ব্যাটারি গিগাফ্যাক্টরি – হিটেড পার্জ থেকে স্টেইনলেস স্টিল ব্লোয়ার পার্জ ড্রায়ারে আপগ্রেড

মেটা বর্ণনা:  কীভাবে CATL চারটি শক্তি-গহন হিটেড পার্জ ড্রায়ারকে চারটি ৮৫ মিটার³/মিনিট ক্ষমতাসম্পন্ন স্টেইনলেস স্টিল ব্লোয়ার পার্জ ড্রায়ার দিয়ে প্রতিস্থাপন করেছে, যা -৪০°সে ডিউ পয়েন্ট অর্জন, সংকুচিত বায়ু পার্জ ক্ষতি শূন্য এবং ৪০% শক্তি সাশ্রয় নিশ্চিত করেছে।

চিত্রঃ ৮৫ এনএম³/মিনিট স্টেইনলেস স্টিল জিরো পার্জ ব্লোয়ার ডেসিক্যান্ট এয়ার ড্রায়ার স

ক্লায়েন্টের পটভূমি

কনটেম্পোরারি অ্যাম্পারেক্স টেকনোলজি কো., লিমিটেড (CATL)  , বিশ্বের সবচেয়ে বড় EV ব্যাটারি নির্মাতা, একটি উচ্চ-আউটপুট গিগাফ্যাক্টরি পরিচালনা করছে যা লিথিয়াম-আয়ন সেল উৎপাদন করে। চিন্তাটির সংকুচিত বায়ু সিস্টেমের মোট ক্ষমতা ৩৪০ মিটার³/মিনিট (২০,৪০০ মিটার³/ঘণ্টা)  , যা নিম্নলিখিতগুলি সমর্থন করে:

• ইলেকট্রোড কোটিং শুষ্ক কক্ষ (ডিউ পয়েন্ট ≤ -৪০°সে বাধ্যতামূলক)
• উচ্চ-গতির অ্যাসেম্বলি লাইন প্নিউম্যাটিক্স
• ক্লিনরুম পার্জ এবং যন্ত্র বায়ু

ব্যাটারি উৎপাদন কারখানাগুলি ব্যর্থ কনডেনসেট ড্রেন থেকে তরল জল স্থানান্তরের ঝুঁকির কারণে শীতলকৃত শুষ্ককারী ব্যবহার করে না। কারখানাটিতে প্রাথমিকভাবে স্থাপন করা হয়েছিল চারটি তাপীয় পার্জ (মাইক্রো-হিট) অ্যাডসর্পশন শুষ্ককারী , প্রতিটি ৮৫ মিটার³/মিনিট ক্ষমতাযুক্ত – উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন ব্লোয়ার পার্জ প্রযুক্তি খরচ-কার্যকর হওয়ার আগে এটি একটি সাধারণ পছন্দ ছিল।

দুঃখের বিষয়সমূহ

বর্তমান তাপীয় পার্জ শুষ্ককারী  (যা মাইক্রো-হিট বা বহির্জাত তাপীয় অ্যাডসর্পশন শুষ্ককারী নামেও পরিচিত) একাধিক কার্যকরী ও আর্থিক সমস্যার সৃষ্টি করেছিল:

