ब्याट्री गिगाफ्याक्टरी – तापित पर्जबाट स्टेनलेस स्टील ब्लोअर पर्ज शुष्ककर्ताहरूमा अद्यावधिक गर्ने

मेटा विवरण:  सीएटीएलले चारवटा ऊर्जा-गहन हिटेड पर्ज ड्रायरहरूलाई चारवटा ८५ एम³/मिनेटका स्टेनलेस स्टील ब्लोअर पर्ज ड्रायरहरूसँग प्रतिस्थापन गर्दा -४०°सी ओस बिन्दु, संकुचित वायु पर्ज नष्ट हुने न्यूनतम (शून्य), र ४०% ऊर्जा कमी प्राप्त गर्यो।

चित्र: ८५ एनएम³/मिनेट स्टेनलेस स्टील शून्य पर्ज ब्लोअर डिसिकेन्ट वायु ड्रायर स

ग्राहकको पृष्ठभूमि

कन्टेम्पोररी एम्परेक्स टेक्नोलोजी को., लि. (सीएटीएल)  , विश्वको सबैभन्दा ठूलो इलेक्ट्रिक वाहन (EV) बैट्री निर्माता, लिथियम-आयन सेलहरू उत्पादन गर्ने उच्च-उत्पादन गिगाफैक्टरी सञ्चालन गर्दछ। यस कारखानाको संकुचित वायु प्रणालीको कुल क्षमता ३४० एम³/मिनेट (२०,४०० एम³/घण्टा)  हो, जसले निम्न कार्यहरू समर्थन गर्दछ:

• इलेक्ट्रोड कोटिङ ड्राइ रूमहरू (ओस बिन्दु ≤ -४०°सी अनिवार्य)
• उच्च-गति संयोजन लाइन प्न्यूमेटिक्स
• सफा कोठा परिष्करण र उपकरण वायु

बैट्री निर्माणमा द्रवित पानीको बहावको जोखिमले गर्दा शीतलित शुष्ककर्ताहरूको प्रयोग कडाइँसँग निषेध गरिएको छ, जुन विफल घनीभूत जल निकासी प्रणालीबाट हुन्छ। कारखानामा मूल रूपमा स्थापना गरिएको थियो चार तापित परिष्करण (सूक्ष्म-ताप) अधिशोषण शुष्ककर्ताहरू , प्रत्येक ८५ मि.³/मिनेट क्षमताको — जुन उच्च-दक्षता ब्लोअर परिष्करण प्रविधिको लागि लागत-प्रभावकारी बन्नुभन्दा अघि एक प्रचलित विकल्प थियो।

समस्याका बुँदाहरू

अभिलेखित तापित परिष्करण शुष्ककर्ताहरू  (जुन सूक्ष्म-ताप वा बाह्य रूपमा तापित अधिशोषण शुष्ककर्ताहरूको रूपमा पनि चिनिन्छन्) धेरै सञ्चालन र वित्तीय समस्याहरूको कारण बनेका थिए:

