汽車鉛酸蓄電池廠設(shè)計(jì)

□文 /李文婷

鉛酸蓄電池憑借著成本低廉、技術(shù)成熟、使用安全等優(yōu)勢一直在汽車電化儲(chǔ)能系統(tǒng)中處于壟斷地位。我國目前是汽車、電動(dòng)車電池需求大國，市場上供不應(yīng)求，很多電池廠應(yīng)運(yùn)而生。

1 鉛酸蓄電池主要生產(chǎn)工藝

1）鉛粉制造：將電解鉛用專用設(shè)備鉛粉機(jī)通過氧化篩選制成符合要求的鉛粉。

2）板柵制造：將鉛鈣合金用拉網(wǎng)的方式制造成符合要求的不同類型各種鉛帶，再將鉛帶制成板柵。

3）極板制造：用鉛粉和稀硫酸及添加劑混合后涂抹于板柵表面再進(jìn)行干燥固化即是生極板。

4）電池組裝：將正負(fù)極板進(jìn)行配組、焊極群、裝槽，再通過穿壁焊接和中蓋熱封等工序完成電池組裝。

5）化成總裝：將組裝好的電池進(jìn)行加酸化成，然后經(jīng)倒酸、二次加酸、清洗、頂蓋熱封等工序完成最終產(chǎn)品。

2 電池廠選址及總體設(shè)計(jì)

廠址的選擇應(yīng)接近原材料產(chǎn)地及產(chǎn)品銷售地區(qū)，我國目前物流發(fā)達(dá)，汽車廠、電動(dòng)車廠在各地均有分布，可以考慮鉛的產(chǎn)地，這樣可以就近取材，方便生產(chǎn)。廠區(qū)用地面積符合工藝和運(yùn)輸要求，所需水、電、動(dòng)力、燃?xì)饩軡M足需求，要考慮廢物的排出。

總平面應(yīng)在所處工業(yè)區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)流程，防火、安全、衛(wèi)生等要求，結(jié)合運(yùn)輸條件進(jìn)行布置。物流出口和人流出口要分開布置，廠區(qū)內(nèi)，原材料流線和成品流線不能交叉。員工上班后進(jìn)廠工作流線和出廠流線要順暢。總平面的布置還要考慮到綜合管線布置和排水豎向布置。廠區(qū)的道路要滿足生產(chǎn)及消防需要，寬度為12、9、4 m，道路為混凝土道路，廠區(qū)道路縱坡控制在0.4%左右，車間引道坡度≯6%，道路橫坡為1.5%，主干道轉(zhuǎn)彎半徑為18 m，次干道轉(zhuǎn)彎半徑為9 m。場外運(yùn)輸以貨車為主，場內(nèi)以叉車為主。綠化按規(guī)劃要求以及當(dāng)?shù)乜煞N植植物類型進(jìn)行設(shè)計(jì)，不得影響交通和管線的運(yùn)行。

電池廠體量較大，無論是單層還是多層，要按照生產(chǎn)工藝流線布置。從鉛塊進(jìn)入生產(chǎn)線，到電池包裝出廠，流線要通暢。廠房以大跨度鋼結(jié)構(gòu)為主，可以減少柱子，空間較大，方便生產(chǎn)。除生產(chǎn)廠房和辦公室外，主要的配套設(shè)施還包括材料庫、消防和生活水泵房、換熱站、危險(xiǎn)品庫、降壓站等。

電池廠有鉛粉污染，血鉛對(duì)人體健康有傷害，所以要做好保護(hù)工作。更衣室分污染區(qū)和潔凈區(qū)，污染區(qū)設(shè)置工作服集中放置區(qū)，清潔區(qū)存衣柜做到一人兩柜。

員工上班流程：工作服領(lǐng)取區(qū)（領(lǐng)取工作服）→更衣區(qū)（換上工作服和拖鞋）→經(jīng)過洗浴區(qū)和洗浴準(zhǔn)備區(qū)（洗浴器具放回洗浴準(zhǔn)備柜，換工作鞋）→車間勞保柜區(qū)（戴上防護(hù)上班）。員工下班流程：車間勞保柜區(qū)（脫下防護(hù)用品）→工作服收集區(qū)（脫下工作服分類放置）→洗浴準(zhǔn)備區(qū)（脫內(nèi)衣和工作鞋，換拖鞋，取洗浴器具）→洗浴→更衣區(qū)（換上便服和鞋）→出公司。

