為使潛在投資企業了解鋰電潔凈廠房的基本建設需求,避免盲目投資,上海天翎凈化工程有限公司從以下分別從廠房結構、消防、內裝、空調、工藝管道、電氣方面做簡單綜述。
一、廠房結構
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,大多數企業選擇自建廠房。
鋰離子電池生產廠房的結構型式宜選用門式輕鋼結構、多層鋼結構或混凝土框架結構。屋蓋系統根據其結構型式開間跨度大小可采用下列結構形式:
1、有保溫層的壓型鋼板輕型屋面;
2、鋼梁、鋼屋架加壓型鋼板現澆鋼筋混凝土屋面;
3、鋼梁、鋼屋架加鋼筋架模板現澆鋼筋混凝土屋面;
4、現澆鋼筋混凝土屋面。
其各自的特點:混凝土框架結構土建施工周期長,投資預算高,使用周期長,適合做長遠發展的大中型企業;鋼結構廠房施工周期短,投資預算低,使用周期短,適合需要迅速發展的中小型企業。以上不管何種結構廠房,均不宜建多層廠房,且均需充分考慮地基承重、樓面沉重、設備房大小、廠房消防等級等。設備房及輔助用房建議統一設置在某一側或某個集中區域。
二、消防
由于鋰材料的特殊化學性,又需滿足消防驗收要求,在節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、應急照明等。注液區、電解液存放區、高溫房等危險性較高區域,需單獨隔離防火分區,各類設備考慮防爆及耐腐蝕要求等。注意一定要設計為丙類廠房,否則消防有可能驗收不過。
三、內裝
隔墻布局需綜合消防逃生、人流物流通道、生產設備的擺放等多方面因素。生產設備由于生產材料的不同及設備自動化程度或廠家的不同,尺寸規格有較大出入。建設單位需在確定產品、生產設備后再結合考慮整體布局,有出入再做調整。由于存在高溫和低濕度環境的特殊性,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,圍護采用巖棉板材質,門體采用防火門。低濕度區域圍護采用隔墻巖棉板,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。
1)地(樓)面:地面材料選混凝土密封固化劑地(樓) 面和環氧樹脂(樓)面,此兩種地面為較為常用的工業地坪,電池車間對清凈度要求較高,所以生產車間可以選用不起塵的環氧樹脂地面,能更好的保證潔凈度,對于潔凈度要求 10 萬級的房間均首先考慮使用環氧樹脂地(樓)面,潔凈度要求 10 萬級以下的生產車間、生產輔助用房等其他房間首先考慮使用混凝土密封固化劑地(樓)面,表面平整光滑、耐磨,能滿是生產的需要,其他配套的辦公、會議等性質的房間可以選用地磚地(樓)面;變電所、真空泵房等站房出于節省成本考慮,可以使用混凝土地(樓)面,面層不做特殊處理。
2)墻體:生產車間墻體選用潔凈板墻體,潔凈度要求 10 萬級的房間內所有外露的公用設備均需用潔凈板包覆,墻體耐火極限不大于 1. 的房間墻體均可以使用 50 厚雙玻鎂彩鋼潔凈板。墻板上設置觀察窗時,可選用無框雙玻觀察窗,與墻板配套使用、安裝,以保證其美觀性。
3)吊頂:與彩鋼板墻體配套單層玻鎂彩鋼板吊頂。
4)門窗:電池生產廠房常用的門有卷簾門、快卷門、鋼質門和潔凈門:廠房外墻盡量少刀窗,可以用平開窗,上懸窗,內墻常有觀察窗。卷簾門、快卷門和鋼質門與平時使用的沒有區別,其中當這些門用在緩沖間、門斗等緩沖空間時,門需要互鎖,房間門不能同時開啟,以保證房間內的潔凈度和濕度,潔凈門是用在潔凈板上的門,潔凈門需要與潔凈板墻體配套安裝使用,各門邊框縫均需要做好密封,并帶地掃,定期更換。內墻觀察窗當裝在潔凈板墻體上時使用無框雙玻觀察窗,玻璃表面與兩側墻板表面平齊,保證其美觀性,此窗戶需要潔凈板廠家配套制作安裝。
4)輥壓機重量35噸,設備基礎采用雙層雙向鋼筋結構 ;
四、空調
鋰電潔凈廠房一般廠區面積大,制冷總負荷大,需綜合計算全區域的總冷負荷,確定制冷主機冷量及安裝位置,考慮節能的需求,制冷主機盡量集中在冷凍站,并充分考慮后期擴建連通預留管路閥門,再通過冷凍水管分區輸送冷源。北方省份還需考慮冬季防凍措施。
