鉛酸蓄電池企業(yè)的節(jié)能減排方向

陳玉芬

（福建省環(huán)安檢測評價有限公司，福建 廈門 361011）

關(guān)鍵字：鉛酸蓄電池企業(yè)；清潔生產(chǎn)；清潔生產(chǎn)審核；節(jié)能減排；綠色設(shè)計

引言

隨著能源消費日益增長，能源消耗產(chǎn)生直接排放或間接排放的溫室氣體以及其它污染物越來越多。鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工序繁復、流程長、污染物多，在其生產(chǎn)中通過生產(chǎn)工藝設(shè)備提升、產(chǎn)品設(shè)計改進，可從源頭上實現(xiàn)節(jié)能降耗。在生產(chǎn)管理中通過優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)、使用再生資源、零碳管理理念亦可實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

1 企業(yè)三輪清潔生產(chǎn)審核提出的中高費方案情況分析

以某鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)所進行的三輪清潔生產(chǎn)中提出的中高費方案，篩選具有顯著節(jié)能減排效益的方案進行探討分析。

1.1 三輪清潔生產(chǎn)審核中提出的中高費方案情況

第一輪清潔生產(chǎn)審核中共提出并實施完成8項中高費方案，分別為：“生產(chǎn)車間內(nèi)照明用燈改用LED節(jié)能燈”“生產(chǎn)用盛裝極板用紙箱改用塑料箱”“新增生活廢水處理工程”“QHJ12節(jié)能環(huán)保型鉛合金生產(chǎn)線替代方案”“負極板烘干木糖醇煙氣處理設(shè)施方案”“磨片及分片車間除塵設(shè)備改造方案”“鑄板實現(xiàn)集中式供鉛方案”以及“鉛酸蓄電池極板進行改良方案”。

第二輪清潔生產(chǎn)審核中共提出并實施完成7項中高費方案，分別為：“極板自動化滾切機刷方案”“電池組裝自動化生產(chǎn)專線方案”“極板負極烘干設(shè)備增加無氧干燥機2臺方案”、“鉛粉機熔鉛造粒改用全自動鉛錠冷切造粒機方案”“電池組裝封蓋用點膠機方案”“電池充電設(shè)備改造方案”以及“污水處理增加過濾+反滲透方案”。

第三輪清潔生產(chǎn)審核中共提出并實施完成4項中高費方案，分別為：“鑄板車間一鍋多機改造方案”“GH30自動化極板固化干燥室替換原固化室方案”“合金車間、鑄板車間廢氣處理設(shè)施改造方案”以及“柴油叉車改為使用電動叉車及平衡式叉車方案”。

1.2 三輪清潔生產(chǎn)審核中具有顯著的節(jié)能減排效益的中高費方案情況

對該企業(yè)三輪清潔生產(chǎn)審核的中高費方案進行篩選，從工藝裝備改進及產(chǎn)品設(shè)計兩個方面，篩選出具有顯著的節(jié)能減排效益的方案如下：“鑄板實現(xiàn)集中式供鉛方案”“鉛粉機熔鉛造粒改用全自動鉛錠冷切造粒機方案”“GH30 自動化極板固化干燥室替換原固化室方案”“鑄板車間一鍋多機改造方案”以及“ 鉛酸蓄電池極板進行改良方案”。

2 鉛酸蓄電池企業(yè)的節(jié)能減排方向探討

根據(jù)《電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系》，企業(yè)清潔生產(chǎn)水平評價分析主要從6個方面進行評價：生產(chǎn)工藝及設(shè)備要求、資源和能源消耗指標、資源綜合利用指標、產(chǎn)品特征指標、污染物控制指標及清潔生產(chǎn)管理指標[1]。綜合幾家鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)情況，企業(yè)的生產(chǎn)工藝及設(shè)備水平基本決定了企業(yè)的資源和能源消耗指標、資源綜合利用指標乃至污染物控制指標水平。因此該行業(yè)清潔生產(chǎn)水平提升方向應(yīng)重點落實在生產(chǎn)工藝及設(shè)備水平的提升方面。

