某鉛酸蓄電池廠組裝車間通風(fēng)設(shè)計*

易燦南 李良望 劉 歡 黃俊歆 胡 鴻

湖南工學(xué)院安全與環(huán)境工程學(xué)院

某鉛酸蓄電池廠組裝車間通風(fēng)設(shè)計*

易燦南 李良望 劉 歡 黃俊歆 胡 鴻

湖南工學(xué)院安全與環(huán)境工程學(xué)院

由于以鉛和硫酸為基本材料，鉛酸蓄電池生產(chǎn)各環(huán)節(jié)會產(chǎn)生不同形式的鉛污染物、硫酸污染物及其他污染物，嚴(yán)重威脅員工的身心健康、破壞周邊環(huán)境。以某鉛酸蓄電池廠組裝車間為研究對象，在分析污染源類型及污染防控要求的前提下，對該車間進行通風(fēng)方案設(shè)計，以期降低車間污染物濃度，促進安全生產(chǎn)。

鉛酸蓄電池；鉛污染；硫酸污染；組裝車間；通風(fēng)方案

近年來，鉛酸蓄電池由于其供電穩(wěn)定、使用方便、安全性高、價格適宜等優(yōu)點，不僅在交通運輸、軍事國防等傳統(tǒng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而且被廣泛應(yīng)用于太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、通信電源、電力變配電系統(tǒng)、鐵路、船舶通訊、照明電源、UPS電源中[1]。鉛酸蓄電池以鉛作為主要原料，其生產(chǎn)工藝為：，在這些過程中會產(chǎn)生不同濃度的鉛塵、鉛蒸汽、鉛煙、硫酸液體及其他污染物質(zhì)，嚴(yán)重威脅到員工的身心健康及大氣環(huán)境，姚恕等[2]發(fā)現(xiàn)鉛酸蓄電池企業(yè)作業(yè)現(xiàn)場情況普遍存在污染物超標(biāo)的情況。

為規(guī)范鉛酸蓄電池企業(yè)安全生產(chǎn)、降低污染物的產(chǎn)生并控制車間污染物濃度，我國1989年頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)《鉛蓄電池廠衛(wèi)生防護距離標(biāo)準(zhǔn)》GB 11659-1989，2008年頒布了HT 447-2008《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 鉛蓄電池工業(yè)》，2011年12月，工業(yè)和信息化部印發(fā)《電池行業(yè)清潔生產(chǎn)實施方案》[3]，2012年5月工業(yè)和信息化部、環(huán)境保護部公告《鉛酸蓄電池行業(yè)準(zhǔn)入條件》[4]，同年編制了《鉛酸蓄電池生產(chǎn)及再生污染防治技術(shù)政策》；2013年環(huán)境保護部頒布了《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[5]，并規(guī)定2014年3月1日開始實行，工信部發(fā)布了《鉛酸蓄電池清潔化生產(chǎn)技術(shù)導(dǎo)則》討論稿，對鉛酸蓄電池生產(chǎn)過程污染源防控提出了相關(guān)要求；2015年，國家發(fā)改委、環(huán)保部、工信部聯(lián)合發(fā)布《電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系》[6]，以進一步形成統(tǒng)一、系統(tǒng)、規(guī)范的清潔生產(chǎn)技術(shù)支撐文件體系，指導(dǎo)和推動企業(yè)依法實施清潔生產(chǎn)。

為改善車間環(huán)境，某鉛酸蓄電池企業(yè)進行通風(fēng)系統(tǒng)改造，此研究以該企業(yè)組裝車間為研究對象，根據(jù)該車間污染物的防控分布情況，設(shè)計其通風(fēng)方案，以改善車間通風(fēng)現(xiàn)狀。

1 車間污染源防控部位分布情況

該組裝車間主要組裝閥控密封式電池，其工藝

圖1 包板工序局部排風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)

車間各工序污染產(chǎn)生情況如下：

（1）包板工序：將極板用超細(xì)玻璃纖維蓄電池隔板——吸附式AGM隔板包裹起來，該工序是采用半封閉式的半自動包板機進行作業(yè)，工人把卷好的玻璃纖維放在機器轉(zhuǎn)盤上，把極板放在固定的傳送帶上，機器自動把玻璃纖維傳進包板設(shè)備，包板完成后產(chǎn)品隨著傳送帶自動傳出來。該工序的塵源為包板機進行包板操作時由于玻璃纖維產(chǎn)生抖動而散落出玻璃纖維粉塵，屬于Ⅰ類污染源防控部位，共有16個塵源點。