• উল্লেখযোগ্য পার্জ বায়ু ক্ষতি:  তাপীয় পার্জ শুষ্ককারীগুলি তড়িৎ হিটার ব্যবহার করলেও পুনর্জাগরণের জন্য এখনও নির্ধারিত প্রবাহের ৫–৮% পরিমাণ  বায়ু ব্যবহার করে। চারটি ৮৫ মিটার³/মিনিট ক্ষমতাসম্পন্ন ইউনিট সমান্তরালভাবে কাজ করলে (মোট প্রবাহ ~৩০০–৩৪০ মিটার³/মিনিট), এটি বোঝায় প্রতিনিয়ত প্রায় ২০ মিটার³/মিনিট শুষ্ক সংকুচিত বায়ু বাইরে নিষ্কাশিত হয়  বায়ুমণ্ডলে।
• উচ্চ বৈদ্যুতিক খরচ:  প্রতিটি শুষ্ককারী যন্ত্রের পুনর্জাগরণ পর্যায়ে বৈদ্যুতিক হিটার (সাধারণত ১৫–২৫ কিলোওয়াট) প্রয়োজন হত, যা শক্তি বিলে অতিরিক্ত চাপ যোগ করত।
• শীর্ষ লোডের অধীনে ওস-বিন্দু অস্থিতিশীলতা:  গ্রীষ্মকালে, উচ্চ প্রবেশ্য তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতা পুনর্জাগরণ দক্ষতাকে চ্যালেঞ্জ করত। ওস-বিন্দু কখনও কখনও -৩৫°সেলসিয়াস এর উপরে উঠে যেত, যা শুষ্ক ঘরের নিরীক্ষণে উদ্বেগের কারণ হয়ে দাঁড়াত।
• ভাল্ভের ক্ষয় ও রক্ষণাবেক্ষণ:  চক্র পৌনঃপুনিকতা (সাধারণত ৬০–১২০ মিনিট) কারণে বায়ুচালিত ভাল্ভগুলি প্রতি ১২–১৮ মাস পর ক্ষয় হত। ঘন ঘন চাপ পরিবর্তনের ফলে শুষ্ককারী পদার্থের ক্ষয় ঘটত এবং ধূলিকণা উৎপন্ন হত, যা পরবর্তী ফিল্টারগুলিকে অবরুদ্ধ করত।
• কার্বন স্টিল নির্মাণের ঝুঁকি:  মূল শুষ্ককারীগুলিতে কার্বন স্টিলের টাওয়ার এবং পাইপিং ছিল। সময়ের সাথে সাথে অভ্যন্তরীণ মরচে গঠিত হয়েছিল, যা শুষ্ক ঘরের পরিবেশকে দূষিত করার ঝুঁকি তৈরি করেছিল—ব্যাটারি উৎপাদনের জন্য এটি অগ্রহণযোগ্য।

চিত্রঃ ৮৫ এনএম³/মিনিট স্টেইনলেস স্টিল জিরো পার্জ ব্লোয়ার ডেসিক্যান্ট এয়ার ড্রায়ার

CATL-এর প্রয়োজন ছিল একটি শূন্য-পার্জ, অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য শুষ্ককরণ সমাধান  দিয়ে স্টেইনলেস স্টিলের আর্দ্র-সংস্পর্শকারী অংশসহ  যাতে করে ক্ষয় ঝুঁকি পূর্ণভাবে দূর হয় এবং ভবিষ্যতের উৎপাদন লাইনগুলির জন্য স্কেল করা যায়।

হিট-অফ-কম্প্রেশন (HOC) কেন ব্যবহার করা হল না?

যদিও HOC শুষ্ককারীগুলি শূন্য-পার্জ এবং শূন্য-বৈদ্যুতিক তাপ সরবরাহ করে, তবুও এগুলির জন্য আগের দিকের কম্প্রেসারের ডিসচার্জ তাপমাত্রা ধ্রুবভাবে ১২০°সেলসিয়াসের উপরে থাকা আবশ্যিক। CATL-এর বিদ্যমান তেল-মুক্ত স্ক্রু কম্প্রেসারগুলি যদিও আধুনিক, কিন্তু পরিবর্তনশীল লোডে কাজ করে এবং কম চাহিদার সময় কখনও কখনও ১০০°সেলসিয়াসের নীচে ডিসচার্জ করে। HOC ব্যবহার করতে হলে অতিরিক্ত তাপ ইনপুট বা বাইপাস নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন হত, যা জটিলতা বৃদ্ধি করে। ক্লায়েন্ট কম্প্রেসার লোডের পরিবর্তনের উপর নির্ভরশীল না হয়ে স্বতন্ত্রভাবে কাজ করতে পারে এমন একটি প্রমাণিত, স্বতন্ত্র ব্লোয়ার-পার্জ ডিজাইন  পছন্দ করেছিলেন।

আমাদের সমাধান

আমরা চারটি বিদ্যমান হিটেড পার্জ ড্রায়ারের পরিবর্তে চারটি নতুন স্টেইনলেস স্টিল ব্লোয়ার পার্জ অ্যাডসর্পশন ড্রায়ার  – প্রতিটির ক্ষমতা ৮৫ মিটার³/মিনিট (৫১০০ মিটার³/ঘণ্টা)  , সমান্তরালভাবে সংযুক্ত (তিনটি কার্যরত, একটি স্ট্যান্ডবাই)। সিস্টেমটি পুনর্জন্মের জন্য হিটেড পরিবেশগত বাতাস ব্যবহার করে  যার ফলে সংকুচিত বাতাসের কোনো পার্জ ক্ষতি হয় না।