• उल्लेखनीय परिष्करण वायु ह्रास:  तापित परिष्करण शुष्ककर्ताहरूले अझै पनि दर्ता प्रवाहको ५–८% सम्मको खपत गर्छन्  पुनर्जननका लागि – विद्युत् हीटरहरू प्रयोग गर्दा पनि। चारवटा ८५ मि.³/मिनेटका एकाठै काम गर्ने युनिटहरू (कुल प्रवाह ~३००–३४० मि.³/मिनेट) को लागि, यसले ~२० मि.³/मिनेट सुख्खा संपीडित हावा निरन्तर बाहिर फालिने  भएको थियो।
• उच्च विद्युत् खपत:  प्रत्येक ड्रायरले पुनर्जनन चरणमा विद्युत् हीटरहरू (सामान्यतया १५–२५ किलोवाट) प्रयोग गर्नुपर्थ्यो, जसले ऊर्जा बिलमा अतिरिक्त योगदान पुर्यायो।
• शिखर भार अवस्थामा ओस बिन्दु अस्थिरता:  गर्मीको मौसममा, उच्च प्रवेश तापमान र आर्द्रताले पुनर्जनन क्षमतालाई चुनौती दिएको थियो। ओस बिन्दु कहिमी कहिमी -३५°से भन्दा माथि उठ्ने गर्थ्यो, जसले शुष्क कोठा निगरानीमा चिन्ता जगाएको थियो।
• भाल्भ घिसिएर जाने र रखरखाव:  चक्र आवृत्ति (सामान्यतया ६०–१२० मिनेट) ले प्न्यूमेटिक भाल्भहरूलाई प्रत्येक १२–१८ महिनामा घिसिएको बनाएको थियो। बारम्बार दबाव परिवर्तनबाट हुने डिसिकेन्टको क्षरणले धूलो उत्पन्न गर्यो, जसले निच्लो तर्फका फिल्टरहरू अवरुद्ध गर्यो।
• कार्बन स्टील निर्माणको जोखिम:  मूल ड्रायरहरूमा कार्बन स्टीलका टावर र पाइपिङ थिए। समयको साथै आन्तरिक जंग लागेका कणहरू बन्दै गए, जसले शुष्क कोठाको वातावरणमा दूषणको जोखिम बढायो – ब्याट्री उत्पादनका लागि यो स्वीकार्य थिएन।

चित्र: ८५ एनएम³/मिनेट स्टेनलेस स्टील शून्य पर्ज ब्लोअर डिसिकेन्ट वायु ड्रायर

CATL लाई आवश्यकता थियो शून्य-पर्ज (zero-purge), अत्यधिक विश्वसनीय सुखाउने समाधान  संग स्टेनलेस स्टीलका आर्द्र भागहरू  जसले क्षरणका जोखिमहरू निकाल्ने र भविष्यका उत्पादन लाइनहरूका लागि स्केल गर्न सक्ने क्षमता प्रदान गर्छ।

हिट-अफ-कम्प्रेसन (HOC) किन नभएको?

जबकि HOC ड्रायरहरूले शून्य पर्ज र शून्य विद्युत् तापन प्रदान गर्छन्, तिनीहरूको लागि अगाडिको कम्प्रेसरको डिस्चार्ज तापमान १२०° सेल्सियसभन्दा माथि निरन्तर रहनु आवश्यक छ। CATL का वर्तमान तेल-मुक्त स्क्रू कम्प्रेसरहरू आधुनिक भए तापनि परिवर्तनशील लोडमा सञ्चालित हुन्छन् र कम मागको समयमा कहिमा १००° सेल्सियसभन्दा तल डिस्चार्ज गर्छन्। HOC को लागि अतिरिक्त ताप इनपुट वा बाइपास नियन्त्रणको आवश्यकता पर्ने छ, जसले जटिलता थप्छ। ग्राहकले एउटा प्रमाणित, स्वतन्त्र ब्लोअर पर्ज डिजाइन  प्राथमिकता दिएका थिए जुन कम्प्रेसर लोडका परिवर्तनहरूबाट स्वतन्त्र रूपमा काम गर्छ।

हाम्रो समाधान

हामीले चारवटा वर्तमान गर्म पर्ज ड्रायरहरूको सट्टामा चारवटा नयाँ स्टेनलेस स्टील ब्लोअर पर्ज अधिशोषण ड्रायरहरू  – प्रत्येकको क्षमता ८५ मि.³/मिनेट (५१०० मि.³/घण्टा)  – समानान्तरमा संरचित (तीनवटा सञ्चालनमा, एकवटा स्ट्याण्डबाइ) प्रस्ताव गर्यौं। यो प्रणालीमा पुनर्जननको लागि गर्म वातावरणको हावा प्रयोग गरिन्छ  जसमा संकुचित हावाको कुनै पनि पर्ज ह्रास छैन।

