汽车铅酸蓄电池厂设计

2018-01-23李文婷

天津建设科技 2018年1期

关键词：厂房管道

□文 /李文婷

铅酸蓄电池凭借着成本低廉、技术成熟、使用安全等优势一直在汽车电化储能系统中处于垄断地位。我国目前是汽车、电动车电池需求大国，市场上供不应求，很多电池厂应运而生。

1 铅酸蓄电池主要生产工艺

1）铅粉制造：将电解铅用专用设备铅粉机通过氧化筛选制成符合要求的铅粉。

2）板栅制造：将铅钙合金用拉网的方式制造成符合要求的不同类型各种铅带，再将铅带制成板栅。

3）极板制造：用铅粉和稀硫酸及添加剂混合后涂抹于板栅表面再进行干燥固化即是生极板。

4）电池组装：将正负极板进行配组、焊极群、装槽，再通过穿壁焊接和中盖热封等工序完成电池组装。

5）化成总装：将组装好的电池进行加酸化成，然后经倒酸、二次加酸、清洗、顶盖热封等工序完成最终产品。

2 电池厂选址及总体设计

厂址的选择应接近原材料产地及产品销售地区，我国目前物流发达，汽车厂、电动车厂在各地均有分布，可以考虑铅的产地，这样可以就近取材，方便生产。厂区用地面积符合工艺和运输要求，所需水、电、动力、燃气均能满足需求，要考虑废物的排出。

总平面应在所处工业区规划的基础上，根据生产流程，防火、安全、卫生等要求，结合运输条件进行布置。物流出口和人流出口要分开布置，厂区内，原材料流线和成品流线不能交叉。员工上班后进厂工作流线和出厂流线要顺畅。总平面的布置还要考虑到综合管线布置和排水竖向布置。厂区的道路要满足生产及消防需要，宽度为12、9、4 m，道路为混凝土道路，厂区道路纵坡控制在0.4%左右，车间引道坡度≯6%，道路横坡为1.5%，主干道转弯半径为18 m，次干道转弯半径为9 m。场外运输以货车为主，场内以叉车为主。绿化按规划要求以及当地可种植植物类型进行设计，不得影响交通和管线的运行。

电池厂体量较大，无论是单层还是多层，要按照生产工艺流线布置。从铅块进入生产线，到电池包装出厂，流线要通畅。厂房以大跨度钢结构为主，可以减少柱子，空间较大，方便生产。除生产厂房和办公室外，主要的配套设施还包括材料库、消防和生活水泵房、换热站、危险品库、降压站等。

电池厂有铅粉污染，血铅对人体健康有伤害，所以要做好保护工作。更衣室分污染区和洁净区，污染区设置工作服集中放置区，清洁区存衣柜做到一人两柜。

员工上班流程：工作服领取区（领取工作服）→更衣区（换上工作服和拖鞋）→经过洗浴区和洗浴准备区（洗浴器具放回洗浴准备柜，换工作鞋）→车间劳保柜区（戴上防护上班）。员工下班流程：车间劳保柜区（脱下防护用品）→工作服收集区（脱下工作服分类放置）→洗浴准备区（脱内衣和工作鞋，换拖鞋，取洗浴器具）→洗浴→更衣区（换上便服和鞋）→出公司。

辅助用房内要有洗衣房，用来清洗员工的工作服。设置医生站和护士站各一个，面积≮40 m2，用来处理紧急事件，要定期对员工的血铅含量进行体检监控。餐厅的设置要和生产厂房分开，防止铅尘对食物的污染，员工就餐之前也要经过更衣洗手环节。

地面设计也是电池厂难点之一。普通区域可用混凝土非金属耐磨骨料地面，地坪荷载按5 t/m2设计。涉酸地面，考虑到造价因素，根据酸的浓度不同，可以分3种情况：耐酸环氧砂浆混凝土地面，聚氨酯耐酸混凝土地面，耐酸砖地面。其中耐酸砖效果最好，但是造价很高，只用在涉及高浓度酸的生产区域；聚氨酯耐酸混凝土地面，效果和造价次之；酸环氧砂浆混凝土地面第三。配合地面要做相应的耐酸踢脚。一些试验房间，如电池解剖室，要做防酸瓷砖墙裙，高度2 m。辅助用房的地面要做好防滑设计，因为淋浴和更衣面积很大，要防止员工在此过程中滑到受伤。地面会有很多工艺地沟和集水坑，用来收集生产过程中排出的水，地沟可能会穿越不同的地面做法区域。