প্রধান সরঞ্জাম

• ড্রায়ার:  চার ব্লোয়ারড্রায়ার-এইচআরবি-৮৫০জিআরডি  অ্যাডসর্পশন ড্রায়ার, প্রতিটির ক্ষমতা ৮৫ মিটার³/মিনিট। সমস্ত বাতাস-সংস্পর্শকারী উপাদান (টাওয়ার, পাইপিং, ভাল্ভ) হল 304 স্টেইনলেস স্টিল  – যা মরচে রোধ করে এবং ফার্মাসিউটিক্যাল/ব্যাটারি-গ্রেড পরিষ্কারতা নিশ্চিত করে।
• পুনর্জাগরণ পদ্ধতি:  একটি উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন ব্লোয়ার পরিবেশগত বাতাস টানে, তাকে একটি বৈদ্যুতিক হিটারের মধ্য দিয়ে পাঠায় (তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে 150–200°সে এবং অফ-লাইন টাওয়ারটি পরিষ্কার করে। আর্দ্রতাযুক্ত বাতাস বহির্মুখী করা হয়। কোনও চাপযুক্ত বাতাস কারখানার নেটওয়ার্ক থেকে ব্যবহার করা হয় না  – শূন্য পার্জ ক্ষতি। শীতলীকরণ একই ব্লোয়ারের মাধ্যমে অপ্রসারিত পরিবেশগত বাতাস দ্বারা করা হয়।
• নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা:  একটি মাস্টার PLC (সিমেন্স S7-1500) চারটি ড্রায়ারের কাজ সমন্বয় করে, রানটাইম ভারসাম্য বজায় রাখে এবং চলমান ড্রায়ারটি যখন তার পরিষেবা অন্তরালে পৌঁছায় তখন স্বয়ংক্রিয়ভাবে স্ট্যান্ডবাই ইউনিটটি পরিবর্তন করে। অনলাইন শিশিরবিন্দু মনিটরিং (≤ -40°C) এবং CATL-এর DCS-এ সংহত দূরবর্তী সতর্কতা।
• ফিল্টারিং:  প্রি-ফিল্টার (1 µm) পাইপ স্কেল অপসারণ করে; অ্যাফটার-ফিল্টার (0.01 µm) ডেসিক্যান্ট ফাইনস ধরে রাখে। কোনও তেল ফিল্টারের প্রয়োজন হয় না (আগের দিকে তেল-মুক্ত কম্প্রেসার ব্যবহার করা হয়)।

কার্যকারিতা স্পেসিফিকেশন

চিত্রঃ বায়ু সংকোচন সিস্টেম সংযোগ চিত্র

ডেলিভারি ও ইনস্টলেশন

প্রকল্পটি পরিকল্পিত ৩-সপ্তাহব্যাপী বন্ধের সময়ে বাস্তবায়িত হয়েছিল:

• ডিজাইন ও ফ্যাক্টরি অ্যাকসেপ্ট্যান্স টেস্টিং (৫ সপ্তাহ):  ইঞ্জিনিয়ারিং অনুমোদন, স্টেইনলেস স্টিল উপাদানের সার্টিফিকেট এবং চারটি শুষ্ককারী যন্ত্রের ফ্যাক্টরি অ্যাকসেপ্ট্যান্স টেস্টিং।
• সরবরাহ (ফ্যাক্টরি অ্যাকসেপ্ট্যান্স টেস্টিং-এর ২ সপ্তাহ পরে):  গিগাফ্যাক্টরিতে সরবরাহ করা হয়েছিল।
• ইনস্টলেশন (৩ সপ্তাহ):  

• • চারটি পুরনো হিটেড পার্জ শুষ্ককারী যন্ত্র অপসারণ করা হয়েছিল।
  • কমপ্যাক্ট স্কিডে নতুন স্টেইনলেস স্টিল ব্লোয়ার শুষ্ককারী যন্ত্র স্থাপন করা হয়েছিল।
  • ৩টি কার্যকরী + ১টি স্ট্যান্ডবাই কনফিগারেশনের জন্য পাইপিং হেডারগুলি পুনর্গঠন করা হয়েছে।
  • ব্লোয়ার এবং হিটারগুলির জন্য বৈদ্যুতিক সরবরাহ আধুনিকায়ন করা হয়েছে।
  • ডিসিএস-এর সাথে সংযুক্ত করা হয়েছে।

• কমিশনিং (১ সপ্তাহ):  লিক পরীক্ষা, শিশির বিন্দু ক্যালিব্রেশন এবং অপারেটর প্রশিক্ষণ।