मुख्य उपकरण

• ड्रायरहरू:  चार ब्लोअरड्राइ-एचआरबी-८५०जीआरडी  अधिशोषण शुष्ककर्ता, प्रत्येकको क्षमता ८५ मि.³/मिनेट। सबै हावा-सम्पर्क गर्ने घटकहरू (टावरहरू, पाइपिङ, भाल्भहरू) छन् ३०४ स्टेनलेस स्टील  – जंग निकाल्ने र औषधि/ब्याट्री-ग्रेड सफाइ सुनिश्चित गर्ने।
• पुनर्जनन विधि:  उच्च-दक्षता वाला ब्लोअरले वातावरणबाट हावा आकर्षित गर्छ, जसलाई विद्युत हिटर मार्फत पार गरिन्छ (तापमान १५०–२००°से सम्म बढाउँदै) १५०–२००°से ), र अफलाइन टावरलाई शुद्ध गर्छ। नमीयुक्त हावा बाहिर निकालिन्छ। संयंत्र नेटवर्कबाट संकुचित हावा प्रयोग गरिँदैन  – शून्य पर्ज नोक्सान। ठण्डा गर्न उही ब्लोअर मार्फत गर्मी नभएको वातावरणीय हावा प्रयोग गरिन्छ।
• नियन्त्रण प्रणाली:  मास्टर पीएलसी (सिमेन्स एस७-१५००) चारवटा शुष्ककर्ताहरूलाई समन्वय गर्छ, चालू समय सन्तुलन गर्छ र चालू शुष्ककर्ताले आफ्नो सेवा अन्तराल पुग्दा स्वत: बाकीको एकाइमा स्विच गर्छ। ऑनलाइन ओस बिन्दु निगरानी (≤ -४०°से) र CATL को DCS मा एकीकृत दूरस्थ अलार्महरू।
• फिल्टरेसन:  पूर्व-फिल्टरहरू (१ माइक्रोमिटर) ले पाइपको स्केल हटाउँछन्; अनुगामी फिल्टरहरू (०.०१ माइक्रोमिटर) ले डिसिकेन्ट फाइनहरू संग्रह गर्छन्। कुनै तेल फिल्टरहरूको आवश्यकता छैन (उर्ध्वप्रवाह तेल-मुक्त कम्प्रेसरहरूसँग)।

प्रदर्शन विनिर्देशहरू

चित्र: वायु संपीडन प्रणाली कनेक्सन आरेख

डेलिभरी र स्थापना

यो परियोजना योजनाबद्ध ३-सप्ताहको शटडाउनमा कार्यान्वित गरिएको थियो:

• डिजाइन र फ्याक्टरी स्वीकृति परीक्षण (५ हप्ता):  इन्जिनियरिङ् स्वीकृति, स्टेनलेस स्टीलका सामग्री प्रमाणपत्रहरू, र सबै चार ड्रायरहरूको कारखाना स्वीकृति परीक्षण।
• डेलिभरी (FAT पछि २ हप्ता):  गिगाफ्याक्टरीमा डेलिभर गरियो।
• स्थापना (३ हप्ता):  

• • चारवटा पुराना हिटेड पर्ज ड्रायरहरू हटाइयो।
  • कम्प्याक्ट स्किडमा नयाँ स्टेनलेस स्टील ब्लोअर ड्रायरहरू स्थापना गरियो।
  • ३-सञ्चालन + १-स्ट्याण्डबाइ विन्यासका लागि पाइपिङ हेडरहरू पुनः कन्फिगर गरियो।
  • ब्लोअर र हिटरहरूको लागि विद्युत आपूर्ति अद्यावधिक गरियो।
  • डिसीएससँग जडान गरियो।

• सञ्चालन सुरु गर्ने कार्य (१ हप्ता):  रिक टेस्ट, ओस बिन्दु क्यालिब्रेसन र अपरेटर प्रशिक्षण।

कुनै अप्रत्याशित डाउनटाइम घटना घटेको थिएन।

नतिजा र फाइदाहरू (सञ्चालन सुरु भएको पछि १२ महिना पछि)

