一、鋰電行業(yè)為何重視濾筒選擇
在當(dāng)今的能源變革浪潮中，鋰電行業(yè)以其蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，成為了推動新能源領(lǐng)域前行。鋰電池廣泛應(yīng)用于電動汽車、儲能系統(tǒng)、便攜式電子設(shè)備等眾多領(lǐng)域，市場需求呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在過去幾年里，全球鋰電池市場規(guī)模以每年超過 20% 的速度遞增 ，這一增長趨勢還將在未來數(shù)年持續(xù)。
鋰電行業(yè)的生產(chǎn)過程具有復(fù)雜性和精細(xì)性。從原材料的混合、攪拌，到電極的涂布、干燥，再到電芯的組裝、封裝，每一個環(huán)節(jié)都對環(huán)境的潔凈度有著要求。在這些生產(chǎn)工序中，會產(chǎn)生大量性質(zhì)各異的粉塵，如石墨粉塵、金屬粉塵等。這些粉塵不僅粒徑微小，部分甚至達(dá)到微米級，而且具有高比表面積和活性。
這些粉塵若不能得到有效控制，將會帶來諸多嚴(yán)重危害。在生產(chǎn)環(huán)境中，懸浮的粉塵會降低空氣能見度，影響操作人員的視線，增加操作失誤的風(fēng)險。更為關(guān)鍵的是，粉塵極易吸附在生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵部件上，如涂布輥、模切刀具等，從而加劇設(shè)備的磨損，降低設(shè)備的運行精度和穩(wěn)定性，進(jìn)而影響產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。例如，電極表面若附著過多粉塵，可能導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大、容量衰減，甚至引發(fā)短路等安全問題。
從安全角度來看，鋰電行業(yè)的粉塵多數(shù)具有易燃易爆性。一旦粉塵在空氣中達(dá)到一定濃度，遇到火源或靜電火花，就可能引發(fā)劇烈的爆炸，給企業(yè)帶來不可估量的人員傷亡和財產(chǎn)損失。從環(huán)保層面而言，未經(jīng)有效處理的粉塵排放到大氣中，會對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染，違反環(huán)保法規(guī)，使企業(yè)面臨高額罰款和停產(chǎn)整頓的風(fēng)險。
鑒于粉塵的嚴(yán)重危害，鋰電行業(yè)對除塵器濾筒提出了近乎嚴(yán)苛的要求。濾筒必須具備高效的過濾性能，能夠精準(zhǔn)捕獲微米級甚至亞微米級的細(xì)微粉塵，確保排放濃度符合國家和地方的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。同時，濾筒要具備良好的耐磨性，以應(yīng)對生產(chǎn)過程中粉塵的持續(xù)沖刷；要有出色的抗靜電性能，防止因靜電積累引發(fā)粉塵爆炸；還需具備一定的阻燃性，為生產(chǎn)環(huán)境筑牢安全防線。此外，濾筒的使用壽命、維護(hù)便捷性以及成本效益等因素，也都是鋰電企業(yè)在選擇濾筒時需要綜合考量的重要方面。
二、考量濾筒材質(zhì)特性
(一)阻燃防靜電材質(zhì)的關(guān)鍵作用
鋰電行業(yè)的粉塵具有易燃易爆風(fēng)險，這是由其生產(chǎn)原料和工藝所決定的。鋰電生產(chǎn)中大量使用的石墨、鋰粉等原材料，其粉塵在空氣中達(dá)到一定濃度時，一旦遇到火源或靜電火花，就會引發(fā)劇烈的爆炸反應(yīng)。例如，在電池電極的制造過程中，石墨粉塵的產(chǎn)生量較大，而石墨具有良好的導(dǎo)電性，其粉塵顆粒在懸浮和運動過程中極易因摩擦產(chǎn)生靜電 。當(dāng)靜電電荷積累到一定程度，就可能引發(fā)靜電放電，成為點燃粉塵的火源。