কোনও অপরিকল্পিত ডাউনটাইম ঘটেনি।

ফলাফল ও সুবিধা (চালুকরণের ১২ মাস পর)

*পার্জ ক্ষতি অতিরিক্ত ২০ মিটার³/মিনিট সংকোচিত বায়ু উৎপাদনের প্রয়োজন হয়। তেল-মুক্ত স্ক্রু কম্প্রেসরের সাধারণ নির্দিষ্ট ক্ষমতা হলো ৬ কিলোওয়াট প্রতি মিটার³/মিনিট → ১২০ কিলোওয়াট চলমান কম্প্রেসর ক্ষমতা সংরক্ষিত হয়েছে।

পরিমাপযোগ্য সুবিধা

• শক্তি সাশ্রয়:  পার্জ ক্ষতি বিলোপ করে ~১২০ কিলোওয়াট কম্প্রেসর ক্ষমতা সংরক্ষণ করা হয়েছে। হিটার ও ব্লোয়ার ক্ষমতা হ্রাস আরও অবদান রেখেছে। মোট বার্ষিক বিদ্যুৎ সংরক্ষণ: ≈¥520,000 (¥0.70/কিলোওয়াট-ঘণ্টা ভিত্তিক, ২৪/৭/৩৬৫)।
• উৎপাদন নির্ভরযোগ্যতা:  শিশিরবিন্দু কখনও -40°C অতিক্রম করেনি। শুষ্ক ঘরের আর্দ্রতা নিয়ন্ত্রণ আরও স্থিতিশীল হয়েছে এবং আর্দ্রতা-সম্পর্কিত কোনও কোটিং ত্রুটির প্রতিবেদন দেওয়া হয়নি।
• দূষণ দূরীকরণ:  স্টেইনলেস স্টিলের টাওয়ার ও পাইপিং মরচে-সৃষ্ট কণা জনিত ঝুঁকি দূর করেছে। ডাউনস্ট্রিম ফিল্টারগুলিতে এখন আয়রন অক্সাইড দূষণ লক্ষ্য করা যাচ্ছে না – যা ব্যাটারির পরিষ্কারতার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
• রক্ষণাবেক্ষণ হ্রাস:  আর উচ্চ-চক্র পার্জ ভাল্ব ব্যবহার করা হয় না (পুরনো শুষ্ককারীগুলিতে প্রতি ১–২ ঘণ্টা পর পর ভাল্বগুলি চক্রিত হত)। ব্লোয়ার পার্জ শুষ্ককারীগুলিতে প্রতিটি টাওয়ারে মাত্র দুটি প্রধান ভাল্ব ব্যবহার করা হয় এবং চক্রগুলি ৬–৮ ঘণ্টা অন্তর হয়। শুষ্ককারী উপাদানের (ডেসিক্যান্ট) ক্ষয় প্রায় থেমে গেছে।
• অতিরিক্ততা ও স্কেলযোগ্যতা:  চারটি ইউনিট (৩+১) সহ, CATL উৎপাদন ব্যাহত না করে যেকোনো শুষ্ককারীর রক্ষণাবেক্ষণ করতে পারে। অতিরিক্ত ক্ষমতা ভবিষ্যতের লাইন সম্প্রসারণের জন্যও সক্ষম।
• ROI:  মোট স্থাপিত খরচ ≈ ¥2,400,000. বার্ষিক সঞ্চয় (শক্তি + রক্ষণাবেক্ষণ) ≈ ¥৫২০,০০০ + ¥১৭০,০০০ = ¥৬৯০,০০০। পুনরুদ্ধার সময়সীমা ≈ ৩.৫ বছর . CATL অন্যান্য কারখানার জন্য এই ডিজাইনটি মানকীকরণ করেছে।

গ্রাহকের সাক্ষ্য

“আমাদের পুরনো হিটেড পার্জ শুষ্ককারীগুলি আমাদের সংকুচিত বায়ুর ৮% নষ্ট করছিল এবং -৪০°সে নির্ভরযোগ্যভাবে ধরে রাখতে পারছিল না। নতুন স্টেইনলেস স্টিল ব্লোয়ার পার্জ শুষ্ককারীগুলি আমাদের সুদৃঢ় শিশিরবিন্দু প্রদান করছে, শূন্য পার্জ ক্ষতি এবং কোনও মরিচা দূষণ নেই। শুধুমাত্র শক্তি সঞ্চয়ই আপগ্রেডের যথেষ্ট কারণ ছিল।”
— সিনিয়র ইউটিলিটি ম্যানেজার, CATL গিগাফ্যাক্টরি