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毒性粉塵嚴重污染的密閉大車間---整體潔凈生產治理和煙塵環保治理及冷氣內循環使用(零排放)+免口罩車間智能化二次除塵系統模式
發布時間:2012-11-29 15:12:55  作者:  閱讀次數:5481
導讀:金霸王有限公司是全世界最具品牌的錳鋅電池生產廠家之一,擁有5家大工廠,分布于美國(3)、中國(1)、比利時(1)等地,寶潔金霸王(中國)有限公司位于廣東省東莞市。主要生產車間3個:Depo、Powder、Weiler Room。我公司于2008年08月03日受邀參觀該廠,隨之受托對該廠的上述3個車間進行調查評估與設計,并中標該項目。從2009.02至2012.02止6#二次除塵系統已成功運行3年整,被評為金霸王五大工廠中最優秀二次除塵系統,于2009.06榮獲金霸王美國總部頒發的“免口罩車間”匾牌,因此,我們對該系統的成功因素進行了總結,提供一種毒性粉塵嚴重污染的密閉大車間---整體潔凈生產治理和冷氣內循環使用二次除塵系統模式,供相關電池行業生產廠家和需要這種模式的其他行業生產廠家及除塵同行參考,以獻我們的綿薄之力。錯繆之處請指正批評,不勝感激。

 第一部分  背景介紹

一、電池行業粉塵的毒性、毒性粉塵污染的密閉大車間、車間整體潔凈生產治理概念

1、電池行業粉塵的毒性

    電池行業涉及的車間污染粉塵主要為有毒重金屬和毒性石墨粉塵,其中有毒重金屬包括:鉛煙、鉛塵、二氧化錳粉塵、氧化鋅粉塵等。鉛煙、鉛塵毒性最大,會造成血鉛,并且會積累,不會自動排泄;二氧化錳粉塵主要損害中樞神經系統,不會自動排泄;氧化鋅粉塵表現為惡心、嘔吐、急性腹痛,會自動排泄;石墨粉塵是神經系統的一種毒物。因此,無論是有毒重金屬還是毒性石墨粉塵,對一線生產員工和社會環境來說都是毒性極大的粉塵,必須嚴格執行國家的職業安全與衛生和環保標準。

    本案例涉及有毒重金屬二氧化錳和氧化鋅粉塵及毒性石墨粉塵。

2、毒性粉塵污染的密閉大車間

    密閉大車間:指的是一個或多個互相串通的生產車間構成的一個與外界隔離的密閉大空間。其與外界聯通的渠道有2種:(1)除塵抽風和人工送風系統,(2)冷氣內循環使用的空調制冷配給鮮風系統。

    毒性粉塵污染的密閉大車間:每個車間均有眾多的毒性粉塵塵源污染點,污染可以通過生產線和車間之間的擴散而互相串通。

寶潔金霸王(中國)有限公司的Depo、Powder、Weiler Room是該公司的3個主要生產車間,其中Depo Room毒性粉塵塵源點最多、空氣中毒性粉塵濃度也最大(個別點總塵濃度max≥1000mg/m³),Power Room次之,Weiler Room塵較少。生產線之間密集排列,車間之間也相互連通,污染可以通過擴散而互相串通,但是,相對于外界3個生產車間又構成一個大型的密閉大空間。其與外界聯通的渠道由冷氣內循環使用的空調制冷配給鮮風系統完成。因此,是一個典型的毒性粉塵污染的密閉大車間

3、車間整體潔凈生產治理指針對眾多的毒性粉塵塵源點進行統一的塵源控制-管路輸送-二次除塵-外排或冷氣內循環使用,從而達到車間整體潔凈生產治理目標。

4、零排放大車間:指被集中收集的大車間含毒性粉塵廢氣,經過二次除塵系統的過濾凈化治理后,成為干凈的符合國家標準要求的空氣,又送回大車間循環使用。在循環過程中必須注意新風的添加,以保證空氣中的含氧量,個別需要加冷或其他措施,但均為非必要因素。