（2）刷耳工序。即把做好的極板進行打磨，極耳銑平，刷掉氧化層，利于焊接防止后續(xù)工序出現(xiàn)虛焊、假焊。并且消除極板尖端，以保證鉛蓄電池質(zhì)量。該工序采用專用刷耳磨具，對其進行打磨，其產(chǎn)生的有毒有害物主要為鉛塵，屬于Ⅰ類污染源防控部位，共有32個塵源點。

（3）鑄焊工序。該工序是運用鑄焊機乙炔氣焊將極板耳進行熔鑄焊接，使極板與極板直接進行串聯(lián)，該設(shè)備利用鑄焊機把鉛條放置極板耳上進行鑄焊，塑造出電池端子，產(chǎn)生鉛蒸汽（鉛煙），屬于Ⅰ類污染源防控部位，共有24個污染發(fā)生點。

（4）焊端子工序，即將上一工序的塑造的端子對焊起來，操作方法基本和上一工序相同，因此產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)主要為鉛煙，屬于Ⅰ類污染源防控部位，共有8個污染發(fā)生點。

（5）試蓋、測試、倒膠、封蓋、烘箱工序，此工序幾乎不產(chǎn)生特殊的有毒有害物質(zhì)。

（6）加酸、充電工序。該工序范圍內(nèi)，主要產(chǎn)生高濃度酸霧屬于Ⅱ類污染源防控部位，共兩個區(qū)域，7條生產(chǎn)線。

2 車間通風(fēng)方案設(shè)計

2.1 系統(tǒng)劃分

根據(jù)污染源特點及《鉛酸蓄電池清潔化生產(chǎn)技術(shù)導(dǎo)則》要求，針對該車間工藝特點，設(shè)計通風(fēng)方案，見表1。

表1 組裝車間通風(fēng)方案

2.2 局部排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 局部排風(fēng)罩的選擇及設(shè)計

在綜合考慮工藝特點、污染源發(fā)散區(qū)域及操作要求的前提下，確定捕集各工序各污染源的排風(fēng)罩，并確定其尺寸，見表2。

2.2.2 凈化設(shè)備

文獻[8]提到電池生產(chǎn)中融化爐鉛的粉塵粒徑為0.08～10μm，粒徑級中0.1～0.4μm的占95%，鉛煙往往含有一定量的油煙、水蒸氣及軟木粉等其他物質(zhì)，用傳統(tǒng)濕法效果不佳。文獻[9]經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)鉛塵形態(tài)不規(guī)則，粒徑相對較大，一般為1～200μm，以重量分布計絕大部分粒徑在10μm以上，只有很少一部分粉塵的粒徑在10μm以下。文獻[10]采用RJHH型上進風(fēng)式內(nèi)置塵氣分離裝置除塵器，負(fù)壓倉式點、線、面塵源控制匯總成嚴(yán)密的塵源控制系統(tǒng)來控制某鉛酸蓄電池廠Depo生產(chǎn)線產(chǎn)生的污染物，實踐表明該系統(tǒng)有效降低了車間的有害物質(zhì)濃度。文獻[11]提出可采用沖擊式水浴除塵器處理鉛蓄電池工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的鉛塵和鉛蒸汽，文獻[12]提到可通過洗滌的方法去除鉛污染，文獻[13-16]提出可用物理凈化法（水吸收、靜電法、過濾法）和化學(xué)凈化法（醋酸液、堿液）來凈化。文獻[17]提出采用立板式靜電除塵器凈化電池行業(yè)鉛煙。而《鉛酸蓄電池清潔化生產(chǎn)技術(shù)導(dǎo)則》對Ⅰ類污染源防控部位和Ⅱ類污染源防控部位的凈化裝置也提出了相關(guān)要求，在綜合考慮相關(guān)文獻及該廠實際情況的基礎(chǔ)上，確定各工序的凈化裝置，見表3。

表2 各工序局部排風(fēng)罩的類型及尺寸

表3 凈化裝置的確定

2.2.3 局部排風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)布置

結(jié)合車間建筑結(jié)構(gòu)、工藝特點，設(shè)計該車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)管網(wǎng)，包板工序排鉛塵管網(wǎng)如圖1所示（其他工序局部排風(fēng)系統(tǒng)方案與包板工序類似）。管網(wǎng)采用對稱分布形式，盡量采用垂直或傾斜管網(wǎng)（30°或者45°），刷耳工序、鑄焊及對焊工序、加酸充電管網(wǎng)皆采用相似的管網(wǎng)形式，如圖2。

