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毒性粉尘严 重污染的密闭大车间                  ---整体洁净生 产治理和烟尘环保 治理及冷气内循环使用(零排放)+免口罩车间           智能化二次除尘系统模式
发布时间: 2012-11-29 15:12:55  作者:  阅读次数:5266
导读:金霸王有限 公司是全世界最具品牌的锰锌电池生产厂家之一,拥有5家大工厂, 分布于美国(3)、中国(  1)、比利时 (1)等地,宝 洁金霸王(中国)有限公司位于广东省东莞市。主要生产车间3个:Depo、Powder、Weiler Room。我公司于  2008年08月03日受邀参观 该厂,随之受托对该厂的上述3个车间进行 调查评估与设计,并中标该项目。从2009.02至2012.02止6#二次除尘系 统已成功运行3年整,被评 为金霸王五大工厂中最优秀二次除尘系统,于2009.06荣获金霸王 美国总部颁发的“免口罩车间          ”匾牌,因此,我们对该系统的成功因素进行了总结,提供一种毒性粉尘严 重污染的密闭大车间                  ---整体洁净生 产治理和冷气内循环使用二次除尘系统模式,供相关电池行业生产厂家和需要这种模式的其他行业生产厂家及除尘同行参考,以献我们的绵薄之力。错缪之处请指正批评,不胜感激。

 第一部分  背景介绍

一、电池行 业粉尘的毒性、毒性粉尘 污染的密闭大车间                  、车间整体洁净生 产治理概念

1、电池行业 粉尘的毒性

    电池行业涉 及的车间污染粉尘主要为有毒重金属          和毒性石墨 粉尘,其中有毒重金属          包括:铅烟 、铅尘、二氧化锰粉尘、氧化锌粉尘等。铅烟、铅尘毒性最大,会造成血铅,并且会积累,不会自动排泄;二氧化锰粉尘主要损害中枢神经系统,不会自动排泄;氧化锌粉尘表现为恶心、呕吐、急性腹痛,会自动排泄;石墨粉尘 是神经系统的一种毒物。因此,无论是有毒重金属          还是毒性石墨粉尘,对一线生产员工和社会环境来说都是毒性极大的粉尘,必须严格执行国家的职业安全与 卫生和环保标准。

    本案例涉及 有毒重金属          二氧化锰和 氧化锌粉尘及毒性石墨粉尘。

2、毒性粉尘 污染的密闭大车间                 

    密闭大车间                  :指的是一 个或多个互相串通的生产车间构成的一个与外界隔离的密闭大空间。其与外界联通的渠道有2种:(1)除尘抽风 和人工送风系统,(2)冷气内循 环使用的空调制冷配给鲜风系统。

    毒性粉尘污 染的密闭大车间                  :每个车间 均有众多的毒性粉尘尘源污染点,污染可以通过生产线和车间之间的扩散而互相串通。

宝洁金霸王 (中国)有限公司的Depo、Powder、Weiler Room是该公司的 3个主要生产 车间,其中Depo Room毒性粉尘尘 源点最多、空气中毒性粉尘浓度也最大(个别点总尘浓度max≥1000mg/m³),Power Room次之,Weiler Room尘较少。生 产线之间密集排列,车间之间也相互连通,污染可以通过扩散而互相串通,但是,相对于外界3个生产车间又构成一个大型的密闭大空间。其与外界联通的渠道由冷气内循环使用的空调制冷配给鲜风系统完成。因此,是一个典型的毒性粉尘污 染的密闭大车间                 

3、车间整体洁净生 产治理指针对众多 的毒性粉尘尘源点进行统一的尘源控制-管路输送-二次除尘-外排或冷气 内循环使用,从而达到车间整体洁净生 产治理目标。

4、零排放大 车间:指被集中收 集的大车间含毒性粉尘废气,经过二次除尘系统的过滤净化治理后,成为干净的符合国家标准要求的空气,又送回大车间循环使用。在循环过程中必须注意新风的添加,以保证空气中的含氧量,个别需要加冷或其他措施,但均为 非必要因素。