阻燃防靜電材質(zhì)的濾筒在預(yù)防爆炸、火災(zāi)方面發(fā)揮著不可替代的關(guān)鍵作用。這類濾筒通常采用特殊的纖維材料制成，這些纖維本身具有阻燃特性，能夠在接觸到火源時，迅速阻止火焰的傳播，降低燃燒的速度和強(qiáng)度。同時，濾筒表面或內(nèi)部還添加了抗靜電成分，如導(dǎo)電纖維或抗靜電涂層。這些抗靜電成分能夠?qū)V筒在過濾過程中產(chǎn)生的靜電及時導(dǎo)走，避免靜電的積聚。當(dāng)粉塵被攔截在濾筒表面時，即使存在摩擦產(chǎn)生的靜電，也能通過抗靜電機(jī)制迅速消散，從而有效降低了因靜電引發(fā)粉塵爆炸的風(fēng)險。
在實際案例中，某鋰電企業(yè)在生產(chǎn)過程中，由于未能及時更換不具備良好阻燃防靜電性能的濾筒，導(dǎo)致在一次設(shè)備維護(hù)過程中，因工具產(chǎn)生的微小火花引發(fā)了濾筒表面積聚的粉塵爆炸，造成了嚴(yán)重的設(shè)備損壞和人員傷亡。而另一家企業(yè)，采用了優(yōu)質(zhì)的阻燃防靜電濾筒，并定期進(jìn)行維護(hù)和更換，在多年的生產(chǎn)過程中，成功避免了多起潛在的粉塵爆炸事故，確保了生產(chǎn)的安全穩(wěn)定進(jìn)行。
(二)耐腐蝕材質(zhì)應(yīng)對特殊環(huán)境
鋰電生產(chǎn)過程中涉及到眾多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生多種具有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)，如硫酸、鹽酸、氫氟酸等酸性氣體，以及氫氧化鋰等堿性物質(zhì)。這些化學(xué)物質(zhì)在生產(chǎn)環(huán)境中以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)粉塵的形式存在，一旦與濾筒接觸，就會對濾筒材質(zhì)發(fā)起 “攻擊”。
當(dāng)濾筒材質(zhì)不耐腐蝕時，酸性氣體可能會與濾筒纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)被破壞，強(qiáng)度降低，出現(xiàn)破損、穿孔等現(xiàn)象。堿性物質(zhì)則可能使濾筒表面的涂層脫落，失去防護(hù)作用。在電池電解液的制備車間，硫酸等酸性氣體的濃度相對較高，若濾筒材質(zhì)不耐酸腐蝕，其使用壽命會大幅縮短，過濾效果也會大打折扣。
耐腐蝕材質(zhì)的濾筒能夠有效抵御這些化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，保障濾筒的正常使用壽命和穩(wěn)定的過濾效果。常見的耐腐蝕材料有聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)等。PTFE 具有出色的化學(xué)穩(wěn)定性，幾乎不與任何化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，能夠在強(qiáng)酸堿環(huán)境中長期使用。PP 材質(zhì)則具有良好的耐酸堿性和一定的耐有機(jī)溶劑性能，成本相對較低，性價比高。
采用耐腐蝕濾筒的鋰電企業(yè)，在生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度保持和設(shè)備維護(hù)成本方面展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。例如，某企業(yè)在采用了 PP 材質(zhì)的耐腐蝕濾筒后，濾筒的更換周期從原來的 3 個月延長至 6 個月以上，不僅減少了因更換濾筒導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷時間，還降低了濾筒采購成本和維護(hù)人力成本。同時，由于濾筒能夠持續(xù)穩(wěn)定地工作，生產(chǎn)環(huán)境中的粉塵濃度始終控制在較低水平，產(chǎn)品的良品率也得到了顯著提升 。
三、匹配濾筒過濾精度
(一)依據(jù)粉塵粒徑確定精度