2.1 生產(chǎn)工藝及設(shè)備提升的節(jié)能減排效益分析

起動型鉛酸蓄電池的生產(chǎn)工序主要有：鉛粉制造、和膏、涂膏、板柵制造、化成、極板分離、組裝、配酸和灌酸（配膠和灌膠）[1]。

以企業(yè)第二輪清潔生產(chǎn)審核的各工序能耗分析結(jié)果為例，固化工序使用蒸汽進行極板烘干能耗占比最高，其次為外化成工序、制粉工序、鑄板工序、充電工序及裝配工序。以企業(yè)第二輪清潔生產(chǎn)審核的各工序用電量分析結(jié)果為例，用電占比最大的工序為外化成工序，其余工序耗電較大的依次為制粉工序、鑄板工序、充電工序、裝配工序。因此，從制粉、鑄板、充電、裝配及化成提升工藝及設(shè)備水平，有顯著的節(jié)能效益。

2.1.1 鑄板工序的節(jié)能減排方向

企業(yè)第一輪清潔生產(chǎn)審核前，鑄板工序設(shè)備為一鍋一機設(shè)備，鑄板車間電耗占比達到13.32%。審核中提出“鑄板實現(xiàn)集中式供鉛方案”，設(shè)備提升為一鍋雙機，熔鉛爐的技術(shù)參數(shù)特點對比情況，見表1。

表1 一鍋一機與一鍋雙機熔鉛爐技術(shù)參數(shù)對比

由表1對比分析可見，鉛爐最大允許容量由800 kg提升至1 300 kg，實現(xiàn)了集中供鉛。因熔鉛爐容量增加，保溫效果更好，可降低能耗，且鉛液面與空氣接觸面減少了50%，可減少鉛爐鉛渣及鉛煙的產(chǎn)生量，具有顯著的節(jié)能減排效果。

企業(yè)第三輪清潔生產(chǎn)審核中對該工序進行了持續(xù)提升，提出了“鑄板車間一鍋多機改造方案”，將一鍋雙機改為一鍋2機并加裝自動加料、自動回料裝置。根據(jù)設(shè)備能耗分析，企業(yè)原鑄板車間9臺熔鉛爐，每個鉛爐22 kW，9個鉛爐共198 kW。更換成2套集中供鉛，每套60 kW，共120 kW。以每天24小時生產(chǎn)時間來計算，技改為一鍋九機后每年可節(jié)省電量56.16萬 kW。鉛渣產(chǎn)生量也有所削減。

對照《電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系》中的板柵鑄造工序的I級基準值要求“采用連鑄輥式、拉網(wǎng)式板柵和卷繞式電極等先進技術(shù)”[1]為企業(yè)今后在板柵鑄造工序的持續(xù)提升的方向。

2.1.2 制鉛粉的節(jié)能減排方向

企業(yè)在第二輪清潔生產(chǎn)審核中提出了“ 鉛粉機熔鉛造粒改用全自動鉛錠冷切造粒機方案”，并在第三輪清潔生產(chǎn)審核前全部改為自動鉛錠冷切造粒機。

鉛錠冷加工造粒技術(shù)是節(jié)能減排的新型鉛錠冷切造粒機械，在冷態(tài)狀態(tài)下，無需加熱熔化電解鉛，而直接將鉛錠加工成鉛粒，整個工作過程，智能輸送，自動翻轉(zhuǎn)，進給切片，對滾出粒，故障報警，缺料提示等功能，并可實現(xiàn)鉛粒定量供給，從而實現(xiàn)鉛粉全過程自動化。

根據(jù)方案的效益評估，全自動鉛錠冷切造粒機，采用剪切力對鉛錠進行切割成鉛粒，切割過程不產(chǎn)生鉛煙、鉛渣。熔鉛技術(shù)，生產(chǎn)過程采用電熱管進行，電熱管加熱熔鉛、鉛鍋、電熱管設(shè)備需維修更換，熔鉛鑄粒機每臺總功率為48.2 kW，另鉛煙環(huán)保設(shè)備5kW，兩項合計：53.2 kW。免熔鉛切粒機總功率為23.75 kW。生產(chǎn)一噸鉛粒的耗電量分別為44.33 kWh及13.19 kWh，技改后可顯著降低設(shè)備能耗水平。

對照《電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系》中的鉛粉制造工序的I級及II級基準值要求“鉛錠冷加工造粒技術(shù)”[1]，企業(yè)目前已可達到I級及II級基準值要求。部分起動型鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)仍在繼續(xù)使用原熔鉛造粒技術(shù)，因此，該技改方向已成為企業(yè)的節(jié)能減排方向。