二、前后2套二次除塵系統使用功能的對比及說明

1、表1、 前后2套二次除塵系統使用功能對比表

2、說明:如表1所述,3年來相對于原有英國進口的二次除塵系統成功實現以下4項目標:

(1)成功實現: 在春夏秋三季車間冷氣內循環使用(零排放),車間的空氣質量穩定達標:總塵濃度 ≤0.015mg/m³,比寶潔的含塵濃度要求低10.5倍,比國家標準要求低10.0倍;,并于2009.06榮獲金霸王美國總部頒發的“免口罩車間”  匾牌;

(2)成功實現: 在冬季治理后的外排干凈廢氣中:總塵濃度≤0.009mg/m3,比國家規定的錳及其化合物環保排放標準<15mg/m3低1665倍。

(3)成功實現: 滿負荷無故障運行3年整,故障率為零,有力保障和提高生產效率;

(4)3年來相對于原有英國進口的二次除塵系統成功實現節省電費、耗損費、人工管理費總計約129萬元,相當于為甲方創造了129萬元的節能降耗利潤,幫助甲方做到真正的雙贏!

三、前后2套二次除塵系統技術參數的對比及說明

1、表2、 前后2套二次除塵系統技術參數及說明對比表

 

第二部分 成功原因分析

一、科學嚴謹的背景資料調查和2庫的建設:

1、幫助甲方建立了科學嚴謹的粉塵背景資料庫:

    在我們進行背景資料調查時,發現甲方只有1項粉塵背景資料,即車間空氣粉塵濃度90%以上超標(TMn>0.1 mg/m³),其他項目的背景資料都缺。針對這種情況,我們進行了科學嚴謹的粉塵的背景資料調查:

    通過上述6項粉塵背景資料調查,讓我們對粉塵的物理和化學的特性及車間空氣中總塵度分布態勢有了充分了解,從而可以制定科學的除塵技術和參數。同時,幫助甲方建立了科學嚴謹的粉塵背景資料庫,該粉塵背景資料庫是永久有效的!

    例1:根據粉塵含有少量油的特性,必須選擇耐油性好的濾料。

    例2:根據粉塵TMn占43-58%且粒度大、TC占5-12%粒度微小的特性,得出該粉塵具有重質硬固塵和輕質硬固塵的雙重特性,必須選擇即能有效預先去除重質硬固塵又能有效去除輕質硬固塵的雙重技術除塵器—RJHH型上進風式內置塵氣分離裝置除塵器。

    例3:根據粉塵激光粒度分析(圖8),得出粉塵分散度特征如下:

    粉塵粒徑分布范圍:0.065-675μm;其中65-78%粒徑分布于5-60μm之間;其中占比率最高的顆粒粒徑范圍為15-17μm;≤5μm粒徑粉塵占體積比14.76-17.37%;≤0.5μm粒徑粉塵占體積比≤3.46%;≤0.3μm粒徑粉塵占體積比≤2.06%;≤0.1μm粒徑粉塵占體積比≤0.28%。

    根據上述粉塵分散度特征,我們為除塵器選擇了超高效覆膜濾料:粉塵粒徑≥0.3μm,過濾效率≥99.986%;同時,我們知道粉塵中≤0.3μm粒徑粉塵占體積比≤2.06%,有這樣一個高比例粉塵,無法使用機械場的濾料來過濾去除,因此,一級除塵根本就無法達到甲方的要求!

    那么,如此高比例(≤2.06%)粉塵就要靠二次空氣過濾器來去除了。目前,理想的超高效(ULPA)空氣過濾器過濾效果:≥0.1μm過濾效率≥99.99 9-99.99 99 95%,這樣,每天可攔截0.1-0.3μm粒徑粉塵20.6kg,二次空氣過濾器將在很短的時間內堵死。另一方面,還有≤0.28%比例的粉塵由于粒徑≤0.1μm而可能泄漏,這樣就有可能導致空氣中粉塵濃度≥0.216 mg/m³而無法達標。因此,依靠二次空氣過濾器來保證達標,顯然不可行也不靠譜!