鋰電生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵粒徑呈現(xiàn)出復(fù)雜的分布狀態(tài)。在電極材料的研磨和混合工序中，會產(chǎn)生大量粒徑在 1 - 10 微米的顆粒 ，這些顆粒主要由石墨、鋰鹽等原材料破碎形成。而在電池的組裝環(huán)節(jié)，由于機(jī)械加工和摩擦，會出現(xiàn)粒徑小于 1 微米的細(xì)微粉塵，如金屬碎屑、塑料微粒等。這些細(xì)微粉塵的粒徑甚至可以達(dá)到亞微米級，對生產(chǎn)環(huán)境和產(chǎn)品質(zhì)量的潛在威脅更大。
對于粒徑較大的粉塵，如 5 微米以上的顆粒，一般的中精度濾筒即可有效攔截。這類濾筒的過濾精度通常在 5 - 10 微米之間，能夠依靠慣性碰撞和攔截作用，將大顆粒粉塵阻擋在濾筒表面。然而，對于 1 - 5 微米的中等粒徑粉塵，就需要高精度濾筒來應(yīng)對。高精度濾筒的過濾精度可達(dá) 1 - 3 微米，其采用的纖維材料更加細(xì)密，能夠通過布朗擴(kuò)散和深層過濾等機(jī)制，捕獲這些較小的粉塵顆粒。而對于小于 1 微米的細(xì)微粉塵，尤其是亞微米級的粉塵，普通的濾筒往往難以勝任，必須選用精度在 0.1 - 1 微米之間的超高精度濾筒。這種濾筒通常采用特殊的納米纖維材料或經(jīng)過精細(xì)的覆膜處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對細(xì)微粉塵的高效過濾。
(二)高精度濾筒的優(yōu)勢與適用場景
高精度濾筒在提升空氣質(zhì)量方面。在鋰電生產(chǎn)車間，高精度濾筒能夠?qū)⒖諝庵械姆蹓m濃度降低到極低水平，為操作人員創(chuàng)造一個清新、健康的工作環(huán)境。這不僅減少了粉塵對工人呼吸系統(tǒng)的危害，降低了職業(yè)病的發(fā)生風(fēng)險，還提高了工人的工作舒適度和工作效率。在電池的研發(fā)實驗室，高精度濾筒能夠確保實驗環(huán)境的高度潔凈，避免粉塵對實驗設(shè)備和實驗結(jié)果的干擾，為科研人員提供精準(zhǔn)可靠的實驗條件。
在保護(hù)設(shè)備方面，高精度濾筒同樣功不可沒。當(dāng)粉塵進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，會在設(shè)備的關(guān)鍵部件上逐漸積累，如電機(jī)的軸承、傳動裝置的齒輪等，導(dǎo)致設(shè)備磨損加劇，能耗增加，甚至引發(fā)設(shè)備故障。高精度濾筒能夠有效攔截這些粉塵，大大降低設(shè)備的磨損速度，延長設(shè)備的使用壽命。例如，在電池生產(chǎn)線上的涂布機(jī)，若使用高精度濾筒，可避免粉塵附著在涂布輥上，從而保證涂布的均勻性和穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品的良品率。
高精度濾筒適用于對環(huán)境潔凈度要求的場景，如鋰電電芯的裝配車間、電池模組的封裝車間等。在這些環(huán)節(jié)，即使是微小的粉塵顆粒也可能導(dǎo)致電池短路、容量衰減等嚴(yán)重問題。此外，在一些鋰電產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，如用于航天、醫(yī)療等領(lǐng)域的鋰電池，對粉塵的控制更為嚴(yán)格，高精度濾筒更是關(guān)鍵設(shè)備 。
四、注重濾筒尺寸規(guī)
(一)適配設(shè)備空間的尺寸選擇
在鋰電行業(yè)中，除塵器的安裝空間因生產(chǎn)設(shè)備的布局和廠房的設(shè)計而各不相同。一些新建的鋰電工廠，為了提高生產(chǎn)效率和空間利用率，采用了緊湊式的生產(chǎn)布局，這就使得除塵器的安裝空間受到了嚴(yán)格的限制 。在這種情況下，若選擇尺寸過大的濾筒，可能根本無法安裝進(jìn)除塵器內(nèi)部，導(dǎo)致設(shè)備無法正常投入使用。
合理選擇濾筒尺寸是確保其能夠順利安裝在除塵器內(nèi)部的關(guān)鍵。在選擇濾筒時，需要對除塵器內(nèi)部的空間尺寸進(jìn)行精確測量，包括高度、直徑以及濾筒安裝區(qū)域的形狀等。同時，還需要考慮濾筒的安裝方式和維護(hù)操作所需的空間。例如，對于一些需要定期更換濾筒的設(shè)備，應(yīng)預(yù)留足夠的空間，以便操作人員能夠方便地拆卸和安裝濾筒。