2.1.3 固化烘干的節(jié)能減排方向

企業(yè)在第三輪清潔生產(chǎn)審核中提出了“GH30自動化極板固化干燥室替換原固化室方案”，由于企業(yè)第三輪審核仍以燃煤鍋爐為固化工序提供蒸汽，則固化烘干產(chǎn)生的節(jié)能效益，可帶來削減燃煤產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物及顆粒物等污染物的減排效益，因此該方案也具有顯著的節(jié)能減排效益。

GH30自動化極板固化干燥室與原有固化室的區(qū)別，主要在于固化室內(nèi)的布風方式的不同，根據(jù)方案評估，GH30自動化極板固化干燥室采用立體布風方式，原SHX-GIV固化室采用橫向布風。立體布風方式可實現(xiàn)無布風死區(qū)，確保室內(nèi)各點溫濕度一致性，且二側(cè)進出風口的溫差很小，減少因溫差造成的加溫加濕需求，節(jié)約能源。

另外，GH30的噴霧原理采用恒壓噴霧，并且是直接汽化，因此每臺每小時的最大用水量不到30 kg，并設(shè)計有獨到的排濕結(jié)構(gòu)，干燥時間短。

根據(jù)方案實施前后的能耗對比分析，GH30自動化極板固化干燥室較原固化室噸極板固化可節(jié)能8%，可相應(yīng)削減煤耗及燃煤產(chǎn)生的污染物排放，因此具有顯著的節(jié)能減排效益。

2.2 產(chǎn)品設(shè)計的節(jié)能減排方向

鉛酸蓄電池的生產(chǎn)過程中，每道工序產(chǎn)生了不同的中間產(chǎn)品，鉛粉制造產(chǎn)生鉛粉，板柵鑄造產(chǎn)生板柵，和膏、涂膏產(chǎn)生生極板，化成產(chǎn)生熟極板（大片），極板分離產(chǎn)生組裝需要的小片熟極板，電池組裝后產(chǎn)生電池半成品，電池充電后產(chǎn)生成品電池，產(chǎn)品設(shè)計對各工序的物耗及能耗水平均可產(chǎn)生影響。

2.2.1 電池極板改良的節(jié)能減排方向

公司已在第一輪清潔生產(chǎn)審核中提出了“鉛酸蓄電池極板進行改良”的中高費方案。第一輪審核前，公司的鉛酸蓄電池正負極有效利用率在電池充放電時存在改善空間。

在充分保證摩托車蓄電池性能符合GB/T23636-2009鉛酸蓄電池用極板、GB/T23638-2009摩托車用鉛酸蓄電池標準要求的前提下，通過試生產(chǎn)及小批量生產(chǎn)，確定可減少部分型號電池極板的重量，幾個類型電池產(chǎn)品的平均節(jié)鉛率可達到2.43%。該方案從源頭上削減了鉛原輔材料的消耗，減少生產(chǎn)工藝過程的能源消耗及污染物產(chǎn)生排放，并減少產(chǎn)品流通后報廢產(chǎn)品的重量，具有顯著的節(jié)能減排效益。

2.2.2 板柵鑄造的節(jié)能減排方向

該企業(yè)在第二輪清潔生產(chǎn)審核中，為從板柵的設(shè)計角度達成節(jié)能減排，提出了“更換10個規(guī)格的板柵模具設(shè)計”無低費方案。原來板柵掛耳重量占板柵的20%～25%，對板柵模具設(shè)計進行更改，變更設(shè)計后掛耳重量占15%～17%，降低了5%的掛耳重量。減少掛耳可提高原材料的一次利用率水平，降低能耗，減少掛耳的再回爐量，改造前后生產(chǎn)的板柵，見圖1。

圖1 板柵掛耳改造前后對比圖

2.2.3 產(chǎn)品的綠色設(shè)計

參考《綠色設(shè)計產(chǎn)品評價技術(shù)規(guī)范 鉛酸蓄電池》表1中鉛酸蓄電池評價指標要求的資源屬性中的要求“產(chǎn)品再生鉛使用率達到35%”[2]，該企業(yè)三輪清潔生產(chǎn)審核中，原材料主要為電解鉛及合金鉛，未使用再生鉛。

因此，從產(chǎn)品的綠色設(shè)計角度分析，企業(yè)仍存在一些節(jié)能減排的潛力，可從原輔材料的選取、包裝及包裝材料等方面持續(xù)提升。

可見，在各生產(chǎn)工序中，均有可能產(chǎn)生從產(chǎn)品設(shè)計角度的改善方案，從而減少產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的物料消耗及能耗水平。

