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發(fā)布者：上海磊建凈化工程
發(fā)布時(shí)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(jì)布局
近年來(lái)，隨著新能源電動(dòng)汽車行業(yè)興起，帶動(dòng)著動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)的迅速發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)著對(duì)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(duì)潔凈廠房車間建設(shè)停留在依葫蘆畫瓢的階段，或怕出問(wèn)題一味的提高車間建設(shè)要求，最終導(dǎo)致施工過(guò)程經(jīng)常出現(xiàn)邊建邊拆邊改的情況，造成投資的浪費(fèi)。
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(zhǎng)，投資預(yù)算高，使用周期長(zhǎng)，適合做長(zhǎng)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(jí)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(gè)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(yàn)收要求，在節(jié)約投資的情況下也也需要充分考慮到危險(xiǎn)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(bào)警、應(yīng)急照明等。注液區(qū)、電解液存放區(qū)、高溫房等危險(xiǎn)性較高區(qū)域，需單獨(dú)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(jì)為丙類廠房，否則消防有可能驗(yàn)收不過(guò)。
●化成間、分容間、二次高溫靜置房設(shè)計(jì)消防卷盤，用于非消防人員在火災(zāi)初期有效撲救;卷盤長(zhǎng)度25M。
●一次高溫靜置間：其實(shí)就是類似個(gè)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(dòng)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(dú)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(jī)頭、涂布機(jī)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(jī)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(jì)算全區(qū)域的總冷負(fù)荷，確定制冷主機(jī)冷量及安裝位置，考慮節(jié)能的需求，制冷主機(jī)盡量集中在冷凍站，并充分考慮后期擴(kuò)建連通預(yù)留管路閥門，再通過(guò)冷凍水管分區(qū)輸送冷源。
鋰電池制造過(guò)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(diǎn)溫度達(dá)到-40℃以下。鋰電池類的制造過(guò)程有著極為嚴(yán)苛的生產(chǎn)環(huán)境要求，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中任何一部分出現(xiàn)偏差都會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)?yè)p失。
鋰電潔凈廠房車間與其它行業(yè)的最大不同是對(duì)濕度控制要求較高，除濕機(jī)組是保障環(huán)境露點(diǎn)的核心設(shè)備。除濕機(jī)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(jī)組盡量選擇市場(chǎng)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(guò)程需要冷卻水、壓縮空氣、氮?dú)?、真空、給排水、排氣等。根據(jù)設(shè)備需求，統(tǒng)計(jì)整體用量，確定設(shè)備型號(hào)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(chǔ)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(jī)、排風(fēng)機(jī)采用變頻風(fēng)機(jī)，可根據(jù)實(shí)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(guò)程需要冷卻水、壓縮空氣、氮?dú)?、真空、給排水、排氣等。根據(jù)設(shè)備需求，統(tǒng)計(jì)整體用量，確定設(shè)備型號(hào)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(chǔ)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(huì)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(diǎn)關(guān)注問(wèn)題
1、潔凈車間凈化空調(diào)風(fēng)管必須用法蘭連接，1%相對(duì)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(duì)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(jī)組帶熱回收裝置，可節(jié)省制熱量;
3、空調(diào)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)采用變頻風(fēng)機(jī)，可根據(jù)實(shí)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(dòng)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(jì)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(jī)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(jī)組提供,冷凍水為7/12°c，熱水為45/40°c。其中兩臺(tái)為單冷機(jī)組,一臺(tái)為熱泵機(jī)組，冬季可制熱;冷水機(jī)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(jī)降溫，配兩臺(tái)水泵，一用一備。智能補(bǔ)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(bǔ)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(jí)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(shì)就很大。
電柜斷路器及電纜建議使用市場(chǎng)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(cāng)庫(kù)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(jì)燈具沒(méi)有避讓工藝設(shè)備。
八、潔凈車間設(shè)計(jì)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(jì)前必須做好相關(guān)布局。具體來(lái)說(shuō)，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(wèn)，不能再通向其他區(qū)域。還要評(píng)估物料進(jìn)出路線和容器，材料過(guò)程隔離，以免交叉污染。
2、確定清潔度等級(jí)：
鋰電池廠的潔凈度等級(jí)有千級(jí)、萬(wàn)級(jí)、十萬(wàn)級(jí)與百萬(wàn)級(jí)，潔凈度等級(jí)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(jì)時(shí)首先就要確定清潔度等級(jí)。此外，兩個(gè)相連車間的潔凈度等級(jí)不能超過(guò)兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
3、做好消防設(shè)計(jì)：
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(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生巨大熱量，這對(duì)消防口至是很大的挑戰(zhàn)，必須針對(duì)NMP和電解液這類具有火災(zāi)危險(xiǎn)性的原材料貯存庫(kù)、半成品存放間、成品存放間重點(diǎn)做消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
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(guò)臨床實(shí)驗(yàn)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(gè)車間內(nèi)的空氣必須處在平衡的狀態(tài)，這里說(shuō)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(guò)濾、回流)的相等。
5、確定機(jī)械系統(tǒng)布局：
諸多因素都會(huì)影響鋰電池廠的機(jī)械系統(tǒng)布局，舉例來(lái)說(shuō)，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(jí)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(jì)師要根據(jù)這些變量來(lái)確定機(jī)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(jì)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(gè)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(gè)方面的因素，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合規(guī)劃和設(shè)計(jì)。同時(shí)，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(wú)塵、無(wú)靜電等條件，因此廠房的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮這些因素，通常采用潔凈廠房設(shè)計(jì)，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(dòng)化流水線或機(jī)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(chǔ)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(jì)合理的原材料儲(chǔ)存系統(tǒng)，并根據(jù)實(shí)際情況采取安全措施。
4. 廢水處理：生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)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(duì)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(yùn)輸，同時(shí)也是庫(kù)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(xiàng)技術(shù)含量較高的工作，需要具備相關(guān)的技術(shù)和知識(shí)才能勝任工作，因此需要對(duì)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(guò)程中需要進(jìn)行各項(xiàng)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(guò)程的安全性和生產(chǎn)工人的安全。
來(lái)源：鋰電池廠房建設(shè)的技術(shù)要求-百家號(hào)