    通過科學嚴謹的分析,我們認為只有依靠除塵器的粉塵濾餅層超精細過濾的功能。因此,除塵器必須具有持續保留粉塵濾餅層超精細過濾的功能;并且,二次空氣過濾器不能作為過濾粉塵的主導作用,只能作為過濾粉塵的把關作用;否則,任何二次除塵設計方案都有可能失敗!這為二次除塵器技術和參數的設計成功提出了明確的必要條件,避免了設計失敗。

2、幫助甲方建立了科學嚴謹的現有生產線塵源控制點和抽風量控制基礎數據資料庫:

    同樣,甲方對現有生產線塵源控制點和抽風量控制基礎數據資料認識十分錯誤和缺乏:

    例1:甲方原有的1條Depo生產線只配置5級塵源控制點29個,但經我方調查后確認1條Depo生產線必須配置5級塵源控制點54個,吸塵點69個。塵源控制點缺口高達40個即138%。

    例2:甲方原有的1條Depo生產線只配置平均抽風量2020m³/h,每個塵源控制點平均抽風量70m³/h。但經我方調查后確認1條Depo生產線必須配置抽風量平均6912m³/h,每個塵源控制點抽風量平均128m³/h。塵源控制抽風量缺口高達4892 m³/h即242%。

    因此,我們幫助甲方建立了科學嚴謹的現有生產線塵源控制點和抽風量控制基礎數據資料庫,根據該基礎數據資料庫,對車間生產線塵源控制的點、線、面設計和總風量設計就十分容易了。

3、有了上述2庫的建設,對原有二次除塵系統的相關缺點和毛病也就一目了然。

二、引入優化設計理念

優化設計的2個核心理念

1、結合創新技術的設備資源整合設計,把除塵設備系統的能耗、耗損、人工管理、故障率等降到最低,并把除塵設備系統的設備功效發揮到最大;

2、不以除塵設備系統的一次性投資為成本核算對象,而是把除塵設備系統的年費用和壽命總費用作為成本核算對象。

a、年費用指除塵設備系統一年的電費+耗損費+人工管理費(即3費)的總和,不含設備分攤。

b、壽命總費用指:除塵設備系統的一次性投資(即1資)+壽命總能耗+壽命總耗損+壽命總人工管理費+壽命總故障率造成的損失等的總和。

    這樣,就可以把低一次性投入成本、低技術水平、低運行效率而高能耗、高耗損、高人工管理、高故障率的(3低4高)除塵設備系統對比得無處遁形。

    在我們到來之前,甲方基本上沒有優化設計理念的概念,這從原有二次除塵系統動力配置上的2個毛病可以看得十分明白:

    毛病之一:如表2所述,原有二次除塵系配置1臺55KW抽風機,同時配置2臺45KW高壓抽風機(帶一級除塵器 負壓27000pa),即用于車間生產線吸塵,又用于清潔衛生,這樣的動力混合配置極不合理,即造成車間生產線粉塵收集不干凈,又造成車間衛生一天反復多次也清潔不干凈,還造成能源驚人的浪費;

    毛病之二:原有二次除塵系統配置的1臺55KW抽風機,額定抽風量23784 m³/h,實際只抽取14394 m³/h的風量,原因是系統總阻力過大,抽風機負壓不足,風機選型錯誤。

    因此,在本次6#系統的設計過程中,我們十分在意把優化設計理念在每一個設計細節中貫切執行,總結如下(參見圖10):




 三、應用了6項先進的除塵技術

1、負壓倉式塵源控制技術模式(公司發明專利)

2、Ⅲ級除塵結構模式的除塵器技術(公司發明專利)

3、6臺單獨立除塵器并聯組合結構模式的技術(公司發明專利)

4、全智能PLC數字化控制與管理技術模式(公司專利)

5、超高效覆膜濾筒技術模式

6、除塵器在低阻力值條件下實現粉塵濾餅層超精細過濾的技術模式(公司發明專利)

 

第三部分 6項先進技術簡要介紹

1、負壓倉式塵源控制技術模式:

   結合負壓倉設計理論,由n個負壓倉式塵源點、線、面構成的控制局,匯總成嚴密的塵源控制系統,確保塵源控制率≥99.998%.