不同的除塵器型號對濾筒尺寸有著特定的要求。以常見的脈沖式除塵器為例，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了濾筒的直徑和長度不能超過一定范圍，否則會影響脈沖噴吹清灰系統(tǒng)的正常工作。某些型號的脈沖式除塵器，其濾筒直徑最大只能容納 325 毫米，長度則限制在 1000 毫米以內(nèi)。
(二)尺寸對過濾面積及效率的影響
濾筒的尺寸直接決定了其過濾面積的大小。一般來說，濾筒的直徑越大、長度越長，其過濾面積也就越大。過濾面積與過濾效率之間存在著緊密的正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)濾筒的過濾面積增大時，單位時間內(nèi)能夠過濾的氣體量就會增加，粉塵與濾材的接觸機(jī)會也會增多，從而使得更多的粉塵被攔截下來，過濾效率得到顯著提升。
從理論角度分析，根據(jù)過濾面積的計算公式，對于圓形濾筒，其過濾面積 A = π × D × L(其中 D 為濾筒直徑，L 為濾筒長度)。假設(shè)一個濾筒的直徑為 300 毫米，長度為 800 毫米，那么其過濾面積約為 0.75 平方米；若將直徑增加到 350 毫米，長度增加到 1000 毫米，過濾面積則可增大至 1.1 平方米左右，過濾面積提升了約 47%。在實際應(yīng)用中，過濾面積的增加能夠有效降低過濾風(fēng)速，使粉塵在濾筒表面的沉積更加均勻，減少局部堵塞的風(fēng)險，從而進(jìn)一步提高過濾效率 。
在鋰電生產(chǎn)中，通過優(yōu)化濾筒尺寸來提高過濾性能的案例屢見不鮮。某鋰電企業(yè)在對電池電極生產(chǎn)車間的除塵系統(tǒng)進(jìn)行升級時，將原來直徑較小、長度較短的濾筒更換為直徑更大、長度更長的濾筒，使得濾筒的總過濾面積增加了 30%。經(jīng)過一段時間的運行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，車間內(nèi)的粉塵濃度明顯降低，產(chǎn)品的不良率也從原來的 5% 下降至 3% 左右，有效提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
五、關(guān)注濾筒清灰性能
(一)不同清灰方式的特點
脈沖反吹清灰方式是目前鋰電行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的一種清灰技術(shù)。其工作原理是通過脈沖控制儀發(fā)出信號，瞬間開啟脈沖閥，使高壓壓縮空氣以極短促的時間噴入濾筒內(nèi)部。這股高速氣流在濾筒內(nèi)形成強(qiáng)大的沖擊力，使濾筒表面的粉塵層受到劇烈的振動和沖擊，從而迅速脫落，掉入灰斗。脈沖反吹清灰的優(yōu)點在于清灰，能夠快速有效地清除濾筒表面的粉塵，恢復(fù)濾筒的過濾性能。而且，它可以實現(xiàn)自動化控制，根據(jù)濾筒的阻力情況或設(shè)定的時間間隔進(jìn)行清灰，操作簡便，大大降低了人工維護(hù)的工作量。不過，脈沖反吹清灰方式對壓縮空氣的質(zhì)量和壓力要求較高，需要配備穩(wěn)定可靠的壓縮空氣系統(tǒng)。同時，頻繁的脈沖噴吹可能會對濾筒造成一定的機(jī)械應(yīng)力，影響濾筒的使用壽命 。
機(jī)械振動清灰則是利用機(jī)械裝置，如電機(jī)帶動偏心輪或振動器，使濾筒產(chǎn)生周期性的振動。通過振動，將附著在濾筒表面的粉塵抖落下來。這種清灰方式的結(jié)構(gòu)相對簡單，成本較低，適用于一些粉塵濃度較低、粘性較小的場合。然而，機(jī)械振動清灰的清灰效果相對較弱，對于一些細(xì)小的粉塵或粘性較大的粉塵，可能無法清除。此外，持續(xù)的機(jī)械振動可能會導(dǎo)致濾筒的連接部件松動，甚至損壞濾筒，所以需要定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢查 。
(二)良好清灰性能對濾筒壽命的影響
