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(cè)評(píng)價(jià)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(jì)

引言

隨著能源消費(fèi)日益增長(zhǎng)，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(lái)越多。鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工序繁復(fù)、流程長(zhǎng)、污染物多，在其生產(chǎn)中通過(guò)生產(chǎn)工藝設(shè)備提升、產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)，可從源頭上實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。在生產(chǎn)管理中通過(guò)優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)、使用再生資源、零碳管理理念亦可實(shí)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(fèi)方案情況分析

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

1.1 三輪清潔生產(chǎn)審核中提出的中高費(fèi)方案情況

第一輪清潔生產(chǎn)審核中共提出并實(shí)施完成8項(xiàng)中高費(fèi)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(fù)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(shí)現(xiàn)集中式供鉛方案”以及“鉛酸蓄電池極板進(jìn)行改良方案”。

第二輪清潔生產(chǎn)審核中共提出并實(shí)施完成7項(xiàng)中高費(fèi)方案，分別為：“極板自動(dòng)化滾切機(jī)刷方案”“電池組裝自動(dòng)化生產(chǎn)專線方案”“極板負(fù)極烘干設(shè)備增加無(wú)氧干燥機(jī)2臺(tái)方案”、“鉛粉機(jī)熔鉛造粒改用全自動(dòng)鉛錠冷切造粒機(jī)方案”“電池組裝封蓋用點(diǎn)膠機(jī)方案”“電池充電設(shè)備改造方案”以及“污水處理增加過(guò)濾+反滲透方案”。

第三輪清潔生產(chǎn)審核中共提出并實(shí)施完成4項(xiàng)中高費(fèi)方案，分別為：“鑄板車間一鍋多機(jī)改造方案”“GH30自動(dòng)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(dòng)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(fèi)方案情況

對(duì)該企業(yè)三輪清潔生產(chǎn)審核的中高費(fèi)方案進(jìn)行篩選，從工藝裝備改進(jìn)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)兩個(gè)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(shí)現(xiàn)集中式供鉛方案”“鉛粉機(jī)熔鉛造粒改用全自動(dòng)鉛錠冷切造粒機(jī)方案”“GH30 自動(dòng)化極板固化干燥室替換原固化室方案”“鑄板車間一鍋多機(jī)改造方案”以及“ 鉛酸蓄電池極板進(jìn)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系》，企業(yè)清潔生產(chǎn)水平評(píng)價(jià)分析主要從6個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)：生產(chǎn)工藝及設(shè)備要求、資源和能源消耗指標(biāo)、資源綜合利用指標(biāo)、產(chǎn)品特征指標(biāo)、污染物控制指標(biāo)及清潔生產(chǎn)管理指標(biāo)[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(biāo)、資源綜合利用指標(biāo)乃至污染物控制指標(biāo)水平。因此該行業(yè)清潔生產(chǎn)水平提升方向應(yīng)重點(diǎn)落實(shí)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(dòng)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(jìn)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?yàn)橥饣晒ば颍溆喙ば蚝碾娸^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(jī)設(shè)備，鑄板車間電耗占比達(dá)到13.32%。審核中提出“鑄板實(shí)現(xiàn)集中式供鉛方案”，設(shè)備提升為一鍋雙機(jī)，熔鉛爐的技術(shù)參數(shù)特點(diǎn)對(duì)比情況，見表1。

表1 一鍋一機(jī)與一鍋雙機(jī)熔鉛爐技術(shù)參數(shù)對(duì)比

由表1對(duì)比分析可見，鉛爐最大允許容量由800 kg提升至1 300 kg，實(shí)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(duì)該工序進(jìn)行了持續(xù)提升，提出了“鑄板車間一鍋多機(jī)改造方案”，將一鍋雙機(jī)改為一鍋2機(jī)并加裝自動(dòng)加料、自動(dòng)回料裝置。根據(jù)設(shè)備能耗分析，企業(yè)原鑄板車間9臺(tái)熔鉛爐，每個(gè)鉛爐22 kW，9個(gè)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(shí)生產(chǎn)時(shí)間來(lái)計(jì)算，技改為一鍋九機(jī)后每年可節(jié)省電量56.16萬(wàn) kW。鉛渣產(chǎn)生量也有所削減。

對(duì)照《電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》中的板柵鑄造工序的I級(jí)基準(zhǔn)值要求“采用連鑄輥式、拉網(wǎng)式板柵和卷繞式電極等先進(jìn)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(jī)熔鉛造粒改用全自動(dòng)鉛錠冷切造粒機(jī)方案”，并在第三輪清潔生產(chǎn)審核前全部改為自動(dòng)鉛錠冷切造粒機(jī)。

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(jī)械，在冷態(tài)狀態(tài)下，無(wú)需加熱熔化電解鉛，而直接將鉛錠加工成鉛粒，整個(gè)工作過(guò)程，智能輸送，自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，進(jìn)給切片，對(duì)滾出粒，故障報(bào)警，缺料提示等功能，并可實(shí)現(xiàn)鉛粒定量供給，從而實(shí)現(xiàn)鉛粉全過(guò)程自動(dòng)化。