2、Ⅲ級除塵結構模式的除塵器技術: 

    RJHH型除塵器是我公司最新發明專利產品,結構上采用上部進風+塵氣分離裝置的技術模式,當含高濃度重質錳粉塵廢氣從上部高速進入除塵器時,在塵氣分離裝置的幫助下,實質上構成慣性和重力(Ⅰ級)+零速度和重力(Ⅱ級)+濾筒過濾(Ⅲ級)的Ⅲ級除塵結構模式。這種Ⅲ級除塵結構模式的除塵器其凈化效率相當于在單級布袋除塵器之前增加一臺高效旋風除塵器的組合,而能耗只相當于旋風除塵器的5-6%、組合除塵器的55-56%。對甲方車間的具有重質硬固塵和輕質硬固塵雙重特性的高濃度錳+碳粉塵有神奇的除塵效率高而能耗低優勢。同時,可有效保護和延長布袋或濾筒耗材 使用壽命。相反,采用高效旋風除塵器+布袋除塵器的組合,則要增加100%的能耗和占地空間且無法有效保護和延長布袋或濾筒耗材使用壽命。

3、6臺單獨立除塵器并聯組合結構模式的技術(圖11):

    實現離線脈沖噴吹清灰技術,因此,可達到高效清灰的目的,不再需要每月拆卸濾筒一次進行人工清理;同時,確保高壓氣脈沖噴吹清灰瞬間因濾布微孔擴張而降低濾布自身的除塵精度和效率,并且有效保護粉塵濾餅層。另外,還可以實現不影響生產的在線維護。

圖11  6臺單獨立除塵器并聯組合結構模式和二次空氣過濾器圖

4、全智能PLC數字化控制與管理技術模式(圖12、13)

    實現圖數顯示每臺除塵器的運行狀態;

    實現圖數顯示每臺除塵器的每個獨立器件單元的運行狀態;

    實現除塵器技術參數的數字化管理;

    實現除塵器設備的數字化管理;

    實現除塵器設備的故障預警和報警數字化管理;

5、超高效覆膜濾筒技術模式

    由于采用了超高效覆膜濾筒,因此確保了6#二次除塵系統的成功!

6、除塵器在低阻力值條件下實現粉塵濾餅層精細過濾的技術

我們總結成功因素如下:

    利用廢氣固有的重質硬固塵和輕質硬固塵雙重屬性特征,結合我公司除塵器Ⅲ級除塵結構模式和并聯組合結構模式的發明專利技術優勢,選用超高效覆膜濾筒,利用先進的PLC數字化控制與管理模式,在獨特的除塵技術設計思路指導下,將現有有限的配套設備資源使之超常發揮作用,使6#除塵器在低阻力值條件下實現粉塵濾餅層的超精細過濾的目的!最終使6#二次除塵系統獲得極大成功。

    由于成功地實現粉塵濾餅層超精細過濾,因此,二次空氣過濾器基本上不起粉塵過濾的主要作用,只起把關作用。因此,其使用壽命超長。

 

第四部分 2種節能降耗對比方法及優化設計的意義

1、2種節能降耗對比方法

(1)表3歷史對比法:即新與舊除塵器系統的1資3費對比表

(2)表4橫向對比法:即普通設計與優化設計的除塵器系統的1資3費對比表

 

2、優化設計的意義:參見圖14

 

(1)從表3、4和圖14可以得知:一次性設備投資(1資)占系統壽命總費用的比例其實很小6.28%-16.45%,不會超過20%,而能耗+耗損+人工的費用(3費)占系統壽命總費用的比例卻很大83.55%-93.72%,超過80%。因此,對陳舊的除塵設備競標理念而言,就像揀了芝麻丟了西瓜一樣;優化設計論從3費入手,同時也注意1資的節約,因此,取得成功。

(2)從表3和圖14可以得知:優化設計的1資要多投180萬元(多100%),但每年可節省3費43萬元(節省率:電耗18.1%、耗材69.66%、人工管理95.5%),即4年可收回多投的180萬元;相當于為企業每年創造43萬節能降耗利潤,8年內可以全部收回投資;10年創造430萬節能降耗利潤!20年創造860萬節能降耗利潤!