當(dāng)濾筒的清灰性能良好時，能夠及時有效地清除濾筒表面的粉塵，避免粉塵在濾筒表面積聚過多。這樣一來，濾筒的過濾阻力就不會因粉塵堆積而迅速增加，從而保證了濾筒能夠在較長時間內(nèi)保持穩(wěn)定的過濾效率。有效清灰可減少粉塵堆積，延長濾筒使用壽命，降低更換成本。例如，在某鋰電生產(chǎn)車間，采用了具有高效清灰系統(tǒng)的除塵器濾筒，濾筒的更換周期從原來的 2 個月延長至了 4 個月以上，大大降低了濾筒的采購成本和更換濾筒所帶來的停機(jī)時間成本 。
相反，如果清灰性能不佳，粉塵會在濾筒表面不斷積累，導(dǎo)致濾筒的過濾阻力急劇上升。為了維持系統(tǒng)的正常運行，風(fēng)機(jī)需要消耗更多的能量來克服阻力，這不僅增加了能耗，還可能導(dǎo)致風(fēng)機(jī)因過載而損壞。同時，過多的粉塵堆積會使濾筒的透氣性變差，過濾效率降低，甚至可能導(dǎo)致濾筒堵塞，無法正常工作。在這種情況下，濾筒就不得不提前更換，增加了企業(yè)的運營成本 。
六、評估濾筒耐用性
(一)材質(zhì)與結(jié)構(gòu)對耐用性的影響
濾筒的材質(zhì)強(qiáng)度是決定其耐用性的關(guān)鍵因素之一。例如，采用高強(qiáng)度聚酯纖維制成的濾筒，相較于普通纖維濾筒，能夠更好地抵抗粉塵的沖刷和摩擦。在鋰電生產(chǎn)過程中，持續(xù)的粉塵氣流會不斷沖擊濾筒表面，高強(qiáng)度材質(zhì)的濾筒能夠承受這種長期的機(jī)械作用力，不易出現(xiàn)纖維斷裂、破損等情況。玻璃纖維材質(zhì)的濾筒具有較高的硬度和耐磨性，對于一些硬度較大的粉塵，如金屬粉塵的過濾，玻璃纖維濾筒能夠展現(xiàn)出出色的耐用性 。
濾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計也對其抵抗磨損、沖擊的能力有著重要影響。合理的褶皺設(shè)計可以增加濾筒的過濾面積，同時使粉塵在濾筒表面的分布更加均勻，減少局部區(qū)域的粉塵堆積和磨損。例如，采用緊密且均勻褶皺結(jié)構(gòu)的濾筒，能夠有效分散粉塵的沖擊力，降低因局部磨損導(dǎo)致的濾筒損壞風(fēng)險。濾筒的支撐結(jié)構(gòu)也至關(guān)重要，堅固的金屬支撐骨架可以為濾筒提供穩(wěn)定的支撐，防止在過濾過程中因壓力變化或粉塵沖擊而發(fā)生變形，從而延長濾筒的使用壽命 。
(二)耐用性與長期成本效益
選擇耐用的濾筒在降低長期運營成本方面具有顯著作用。雖然耐用濾筒的初始采購成本可能相對較高，但從長期來看，其更換頻率較低，能夠有效減少因頻繁更換濾筒而產(chǎn)生的費用。這不僅包括濾筒本身的采購費用，還涵蓋了更換濾筒所需的人工成本、停機(jī)時間成本等。例如，某鋰電企業(yè)原本使用的普通濾筒，平均每 2 個月需要更換一次，每次更換的費用包括濾筒采購費用、人工費用以及因停機(jī)導(dǎo)致的生產(chǎn)損失費用，總計約為 5 萬元。而更換為耐用濾筒后，濾筒的更換周期延長至 6 個月以上，每年在濾筒更換方面的費用可降低約 10 萬元 。
耐用濾筒能夠保障生產(chǎn)的連續(xù)性，避免因濾筒頻繁損壞而導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷。在鋰電生產(chǎn)中，生產(chǎn)設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運行對于保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。一旦濾筒出現(xiàn)故障，需要停機(jī)更換，不僅會影響當(dāng)批次產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度，還可能因設(shè)備重啟后的調(diào)試過程，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)波動。而耐用濾筒憑借其可靠的性能，能夠在較長時間內(nèi)穩(wěn)定運行，為鋰電生產(chǎn)的連續(xù)性提供堅實保障，從而減少因生產(chǎn)中斷帶來的潛在經(jīng)濟(jì)損失 。