*पर्ज नोक्सानीको कारण अतिरिक्त २० मि.क्यु./मिनटको संपीडित वायु उत्पादन आवश्यक छ। तेल-मुक्त स्क्रू कम्प्रेसरहरूको सामान्य विशिष्ट शक्ति ६ किलोवाट प्रति मि.क्यु./मिनट हो → १२० किलोवाटको निरन्तर कम्प्रेसर शक्ति बचत भएको।

मापन योग्य फाइदाहरू

• ऊर्जा बचत:  पर्ज नोक्सानी हटाउँदा लगभग १२० किलोवाटको कम्प्रेसर शक्ति बचत भएको। हिटर र ब्लोअर शक्तिको कमीले पनि अतिरिक्त योगदान पुर्याएको। कुल वार्षिक विद्युत बचत: ≈¥520,000 (¥०.७०/किलोवाट-घण्टा, २४ घण्टा/दिन, ७ दिन/सप्ताह, ३६५ दिन/वर्ष आधारमा)।
• उत्पादन विश्वसनीयता:  शुष्क बिन्दु कहिल्यै -४०°सी भन्दा माथि नगएको। शुष्क कोठाको आर्द्रता नियन्त्रण अझ स्थिर भएको र नमीसँग सम्बन्धित कुनै पनि कोटिङ दोषहरूको रिपोर्ट गरिएको छैन।
• दूषण निवारण:  स्टेनलेस स्टीलका टावर र पाइपिङले जंग लागेका कणहरूको जोखिम हटाएको। अब निचलो स्तरका फिल्टरहरूमा आयरन अक्साइडको दूषण देखिएको छैन – बैट्रीको सफाइका लागि यो अत्यावश्यक छ।
• रखराखत घटाउने:  अब उच्च-चक्र पर्ज भाल्भहरू छैनन् (पुराना सुखाउने यन्त्रहरूमा प्रत्येक १–२ घण्टामा चक्रण हुने भाल्भहरू थिए)। ब्लोअर पर्ज सुखाउने यन्त्रहरूमा प्रत्येक टावरमा केवल दुई मुख्य भाल्भहरू प्रयोग गरिन्छ जसको चक्रण ६–८ घण्टाको अन्तरालमा हुन्छ। डिसिक्यान्टको क्षरण लगभग पूर्ण रूपमा रोकिएको छ।
• आवश्यकता अनुसार बढाउन सकिने क्षमता र दोहोरिएको प्रणाली:  चार युनिटहरू (३+१) सँगै, CATL ले कुनै पनि सुखाउने यन्त्रमा रखराखत गर्दा उत्पादन अवरुद्ध नगरी यसलाई सञ्चालन गर्न सक्छ। अतिरिक्त क्षमताले भविष्यमा लाइन विस्तार गर्न पनि सहयोग गर्छ।
• रिटर्न अन इन्भेस्टमेन्ट (ROI):  कुल स्थापित लागत ≈ ¥2,400,000। वार्षिक बचत (ऊर्जा + रखराखत) ≈ ¥५२०,००० + ¥१७०,००० = ¥६९०,०००। प्रत्यावर्तन अवधि ≈ ३.५ वर्ष । CATL ले यो डिजाइन अन्य कारखानाहरूका लागि पनि मानकीकृत गरेको छ।

ग्राहकको टेस्टिमोनियल

“हाम्रा पुराना तापित पर्ज सुखाउने यन्त्रहरूले हाम्रो संपीडित वायुको ८% बर्बाद गर्दै थिए र -४०°C को विश्वसनीय रूपमा नियन्त्रण गर्न सक्दैनथे। नयाँ स्टेनलेस स्टील ब्लोअर पर्ज सुखाउने यन्त्रहरूले हामीलाई अत्यन्त स्थिर ओस बिन्दु, शून्य पर्ज ह्रास र जंग दूषण बिना सुविधा प्रदान गर्छन्। ऊर्जा बचत मात्रैले पनि यो अद्यावधिकरणको औचित्य स्थापित गर्यो।”
— वरिष्ठ उपयोगिता प्रबन्धक, CATL गिगाफैक्ट्री