厂房还应考虑安全设计，在主要的高空操作点，如收发货区、废铅回收区、酸碱储罐区等处增加生命线或是由专业厂家设计的成套安全背带设置。

3 公用设备专业设计

电池生产过程中要用到浓硫酸，因此，厂房中会有酸污染，一般的厂房都是轻钢结构，含酸的空气会对金属造成腐蚀，因此屋面内板、墙面内板表面都要进行防酸处理。对存在强酸、强碱的工作场所要配备紧急冲淋装置。化成台周围成品堆放区、总装区、测试区的送风系统向化成台送风，这样形成化成台周围的气流幕墙，以便隔断化成台酸雾对厂房其他作业场所的影响。化成生产线的排风系统利用轴流式屋顶通风机。另外，测试线、加酸线均设置局部排风设施。

设备噪声大也是要重点考虑的问题，对高噪声设备采取隔声、消声、降噪减振措施，将噪声源与劳动者隔开，减少高噪声设备作业点的密度。厂房空间较大，屋顶空间要吊挂很多管道以及布置屋顶天窗，因此吸声板主要侧墙安装。设备的进、排风系统还将安装消声装置，以防止设备噪声通过管道向外传播。

给水主要分为生产给水、消防给水。排水系统按雨、污分流的原则，划分为生活污水系统、生产污水系统，含事故水及初期雨水系统。铅是GB 8978—1996《污水综合排放标准》中规定的第一类污染物，在自然界中难于转化，易在土壤、动、植物体内蓄积并通过食物链逐级传递、放大，导致人体急性和慢性中毒，是最常见的有毒重金属之一。因此，在能满足工艺条件的前提下，应尽量将处理后的废水循环回用，一方面可以减少铅污染物向外环境的排放量；另一方面可以节约新鲜水的用量，符合清洁生产和循环经济原则。

供电要考虑到满足生产的电量以及照明消防所需要的电量。为满足生产、辅助设施及今后发展的需要，应建一座35 kV降压站，为全厂10 kV变电站提供电源。35 kV降压站电源由当地供电部门提供，采用电缆埋地引入。电能计量方式为高供高量。各工作场所设有一般照明，应急照明。厂区电力电缆采用电缆直埋敷设，过道路穿钢管保护。在厂区内按照工艺要求设置变电所，做到位置靠近负荷中心，缩短低压供电线路的长度，降低线路损耗。采用低损耗、高效率的SCB9节能型变压器。变配电所低压总出线柜上设有功电度表、无功电度表，以控制电耗。变配电所低压侧设无功功率自动补偿和有源滤波器补偿后的功率因数≥0.9，以达到节能目的。车间内照明灯具采用节能型灯具和光源，如车间内主要采用LED照明，节能70%，办公区采用节能型荧光灯，此灯比普通白炽灯可节电60%以上。变压器采用节能型干式变压器。

采暖通风设计中，废气的排出是设计重点，生产过程中产生的铅烟、铅尘等废气拟通过布袋式除尘器、旋风除尘器等净化处理后，经离心风机室外高空排放。固化生产过程中产生的热气，将通过设备自带风机室外高空排放。化成区电池化成生产线产生的酸雾拟通过酸雾净化处理装置处理后室外高空排放。处理设备置于车间室外。厂房采用全面通风和局部通风相结合的形式，在重点区域加强排风并在工作区域设岗位送风系统。主厂房补风采用组合式空气处理机组，室外新风经过过滤后通过区域送风口送入主厂房。动力系统包括空压站及压缩空气供应系统，换热站，天然气供应系统和氧气、氮气供应系统以及厂区内动力管道。

固体废弃物有生产工艺产生的铅渣、废硫酸，工业废水处理产生的含铅污泥，废气治理过程产生的含铅粉尘、包装材料及生活垃圾。应设置专用的危险废物暂存库房，该库房根据国家标准规范采取了防腐、防渗漏、分类密闭储存等二次污染防治措施，保证危险废物暂存过程中不对环境产生污染。

厂区管道包括天然气和热水管道、蒸汽管道、工业气体管道，管道均采用直接埋地方式敷设。热水管道均采用预制直埋保温管道，工作管为无缝钢管，保温材料采用聚氨酯硬质泡沫塑料，外保护层采用高密度聚乙烯外护管。管道热补偿除采用自然补偿方式外，均采用波纹补偿器方式补偿。埋地氧气、氮气管道采用无缝钢管，外防腐采用环氧煤沥青加强级防腐层做法。直埋蒸汽管道工作钢管采用无缝钢管，保温材料为离心玻璃棉加双层铝箔反射层，外保护层采用钢制外护管（俗称钢套钢管）。采用内固定支座，并设排潮管。管道进行防腐处理，防腐等级为加强级。埋地天然气管道采用无缝钢管。管道连接均采用焊接，管道外防腐采用环氧煤沥青加强级防腐层。天然气管道、氧气管道需做防静电接地。