根據(jù)方案的效益評(píng)估，全自動(dòng)鉛錠冷切造粒機(jī)，采用剪切力對(duì)鉛錠進(jìn)行切割成鉛粒，切割過(guò)程不產(chǎn)生鉛煙、鉛渣。熔鉛技術(shù)，生產(chǎn)過(guò)程采用電熱管進(jìn)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(jī)每臺(tái)總功率為48.2 kW，另鉛煙環(huán)保設(shè)備5kW，兩項(xiàng)合計(jì)：53.2 kW。免熔鉛切粒機(jī)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(duì)照《電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》中的鉛粉制造工序的I級(jí)及II級(jí)基準(zhǔn)值要求“鉛錠冷加工造粒技術(shù)”[1]，企業(yè)目前已可達(dá)到I級(jí)及II級(jí)基準(zhǔn)值要求。部分起動(dòng)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(dòng)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(lái)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(dòng)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(fēng)方式的不同，根據(jù)方案評(píng)估，GH30自動(dòng)化極板固化干燥室采用立體布風(fēng)方式，原SHX-GIV固化室采用橫向布風(fēng)。立體布風(fēng)方式可實(shí)現(xiàn)無(wú)布風(fēng)死區(qū)，確保室內(nèi)各點(diǎn)溫濕度一致性，且二側(cè)進(jìn)出風(fēng)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(tái)每小時(shí)的最大用水量不到30 kg，并設(shè)計(jì)有獨(dú)到的排濕結(jié)構(gòu)，干燥時(shí)間短。

根據(jù)方案實(shí)施前后的能耗對(duì)比分析，GH30自動(dòng)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(jì)的節(jié)能減排方向

鉛酸蓄電池的生產(chǎn)過(guò)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(jì)對(duì)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(jìn)行改良”的中高費(fèi)方案。第一輪審核前，公司的鉛酸蓄電池正負(fù)極有效利用率在電池充放電時(shí)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(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，通過(guò)試生產(chǎn)及小批量生產(chǎn)，確定可減少部分型號(hào)電池極板的重量，幾個(gè)類型電池產(chǎn)品的平均節(jié)鉛率可達(dá)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(guò)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(bào)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(jì)角度達(dá)成節(jié)能減排，提出了“更換10個(gè)規(guī)格的板柵模具設(shè)計(jì)”無(wú)低費(fèi)方案。原來(lái)板柵掛耳重量占板柵的20%～25%，對(duì)板柵模具設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，變更設(shè)計(jì)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(duì)比圖

2.2.3 產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)

參考《綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 鉛酸蓄電池》表1中鉛酸蓄電池評(píng)價(jià)指標(biāo)要求的資源屬性中的要求“產(chǎn)品再生鉛使用率達(dá)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(jì)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(jì)角度的改善方案，從而減少產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的物料消耗及能耗水平。

2.3 未來(lái)的節(jié)能減排方向

鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)在近十年來(lái)，隨著國(guó)家環(huán)保政策的嚴(yán)格執(zhí)行、行業(yè)準(zhǔn)入等相關(guān)政策的貫徹和實(shí)施，成熟、先進(jìn)、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(guó)家碳中和目標(biāo)的提出，綠色低碳是碳達(dá)峰碳中和的主要實(shí)現(xiàn)方式，鉛酸蓄電池也應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)“零碳工廠”。

企業(yè)應(yīng)對(duì)自身的碳排放情況進(jìn)行盤查，以盤查結(jié)果為基準(zhǔn)，設(shè)定目標(biāo)實(shí)現(xiàn)零碳工廠。參考《零碳工廠評(píng)價(jià)規(guī)范》[3]附錄B中表B.2零碳工廠評(píng)價(jià)要求，對(duì)于企業(yè)在能源和資源使用以及溫室氣體減排實(shí)施方面的要求，主要有以下幾點(diǎn)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(dá)到起動(dòng)型鉛蓄電池單位產(chǎn)品綜合能耗II級(jí)基準(zhǔn)值核算，產(chǎn)能超過(guò)110萬(wàn) kVAh的企業(yè)為省級(jí)重點(diǎn)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(guò)購(gòu)買核電、風(fēng)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(guò)程產(chǎn)生的含鉛廢物以及電池產(chǎn)品報(bào)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(shí)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(jìn)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(duì)能源消耗的監(jiān)控管理，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控各類型能源應(yīng)用情況，自動(dòng)分析各種裝置的功率、效率運(yùn)行工況并給出調(diào)整參數(shù)，以便管理人員對(duì)裝置進(jìn)行優(yōu)選設(shè)置，達(dá)到企業(yè)對(duì)能源應(yīng)用的最優(yōu)化運(yùn)行。

鉛酸蓄電池企業(yè)能源管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)能源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中各項(xiàng)能耗指標(biāo)的變化情況進(jìn)行全面分析，可以準(zhǔn)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(shí)際情況選擇合適的能源管理系統(tǒng)應(yīng)用方式，通過(guò)能耗數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果以及生產(chǎn)狀況，了解企業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)輸成本，結(jié)合各單位工序能耗水平進(jìn)行對(duì)比分析，找出存在的問(wèn)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(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行處理、更新。通過(guò)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(guò)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(guó)制造2025目標(biāo)的推進(jìn)，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(shí)，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(guò)程高效化、自動(dòng)化、智能化以及清潔化，向智能工廠方向邁進(jìn)。

3 結(jié)語(yǔ)

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(shì)，及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行更替，通過(guò)節(jié)能減排達(dá)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(jì)理念為指導(dǎo)思想，降低產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的物料消耗、能源消耗水平，加強(qiáng)廢物的回收再利用等，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。