    從表4和圖14可以得知:優化設計的1資多投60萬(多12%),但每年節省3費61.3萬(節省率:電耗25.75%、耗材73.6%、人工管理97.6%),即1年內可收回多投的60萬元;相當于為企業每年創造61.3萬節能降耗利潤,6年內可以全部收回投資;10年創造613萬節能降耗利潤!20年創造1226萬節能降耗利潤!

    因此,從表3、4和圖14可以得知:優化設計的1資多投的12-100%,完全可以在1-4年內的3費節省率(電耗18.1-25.75%、耗材69.66-73.6%、人工管理95.5-97.6%)中抵消,5-8年內的3費用節省率可以抵消全部1資,也就是說5-8年后節省的3費都可以認為是優化設計為廠家創造的節能降耗利潤!

(3)從表3、4和圖14可以得知:比費用更有價值的是技術創新優化設計可以確保您實現世界一流的潔凈生產和煙塵治理目標(零排放),而因為您的企業擁有世界一流的潔凈生產內環境和煙塵治理外環境(零排放),由此帶給您的企業內在生產效率提高和外在的社會影響力增值更是無法用金錢計算的!

 

第五部分 結論

1、鉛酸、鋅錳及其他電池行業廠家毒性粉塵嚴重污染的密閉大車間---實現世界一流的整體潔凈生產治理和煙塵環保治理及冷氣內循環使用(零排放)+免口罩車間治理目標,其實一點也不難做到,最關鍵是必須請專業專家進行優化設計,建巖上之屋;同時,必須舍得在1資上的投資(不一定是最多的),而決心在日常3費上力行節能降耗!通過這一途徑不僅不要多掏腰包,而且可以創造節能降耗利潤(相對于3低4高二次除塵系統)和提高生產率!實現長期坐享--魚與熊掌兼得的成功快樂!

2、本案例總結的“毒性粉塵嚴重污染的密閉大車間---實現世界一流的整體潔凈生產治理和煙塵環保治理及冷氣內循環使用(零排放)+免口罩車間治理目標的智能化二次除塵系統模式”,是在技術創新的基礎之上進行優化設計且已被實踐證明是成功的模式,是巖上之屋!不只是適用于電池行業廠家,同樣適用于所有其他(有毒或無毒粉塵)行業廠家。

 

第六部分 公司承諾

    我公司在此鄭重承諾只要是我們設計的智能化二次除塵系統,相對于原有舊二次除塵系統一定可以實現如下目標:

1、實現世界一流的密閉大車間---整體潔凈生產治理和煙塵環保治理及冷氣內循環使用(零排放)+免口罩車間治理目標;

2、同時,實現如下節能、降耗目標:

(1)3費節省率:電耗15-25%、耗材70-75%、人工管理90-95% 

(2)設備系統故障率:基本保持零故障 

(3)5-8年內的3費節省可以抵消全部1資,也就是說5-8年后節省的3費都可以認為是優化設計為廠家創造的節能降耗利潤!

 

備注建議:適用于所有行業生產廠家的6條建議

1. 首先必須進行科學嚴謹的背景資料調查,建設好2庫;

2. 確定優化設計理念,請專業專家設計;

3. 盡可能利用原有除塵設備,或進行改造,同時建設新除塵系統,這樣可以節省投資;

4. 建立全智能PLC數字化控制與管理中心,實現除塵設備系統的數字化控制與管理模式;

5. 條件成熟可以在全智能PLC數字化控制與管理中心的基礎上,再建立在線監控中心,二者可合二為一,從而建立世界一流的設備和監控數字化控制與管理中心;

6. 創建世界一流的潔凈生產治理和環保治理企業就在眼前!

    實現以上6條,其實并不需要花費很多的錢,而且,完全可以在3費的節省上找回來。但是,企業的面貌必然為之大變,因為你已是實現了世界一流的潔凈生產治理目標和煙塵治理目標的企業!

 

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