2.3 加酸充電工序全面通風(fēng)系統(tǒng)方案設(shè)計

由于廠房屬于高大廠房，尺寸為262m× 42.4m×9m，加酸充電部分分為兩個區(qū)域，區(qū)域1尺寸為60m×12.3m，區(qū)域2為60m×17m，若要對整個車間進行全面通風(fēng)，通風(fēng)量過于龐大，因此采取將兩個區(qū)域單獨封閉的形式，根據(jù)操作及工藝要求，將兩個封閉區(qū)間高度設(shè)置為2.5m，按照換氣次數(shù)確定系統(tǒng)的風(fēng)量，根據(jù)車間特點，確定換次次數(shù)為12次/h[18]，并使排氣量大于進氣量，從而使得整個室內(nèi)保持一定的負(fù)壓狀態(tài)，以降低污染物外漏。

圖2 通風(fēng)除塵系統(tǒng)俯視圖

3 結(jié)束語

（1）鉛酸蓄電池在我國應(yīng)用非常廣泛，而由于其以鉛和硫酸為基本原料，生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的鉛塵、鉛霧、鉛煙，硫酸蒸汽，以及其他污染物質(zhì)，嚴(yán)重威脅到員工身心健康、污染周邊環(huán)境。

（2）以某鉛酸蓄電池企業(yè)組裝車間為例進行通風(fēng)方案設(shè)計：首先基于車間工藝布局、以及污染物防控要求，分析該車間污染源防控類型，為后續(xù)通風(fēng)方案的設(shè)計奠定基礎(chǔ)；其次，根據(jù)鉛酸蓄電池行業(yè)空氣環(huán)境質(zhì)量要求，確定通風(fēng)方案。

（3）為降低包板工序、刷耳工序、鑄焊及對焊工序、加酸及充電工序的污染物濃度，設(shè)計了6套局部排風(fēng)方案：具體包括排風(fēng)罩的選擇及設(shè)計、凈化裝置的選擇以及管網(wǎng)的設(shè)計。

（4）由于酸霧具有揮發(fā)性強的特點，對其所在區(qū)域進行封閉，并設(shè)計一套全面通風(fēng)系統(tǒng)，以控制酸霧的揮發(fā)問題。

[1] 國家工信部.國內(nèi)鉛酸蓄電池行業(yè)主題：清潔生產(chǎn)[EB/OL]. [2012-03-07]http：//www.mei.net.cn/news/2012/03/418212.html

[2] 姚恕,王宏峰,趙生友,等.某鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)通風(fēng)設(shè)施評價及改造[J].中國衛(wèi)生工程學(xué),2014,13(2)：109-114

[3] 工業(yè)和信息化部.關(guān)于印發(fā)電池行業(yè)清潔生產(chǎn)實施方案的通知[EB/OL].[2011-12-31].http：//www.miit.gov.cn/ n11293472/n11293832/n12843926/n13917012/14414595.html

[4] 工業(yè)和信息化部、環(huán)境保護部.工業(yè)和信息化部、環(huán)境保護部公告.鉛蓄電池行業(yè)準(zhǔn)入條件. [EB/OL].[ 2012-5-31]. http：//www.miit.gov.cn/n11293472/n11293832/n12845605/ n13916898/14639131.html

[5] 環(huán)境保護部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 30484-2013,電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2014

[6] 國家發(fā)改委、環(huán)保部、工信部.電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系》發(fā)布. [EB/OL].[ 2016-02-29].http：//www.chinabattery. org/xingyezhidao/dianchikuaixun/2016-01-13/6362.html

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衡陽市科技局項目（2014kG65)；安全工程教育部第一類特色專業(yè)建設(shè)點項目（TS12328）；湖南工學(xué)院安全技術(shù)及工程重點建設(shè)學(xué)科項目（HXK11001）其中，包板工序在自動包板機中完成，焊極群工序、裝槽工序、穿壁焊工序、蓋子熱封工序都是由鑄焊入槽一體機一次性完成，焊端子工序為人工乙炔氣焊，烘烤在特定固化爐中完成，充電工序為在充電機組作用下對電池進行充電，其余工序均由工人手工操作完成，平面布局，如圖1。