二、前后2套二次除尘 系统使用功能的对比及说明

1、表1、 前后2套二次除尘 系统使用功能对比表

2、说明:如表1所述,3年来相对于 原有英国进口的二次除尘系统成功实现以下4项目标:

(1)成功实现   : 在春夏秋三 季车间冷气内循环使用(零排放),车间的空气质量稳定达标:总尘浓度 ≤0.015mg/m³,比宝洁的 含尘浓度要求低10.5倍,比国家 标准要求低10.0倍;,并于 2009.06荣获金霸王 美国总部颁发的“免口罩车间          ”  匾牌;

(2)成功实现   : 在冬季治理 后的外排干净废气中:总尘浓度≤0.009mg/m3,比国家规 定的锰及其化合物环保排放标准<15mg/m3低1665倍。

(3)成功实现   : 满负荷无故 障运行3年整,故障 率为零,有力保障和提高生产效率;

(4)3年来相对于 原有英国进口的二次除尘系统成功实现节省电费、耗损费、人工管理    费总计约129万元,相当 于为甲方创造了129万元的节能 降耗利润,帮助甲方做到真正的双赢!

三、前后2套二次除尘 系统技术参数的对比及说明

1、表2、 前后2套二次除尘 系统技术参数及说明对比表

 

第二部分 成功原因分 析

一、科学严 谨的背景资料调查和2库的建设:

1、帮助甲方 建立了科学严谨的粉尘背景资料库:

    在我们进行 背景资料调查时,发现甲方只有1项粉尘背景 资料,即车间空气粉尘浓度90%以上超标( TMn>0.1 mg/m³),其他项目 的背景资料都缺。针对这种情况,我们进行了科学严谨的粉尘的背景资料调查:

    通过上述6项粉尘背景 资料调查,让我们对粉尘的物理和化学的特性及车间空气中总尘度分布态势有了充分了解,从而可以制定科学的除尘技术和参数。同时,帮助甲方建立了科学严谨的粉尘背景资料库,该粉尘背景 资料库是永久有效的!

    例1:根据粉尘  含有少量油的特性,必须选择耐油性好的滤料。

    例2:根据粉尘 TMn占43-58%且粒度大、 TC占5-12%粒度微小的 特性,得出该粉尘具有重质硬固尘和轻质硬固尘的双重特性,必须选择即能有效预先去除重质硬固尘又能有效去除轻质硬固尘的双重技术除尘器—RJHH型上进风式 内置尘气分离装置除尘器。

    例3:根据粉尘 激光粒度分析(图8),得出粉 尘分散度特征如下:

    粉尘粒径分 布范围:0.065-675μm;其中65-78%粒径分布 于5-60μm之间;其中 占比率最高的颗粒粒径范围为15-17μm;≤5μm粒径粉尘占 体积比14.76-17.37%;≤0.5μm粒径粉尘占 体积比≤3.46%;≤0.3μm粒径粉尘占 体积比≤2.06%;≤0.1μm粒径粉尘占 体积比≤0.28%。

    根据上述粉 尘分散度特征,我们为除尘器选择了超高效覆膜滤料:粉尘粒径≥0.3μm,过滤效率 ≥99.986%;同时,我 们知道粉尘中≤0.3μm粒径粉尘占 体积比≤2.06%,有这样一 个高比例粉尘,无法使用机械场的滤料来过滤去除,因此,一级除尘根本就无法达到甲方的要求!

    那么,如此 高比例(≤2.06%)粉尘就要 靠二次空气过滤器来去除了。目前,理想的超高效(ULPA)空气过滤器 过滤效果:≥0.1μm过滤效率≥99.99 9-99.99 99 95%,这样,每 天可拦截0.1-0.3μm粒径粉尘20.6kg,二次空气 过滤器将在很短的时间内堵死。另一方面,还有≤0.28%比例的粉尘 由于粒径≤0.1μm而可能泄漏 ,这样就有可能导致空气中粉尘浓度≥0.216 mg/m³而无法达标 。因此,依靠二次空气过滤器来保证达标,显然不可行也不靠谱!