鋰電潔凈廠房與其它行業的不同是對濕度控制要求較高,除濕機組是保障環境濕度的重要設備。除濕機組的選擇,車間圍護的密閉性,風管的密閉性,人員數量,車間的管控都需綜合考慮。除濕機組盡量選擇市場較熱門的品牌,車間隔墻天花嚴格施工工藝,門窗采用定制成型密閉型,風管采用角鐵法蘭,注液等低濕度區域采用不銹鋼風管??照{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控制柜上。
五、工藝管道
鋰電池生產過程需要冷卻水、壓縮空氣、氮氣、真空、給排水、排氣等。根據設備需求,統計整體用量,確定設備型號及安裝位置,根據生產設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面積大,管路損耗大,需要考慮在遠端增加儲氣罐及環管。真空設備及管路部分需要區分電解液區域及普通區域。
局部會有很多亞克力微環境結構,以便節能降耗。
六、電氣
鋰電潔凈廠房生產設備及空調等輔助設備較多,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荷。供電分區、橋架走向、分級控制等為便于后期維護使用及用電安全需綜合考慮。 很多鋰電池廠優先靠近電廠等,這樣成本優勢就很大。
電柜斷路器及電纜建議使用市場較熱門的品牌,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,倉庫及設備房100Lux左右照度,應急照明按消防規范及房間布局安裝,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備,很多設計燈具沒有避讓工藝設備。
重點關注問題:
1.凈化空調風管必須用法蘭連接,1%相對濕度區域的送回風管采用不銹鋼管,焊接連接,為滿足風量泄漏量及密封要求,應按照高壓系統施工。在相對濕度小于10%的區域的鍍鋅鋼板厚度干管應采用風管厚度1.2mm。在法蘭鉚釘處及其他風管連接處打密封膠,保證風管的允許漏風量不大于1.64m3 /(h*m2 )
2.轉輪除濕機組 再熱采用蒸汽, 帶熱回收裝置,可節省制熱量;
3.空調風機、排風機采用變頻風機,可根據實際所需風量調節電能消耗,節省電能;
4.空調系統風管、水管均嚴格保溫,減少熱量損失;
5.空調系統均設有溫濕度自動控制系統(DDC),精確控制溫濕度,節省了冷熱量;
6.空調新風量設計滿足每人不小于40m3/h的工業衛生標準,保證生產區人員工作環境要求;
7.風冷熱泵機組采用環保冷媒R407C,減少環境污染。
8.冷熱源由水冷螺桿/離心機組或設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。,一臺為熱泵機組,冬季可制熱;冷水機組還提供設備工藝冷凍水設置一套板式換熱器,與冷凍水進行交換得到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,為冷卻水系統定壓補水。
9.鋰電池廠的氣體需求一般為壓縮空氣(無油的)、氮氣(99.99%或99.999%)、真空、具體要求視工藝設備需求,管道可采用比銹鋼管或鋁合金管道、閥門采用不銹鋼球閥或蝶閥。
10.給排水除了工藝冷卻水需求之外,還需要純水。
結語:鋰電池的優勢已成為人類二十一世紀重點發展的理想二次能源。合理的設計,快速推動電池產業的發展,實現企業與社會自然經濟的可持續發展。上海天翎凈化工程有限公司是集各類實驗室與凈化室設計、施工、維護為一體的專業型技術企業。立足于專業的凈化領域(實驗室工程、凈化工程、通風智能化控制系統工程、廢氣處理系統工程等)為客戶提供設計、施工、檢測、維護、售后等一站式服務。
參考文獻:
[1]《建筑設計防火規范》GB50016-2014
[21《民用建筑設計通則》GB 50352-2019
[3]《塑離子電池工]設計標準》 (GB51377-2019)