輔助用房內(nèi)要有洗衣房，用來清洗員工的工作服。設(shè)置醫(yī)生站和護(hù)士站各一個(gè)，面積≮40 m2，用來處理緊急事件，要定期對(duì)員工的血鉛含量進(jìn)行體檢監(jiān)控。餐廳的設(shè)置要和生產(chǎn)廠房分開，防止鉛塵對(duì)食物的污染，員工就餐之前也要經(jīng)過更衣洗手環(huán)節(jié)。

地面設(shè)計(jì)也是電池廠難點(diǎn)之一。普通區(qū)域可用混凝土非金屬耐磨骨料地面，地坪荷載按5 t/m2設(shè)計(jì)。涉酸地面，考慮到造價(jià)因素，根據(jù)酸的濃度不同，可以分3種情況：耐酸環(huán)氧砂漿混凝土地面，聚氨酯耐酸混凝土地面，耐酸磚地面。其中耐酸磚效果最好，但是造價(jià)很高，只用在涉及高濃度酸的生產(chǎn)區(qū)域；聚氨酯耐酸混凝土地面，效果和造價(jià)次之；酸環(huán)氧砂漿混凝土地面第三。配合地面要做相應(yīng)的耐酸踢腳。一些試驗(yàn)房間，如電池解剖室，要做防酸瓷磚墻裙，高度2 m。輔助用房的地面要做好防滑設(shè)計(jì)，因?yàn)榱茉『透旅娣e很大，要防止員工在此過程中滑到受傷。地面會(huì)有很多工藝地溝和集水坑，用來收集生產(chǎn)過程中排出的水，地溝可能會(huì)穿越不同的地面做法區(qū)域。

廠房還應(yīng)考慮安全設(shè)計(jì)，在主要的高空操作點(diǎn)，如收發(fā)貨區(qū)、廢鉛回收區(qū)、酸堿儲(chǔ)罐區(qū)等處增加生命線或是由專業(yè)廠家設(shè)計(jì)的成套安全背帶設(shè)置。

3 公用設(shè)備專業(yè)設(shè)計(jì)

電池生產(chǎn)過程中要用到濃硫酸，因此，廠房中會(huì)有酸污染，一般的廠房都是輕鋼結(jié)構(gòu)，含酸的空氣會(huì)對(duì)金屬造成腐蝕，因此屋面內(nèi)板、墻面內(nèi)板表面都要進(jìn)行防酸處理。對(duì)存在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的工作場所要配備緊急沖淋裝置。化成臺(tái)周圍成品堆放區(qū)、總裝區(qū)、測試區(qū)的送風(fēng)系統(tǒng)向化成臺(tái)送風(fēng)，這樣形成化成臺(tái)周圍的氣流幕墻，以便隔斷化成臺(tái)酸霧對(duì)廠房其他作業(yè)場所的影響?；缮a(chǎn)線的排風(fēng)系統(tǒng)利用軸流式屋頂通風(fēng)機(jī)。另外，測試線、加酸線均設(shè)置局部排風(fēng)設(shè)施。

設(shè)備噪聲大也是要重點(diǎn)考慮的問題，對(duì)高噪聲設(shè)備采取隔聲、消聲、降噪減振措施，將噪聲源與勞動(dòng)者隔開，減少高噪聲設(shè)備作業(yè)點(diǎn)的密度。廠房空間較大，屋頂空間要吊掛很多管道以及布置屋頂天窗，因此吸聲板主要側(cè)墻安裝。設(shè)備的進(jìn)、排風(fēng)系統(tǒng)還將安裝消聲裝置，以防止設(shè)備噪聲通過管道向外傳播。

給水主要分為生產(chǎn)給水、消防給水。排水系統(tǒng)按雨、污分流的原則，劃分為生活污水系統(tǒng)、生產(chǎn)污水系統(tǒng)，含事故水及初期雨水系統(tǒng)。鉛是GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的第一類污染物，在自然界中難于轉(zhuǎn)化，易在土壤、動(dòng)、植物體內(nèi)蓄積并通過食物鏈逐級(jí)傳遞、放大，導(dǎo)致人體急性和慢性中毒，是最常見的有毒重金屬之一。因此，在能滿足工藝條件的前提下，應(yīng)盡量將處理后的廢水循環(huán)回用，一方面可以減少鉛污染物向外環(huán)境的排放量；另一方面可以節(jié)約新鮮水的用量，符合清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)原則。