    通过科学严 谨的分析,我们认为只有依靠除尘器的粉尘滤饼层超精细过滤的功能。因此,除尘器必须具有持续保留粉尘滤饼层超精细过滤的功能;并且,二次空气过滤器不能作为过滤粉尘的主导作用,只能作为过滤粉尘的把关作用;否则, 任何二次除尘设计方案都有可能失败!这为二次除尘器技术和参数的设计成功提出了明确的必要条件,避免了设计失败。

2、帮助甲方 建立了科学严谨的现有生产线尘源控制点和抽风量控制基础数据资料库:

    同样,甲方 对现有生产线尘源控制点和抽风量控制基础数据资料认识十分错误和缺乏:

    例1:甲方原有 的1条Depo生产线只配 置5级尘源控制 点29个,但经我 方调查后确认1条Depo生产线必须 配置5级尘源控制 点54个,吸尘点 69个。尘源控 制点缺口高达40个即138%。

    例2:甲方原有 的1条Depo生产线只配 置平均抽风量2020m³/h,每个尘源 控制点平均抽风量70m³/h。但经我方 调查后确认1条Depo生产线必须 配置抽风量平均6912m³/h,每个尘源控制点抽风量平均128m³/h。尘源控制 抽风量缺口高达4892 m³/h即242%。

    因此,我们 帮助甲方建立了科学严谨的现有生产线尘源控制点和抽风量控制基础数据资料库,根据该基础数据资料库,对车间生产线尘源控制的点、线、面设计和总风量设计就十分容易了。

3、有了上述 2库的建设, 对原有二次除尘系统的相关缺点和毛病也就一目了然。

二、引入优 化设计理念

优化设计的2个核心理念

1、结合创新 技术的设备资源整合设计,把除尘设备系统的能耗、耗损、人工管理    、故障率等降到最低,并把除尘设备系统的设备功效发挥到最大;

2、不以除尘 设备系统的一次性投资为成本核算对象,而是把除尘设备系统的年费用和寿命总费用作为成本核算对象。

a、年费用指 除尘设备系统一年的电费+耗损费+人工管理费 (即3费)的总和 ,不含设备分摊。

b、寿命总费 用指:除尘设备系统的一次性投资(即1资)+寿命总能耗 +寿命总耗损 +寿命总人工 管理费+寿命总故障 率造成的损失等的总和。

    这样,就可 以把低一次性投入成本、低技术水平、低运行效率而高能耗、高耗损、高人工管理、高故障率的(3低4高)除尘设 备系统对比得无处遁形。

    在我们到来 之前,甲方基本上没有优化设计理念的概念,这从原有二次除尘系统动力配置上的2个毛病可以 看得十分明白:

    毛病之一: 如表2所述,原有 二次除尘系配置1台55KW抽风机,同 时配置2台45KW高压抽风机 (带一级除尘器 负压27000pa),即用于 车间生产线吸尘,又用于清洁卫生,这样的动力混合配置极不合理,即造成车间生产线粉尘收集不干净,又造成车间卫生一天反复多次也清洁不干净,还造成能源惊人的浪费;

    毛病之二: 原有二次除尘系统配置的1台55KW抽风机,额 定抽风量23784 m³/h,实际只抽取 14394 m³/h的风量,原 因是系统总阻力过大,抽风机负压不足,风机选型错误。

    因此,在本 次6#系统的设计 过程中,我们十分在意把优化设计理念在每一个设计细节中贯切执行,总结如下(参见图10):




 三、应用了 6项先进的除 尘技术

1、负压仓式 尘源控制技术模式(公司发明专利)

2、Ⅲ级除尘 结构模式的除尘器技术(公司发明专利)

3、6台单独立除 尘器并联组合结构模式的技术(公司发明专利)

4、全智能PLC数字化控制 与管理技术模式(公司专利)

5、超高效覆 膜滤筒技术模式

6、除尘器在 低阻力值条件下实现粉尘滤饼层超精细过滤的技术模式(公司发明专利)

 

第三部分 6项先进技术 简要介绍

1、负压仓式 尘源控制技术模式:

   结合负压仓 设计理论,由n个负压仓式 尘源点、线、面构成的控制局,汇总成严密的尘源控制系统,确保尘源控制率≥99.998%.