2.3 未來的節(jié)能減排方向

鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)在近十年來，隨著國家環(huán)保政策的嚴格執(zhí)行、行業(yè)準入等相關(guān)政策的貫徹和實施，成熟、先進、適用的清潔生產(chǎn)新技術(shù)、新工藝已大部分得到推廣。隨著國家碳中和目標的提出，綠色低碳是碳達峰碳中和的主要實現(xiàn)方式，鉛酸蓄電池也應(yīng)逐步實現(xiàn)“零碳工廠”。

企業(yè)應(yīng)對自身的碳排放情況進行盤查，以盤查結(jié)果為基準，設(shè)定目標實現(xiàn)零碳工廠。參考《零碳工廠評價規(guī)范》[3]附錄B中表B.2零碳工廠評價要求，對于企業(yè)在能源和資源使用以及溫室氣體減排實施方面的要求，主要有以下幾點可供鉛酸蓄電池企業(yè)今后的持續(xù)節(jié)能改造：

2.3.1 工廠優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，使用低碳清潔能源

以鉛酸蓄電池企業(yè)達到起動型鉛蓄電池單位產(chǎn)品綜合能耗II級基準值核算，產(chǎn)能超過110萬 kVAh的企業(yè)為省級重點用能單位，優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)以及使用低碳清潔能源可降低企業(yè)的生產(chǎn)用能成本。如使用天然氣替換燃煤、光伏發(fā)電部分替換電網(wǎng)用電。在福建省還可通過購買核電、風電等低碳清潔能源，降低單位產(chǎn)品碳排放量。

2.3.2 工廠使用回收料、可回收材料替代原生材料、不可回收材料

鉛酸蓄電池生產(chǎn)過程產(chǎn)生的含鉛廢物以及電池產(chǎn)品報廢后的鉛物料，電池產(chǎn)品塑料外殼等均為可回收再利用物資，工廠應(yīng)逐步提高再生鉛產(chǎn)品的使用替代鉛礦冶煉鉛，提高再生塑料米生產(chǎn)的塑料外殼產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)產(chǎn)品的資源循環(huán)再利用。

2.3.3 工廠采用管理、技術(shù)節(jié)能措施進行有效節(jié)能

管理方面的節(jié)能措施主要在于能源管理系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用，能源管理系統(tǒng)是對能源消耗的監(jiān)控管理，能夠?qū)崟r監(jiān)控各類型能源應(yīng)用情況，自動分析各種裝置的功率、效率運行工況并給出調(diào)整參數(shù)，以便管理人員對裝置進行優(yōu)選設(shè)置，達到企業(yè)對能源應(yīng)用的最優(yōu)化運行。

鉛酸蓄電池企業(yè)能源管理系統(tǒng)通過對能源數(shù)據(jù)的實時采集、計算、統(tǒng)計，對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動中各項能耗指標的變化情況進行全面分析，可以準確掌握能源消耗情況，從而為節(jié)能減排工作提供依據(jù)。企業(yè)需要根據(jù)實際情況選擇合適的能源管理系統(tǒng)應(yīng)用方式，通過能耗數(shù)據(jù)計算結(jié)果以及生產(chǎn)狀況，了解企業(yè)的生產(chǎn)、運輸成本，結(jié)合各單位工序能耗水平進行對比分析，找出存在的問題，制定相應(yīng)改善措施。鉛酸蓄電池企業(yè)需要建立一套完善、規(guī)范的管理制度，對各項數(shù)據(jù)及時進行處理、更新。通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程及節(jié)能減排策略和方法，通過技術(shù)創(chuàng)新降低能源消耗率和排放濃度[4]。

隨著工業(yè)4.0發(fā)展概念以及中國制造2025目標的推進，鉛酸蓄電池企業(yè)應(yīng)逐步由傳統(tǒng)制造模式向智能化制造模式轉(zhuǎn)型，同時，加快數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用，加速生產(chǎn)過程高效化、自動化、智能化以及清潔化，向智能工廠方向邁進。

3 結(jié)語

鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)隨著相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備的提升，仍存在一些節(jié)能減排空間，企業(yè)仍需持續(xù)的根據(jù)最新的生產(chǎn)工藝設(shè)備的趨勢，及時對設(shè)備進行更替，通過節(jié)能減排達到增加效益的目的。還應(yīng)加大科研投入，以產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計理念為指導思想，降低產(chǎn)品生產(chǎn)過程的物料消耗、能源消耗水平，加強廢物的回收再利用等，提升產(chǎn)品的競爭力。