供電要考慮到滿足生產(chǎn)的電量以及照明消防所需要的電量。為滿足生產(chǎn)、輔助設(shè)施及今后發(fā)展的需要，應(yīng)建一座35 kV降壓站，為全廠10 kV變電站提供電源。35 kV降壓站電源由當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供，采用電纜埋地引入。電能計(jì)量方式為高供高量。各工作場所設(shè)有一般照明，應(yīng)急照明。廠區(qū)電力電纜采用電纜直埋敷設(shè)，過道路穿鋼管保護(hù)。在廠區(qū)內(nèi)按照工藝要求設(shè)置變電所，做到位置靠近負(fù)荷中心，縮短低壓供電線路的長度，降低線路損耗。采用低損耗、高效率的SCB9節(jié)能型變壓器。變配電所低壓總出線柜上設(shè)有功電度表、無功電度表，以控制電耗。變配電所低壓側(cè)設(shè)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償和有源濾波器補(bǔ)償后的功率因數(shù)≥0.9，以達(dá)到節(jié)能目的。車間內(nèi)照明燈具采用節(jié)能型燈具和光源，如車間內(nèi)主要采用LED照明，節(jié)能70%，辦公區(qū)采用節(jié)能型熒光燈，此燈比普通白熾燈可節(jié)電60%以上。變壓器采用節(jié)能型干式變壓器。

采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)中，廢氣的排出是設(shè)計(jì)重點(diǎn)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鉛煙、鉛塵等廢氣擬通過布袋式除塵器、旋風(fēng)除塵器等凈化處理后，經(jīng)離心風(fēng)機(jī)室外高空排放。固化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱氣，將通過設(shè)備自帶風(fēng)機(jī)室外高空排放?；蓞^(qū)電池化成生產(chǎn)線產(chǎn)生的酸霧擬通過酸霧凈化處理裝置處理后室外高空排放。處理設(shè)備置于車間室外。廠房采用全面通風(fēng)和局部通風(fēng)相結(jié)合的形式，在重點(diǎn)區(qū)域加強(qiáng)排風(fēng)并在工作區(qū)域設(shè)崗位送風(fēng)系統(tǒng)。主廠房補(bǔ)風(fēng)采用組合式空氣處理機(jī)組，室外新風(fēng)經(jīng)過過濾后通過區(qū)域送風(fēng)口送入主廠房。動(dòng)力系統(tǒng)包括空壓站及壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)，換熱站，天然氣供應(yīng)系統(tǒng)和氧氣、氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)以及廠區(qū)內(nèi)動(dòng)力管道。

固體廢棄物有生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的鉛渣、廢硫酸，工業(yè)廢水處理產(chǎn)生的含鉛污泥，廢氣治理過程產(chǎn)生的含鉛粉塵、包裝材料及生活垃圾。應(yīng)設(shè)置專用的危險(xiǎn)廢物暫存庫房，該庫房根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范采取了防腐、防滲漏、分類密閉儲(chǔ)存等二次污染防治措施，保證危險(xiǎn)廢物暫存過程中不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。

廠區(qū)管道包括天然氣和熱水管道、蒸汽管道、工業(yè)氣體管道，管道均采用直接埋地方式敷設(shè)。熱水管道均采用預(yù)制直埋保溫管道，工作管為無縫鋼管，保溫材料采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料，外保護(hù)層采用高密度聚乙烯外護(hù)管。管道熱補(bǔ)償除采用自然補(bǔ)償方式外，均采用波紋補(bǔ)償器方式補(bǔ)償。埋地氧氣、氮?dú)夤艿啦捎脽o縫鋼管，外防腐采用環(huán)氧煤瀝青加強(qiáng)級(jí)防腐層做法。直埋蒸汽管道工作鋼管采用無縫鋼管，保溫材料為離心玻璃棉加雙層鋁箔反射層，外保護(hù)層采用鋼制外護(hù)管（俗稱鋼套鋼管）。采用內(nèi)固定支座，并設(shè)排潮管。管道進(jìn)行防腐處理，防腐等級(jí)為加強(qiáng)級(jí)。埋地天然氣管道采用無縫鋼管。管道連接均采用焊接，管道外防腐采用環(huán)氧煤瀝青加強(qiáng)級(jí)防腐層。天然氣管道、氧氣管道需做防靜電接地。

4 結(jié)語

工廠設(shè)計(jì)與日后的生產(chǎn)息息相關(guān)，只有做好前期設(shè)計(jì)，才能保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。