2、Ⅲ级除尘 结构模式的除尘器技术: 

    RJHH型除尘器是 我公司最新发明专利产品,结构上采用上部进风+尘气分离装 置的技术模式,当含高浓度重质锰粉尘废气从上部高速进入除尘器时,在尘气分离装置的帮助下,实质上构成惯性和重力(Ⅰ级)+零速度和重 力(Ⅱ级)+滤筒过滤( Ⅲ级)的Ⅲ级除尘结构模式。这种Ⅲ级除尘结构模式的除尘器其净化效率相当于在单级布袋除尘器之前增加一台高效旋风除尘器的组合,而能耗只相当于旋风除尘器的5-6%、组合除尘 器的55-56%。对甲方车 间的具有重质硬固尘和轻质硬固尘双重特性的高浓度锰+碳粉尘有神 奇的除尘效率高而能耗低优势。同时,可有效保护和延长布袋或滤筒耗材 使用寿命。 相反,采用高效旋风除尘器+布袋除尘器 的组合,则要增加100%的能耗和占 地空间且无法有效保护和延长布袋或滤筒耗材使用寿命。

3、6台单独立除 尘器并联组合结构模式的技术(图11):

    实现离线脉 冲喷吹清灰技术,因此,可达到高效清灰的目的,不再需要每月拆卸滤筒一次进行人工清理;同时,确保高压气脉冲喷吹清灰瞬间因滤布微孔扩张而降低滤布自身的除尘精度和效率,并且有效保护粉尘滤饼层。另外,还可以实现 不影响生产的在线维护。

图11  6台单独立除 尘器并联组合结构模式和二次空气过滤器图

4、全智能PLC数字化控制 与管理技术模式(图12、13)

    实现图数显 示每台除尘器的运行状态;

    实现图数显 示每台除尘器的每个独立器件单元的运行状态;

    实现除尘器 技术参数的数字化管理;

    实现除尘器设备 的数字化管理;

    实现除尘器设备 的故障预警和报警数字化管理;

5、超高效覆 膜滤筒技术模式

    由于采用了 超高效覆膜滤筒,因此确保了6#二次除尘系 统的成功!

6、除尘器在 低阻力值条件下实现粉尘滤饼层精细过滤的技术

我们总结成 功因素如下:

    利用废气固 有的重质硬固尘和轻质硬固尘双重属性特征,结合我公司除尘器Ⅲ级除尘结构模式和并联组合结构模式的发明专利技术优势,选用超高效覆膜滤筒,利用先进的PLC数字化控制 与管理模式,在独特的除尘技术设计思路指导下,将现有有限的配套设备资源使之超常发挥作用,使6#除尘器在低 阻力值条件下实现粉尘滤饼层的超精细过滤的目的!最终使6#二次除尘系 统获得极大成功。

    由于成功地 实现粉尘滤饼层超精细过滤,因此,二次空气过滤器基本上不起粉尘过滤的主要作用,只起把关作用。因此,其使用寿命超长。

 

第四部分 2种节能降耗 对比方法及优化设计的意义

1、2种节能降耗 对比方法

(1)表3历史对比法 :即新与旧除尘器系统的1资3费对比表

(2)表4横向对比法:即普通设计与优化设计的除尘器系统的1资3费对比表

 

2、优化设计的意义:参见图14

 

(1)从表3、4和图14可以得知: 一次性设备投资(1资)占系统 寿命总费用的比例其实很小6.28%-16.45%,不会超过 20%,而能耗+耗损+人工的费用 (3费)占系统 寿命总费用的比例却很大83.55%-93.72%,超过80%。因此,对 陈旧的除尘设备竞标理念而言,就像拣了芝麻丢了西瓜一样;优化设计论从3费入手,同 时也注意1资的节约, 因此,取得成功。

(2)从表3和图14可以得知: 优化设计的1资要多投180万元(多100%),但每年 可节省3费43万元(节省 率:电耗18.1%、耗材69.66%、人工管理    95.5%),即4年可收回多 投的180万元;相当 于为企业每年创造43万节能降耗 利润,8年内可以全 部收回投资;10年创造430万节能降耗 利润!20年创造860万节能降耗 利润!

