝，具備防止冷媒回流積存能力，并擁有成熟可靠的控制邏輯，缺一不可。

　　超高溫熱泵解決方案的出現，讓這個問題迎刃而解。

　　2021年7月，湖南長沙的某個鋰電池干燥間項目就將超高溫熱泵與轉輪除濕系統結合，實現了節能增效。截止目前，項目始終運行良好，節能效果顯著。

　　據了解，艾默生集成解決方案與應用團隊和瀚潤特環保設備公司團隊針對項目中的應用難點，經過大量的實驗室測試，成功地將艾默生的超高溫渦旋壓縮機和整體解決方案與轉輪除濕系統結合，創新性地推出艾默生超高溫熱泵整體解決方案。在大量實驗數據的基礎上，雙方摸索出了一套成熟可靠的控制邏輯，既滿足嚴苛的工藝要求，且保障了壓縮機和閥件可靠穩定的運行，同時在壓縮機底部及氣液分離器底部布置電加熱帶以控制回液風險，使得在轉輪除濕系統中應用熱泵技術成為可能。

　　項目中應用的艾默生超高溫壓縮機ZW650最高冷凝溫度可達135℃，排氣溫度限值為145℃，滿足轉輪除濕系統應用要求。同時，壓縮機所配備的噴氣增焓功能，一方面能夠增加系統的制熱量，另一方面還可以通過經濟器換熱來提高熱泵系統能效，從而讓項目節能變得更加高效。

　　經過長期的項目運行和數據監測，采用艾默生超高溫渦旋壓縮機后，對比采用純電加熱方案，一級轉輪能耗降低38%，整套轉輪設備能耗節省22%，整體碳排放量減少38%左右，節能減排效果顯著。

　　可以看到，超高溫熱泵技術在除濕轉輪系統中的創新性成功應用，為未來鋰電池的生產除濕項目提供了寶貴的經驗。不僅滿足了生產工藝的嚴苛要求，也幫助鋰電池生產企業更好地實現節能增效，踐行其“雙碳”目標。鋰電池行業的能源清潔、綠色發展之路始終任重而道遠。可以預見，行業未來還會涌現出更多像超高溫熱泵技術在除濕轉輪系統中應用這樣的創新性探索。