    从表4和图14可以得知: 优化设计的1资多投60万(多12%),但每年 节省3费61.3万(节省率 :电耗25.75%、耗材73.6%、人工管理    97.6%),即1年内可收回 多投的60万元;相当 于为企业每年创造61.3万节能降耗 利润,6年内可以全 部收回投资;10年创造613万节能降耗 利润!20年创造1226万节能降耗 利润!

    因此,从表 3、4和图14可以得知: 优化设计的1资多投的12-100%,完全可以 在1-4年内的3费节省率( 电耗18.1-25.75%、耗材69.66-73.6%、人工管理    95.5-97.6%)中抵消, 5-8年内的3费用节省率 可以抵消全部1资,也就是 说5-8年后节省的  3费都可以认 为是优化设计为厂家创造的节能降耗利润!

(3)从表3、4和图14可以得知: 比费用更有价值的是技术创新优化设计可以确保您实现世界一 流的洁净生产和烟尘治理目标(零排放),而因为您 的企业拥有世界一流的洁净生产内环境和烟尘治理外环境(零排放),由此带给 您的企业内在生产效率提高和外在的社会影响力增值更是无法用金钱计算的!

 

第五部分 结论

1、铅酸、锌 锰及其他电池行业厂家毒性粉尘严 重污染的密闭大车间                  ---实现世界一 流的整体洁净生 产治理和烟尘环保 治理及冷气内循环使用(零排放)+免口罩车间          治理目标, 其实一点也不难做到,最关键是必须请专业专家进行优化设计,建岩上之屋;同时,必须舍得在1资上的投资 (不一定是最多的),而决心在日常3费上力行节 能降耗!通过这一途径不仅不要多掏腰包,而且可以创造节能降耗利润(相对于3低4高二次除尘 系统)和提高生产率!实现长期坐享--鱼与熊掌兼 得的成功快乐!

2、本案例总 结的“毒性粉尘严 重污染的密闭大车间                  ---实现世界一 流的整体洁净生 产治理和烟尘环保 治理及冷气内循环使用(零排放)+免口罩车间          治理目标的 智能化二次除尘系统模式”,是在技术 创新的基础之上进行优化设计且已被实践证明是成功的模式,是岩上之屋!不只是适用于电池行业厂家,同样适用于所有其他(有毒或无毒粉尘)行业厂家。

 

第六部分 公司承诺

    我公司在此 郑重承诺只要是我们设计的智能化二次除尘系统,相对于原有旧二次除尘系统一定可以实现如下目标:

1、实现世界一 流的密闭大车间                  ---整体洁净生 产治理和烟尘环保 治理及冷气内循环使用(零排放)+免口罩车间          治理目标;

2、同时,实 现如下节能、降耗目标:

(1)3费节省率: 电耗15-25%、耗材70-75%、人工管理    90-95% 

(2)设备系统 故障率:基本保持零故障 

(3)5-8年内的3费节省可以 抵消全部1资,也就是 说5-8年后节省的  3费都可以认 为是优化设计为厂家创造的节能降耗利润!

 

备注建议: 适用于所有行业生产厂家的6条建议

1. 首先必须进 行科学严谨的背景资料调查,建设好2库;

2. 确定优化设 计理念,请专业专家设计;

3. 尽可能利用 原有除尘设备,或进行改造,同时建设新除尘系统,这样可以节省投资;

4. 建立全智能 PLC数字化控制 与管理中心,实现除尘设备系统的数字化控制与管理模式;

5. 条件成熟可 以在全智能PLC数字化控制 与管理中心的基础上,再建立在线监控中心,二者可合二为一,从而建立世界一流的设备和监控数字化控制与管理中心;

6. 创建世界一 流的洁净生产治理和环保治理企业就在眼前!

    实现以上6条,其实并不需要花费很多的钱,而且,完全可以 在3费的节省上 找回来。但是,企业的面貌必然为之大变,因为你已是实现了世界一流的洁净生产治理目标和烟尘治理目标的企业 !

 

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