关键词：

环保零排放   内循环   “含高浓度粉尘废冷（暖）气”   洁净冷（暖）气      “含尘车间”   “干净车间”

一、基本情况：

1、名称： 

（1）案例名称：

   老厂6条锰电池总装生产线车间：

   “内循环模式-Ⅰ”：

一级+二级+三级尘源控制率（≥99.99%）---一级“次超级除尘器”+二级“U15空气过滤器”---“ISO Class 6（千级）的洁净冷气”内循环使用系统

 简称6#

（2）案例公司名称：

美国伯克希尔•哈撒韦公司（“Berkshire”）---金霸王（中国）有限公司

2、行业地位及产能：金霸王是全球碱性电池的标杆企业，其产品金霸王电池，通常与南孚、555电池摆在一起售卖，是妥妥的一家传统制造大厂。但是，其产能已达到“工业4.0”。

3、治理参数：

3-1、治理前参数：

（1）治理废冷气量：
治理含（MO2、膨胀石墨）粉尘废冷气量：Q=54000m3/h。

（2）废冷气中粉尘浓度：
废冷气中总尘浓度：ω=2020mg/m³。

3-2、治理后参数：

（1）返回车间使用的洁净冷气量：Q=54000m3/h。

（2）洁净冷气中粉尘浓度：

A、返回车间使用的洁净冷气中总尘浓度：C=5×10-6 mg/m3。

B、二氧化锰单尘浓度：9×10-7 mg/m3。

C、膨胀石墨单尘浓度：4×10-7 mg/m3。

（3）洁净冷气的洁净度：ISO6级（相当于千级）

3-3、总除尘效率（或过滤精度）：η=99.9999997%。

4、使用时间：2008年---至今，已稳定运行时间≥13年。

5、特殊地理位置：位于东莞市南城区宏图高新开发区。该开发区现在已经是东莞市南城中心城区，金霸王是唯一的“钉子户”。

6、与人居环境和平共处：在40多年经济发展的大潮下，不知有多少工业园区被倒逼迁离城区。但是，金霸王这个“大钉子户”至今岿然不动，在高楼耸立的东莞市中心，犹如镶嵌着一块绿草如茵的“芯片”，和一街之隔的幼儿园、学校、高尚住宅区、办公大厦和睦相处，与周边人居环境匹配交融为一体，成为市区别致一景。

二、总装生产线车间简介：

1、总装车间（Depo Room）：是金霸王（中国）有限公司东莞厂密闭冷气大车间其中的核心车间。常年保持恒温（25℃）和恒湿。共计6条锰电池总装生产线。

2、产能已达到“工业4.0”：每条生产线每分钟可以产出锰电池600粒。目前，国内类似的生产线平均每分钟可以产出锰电池≤300粒。6条生产线每天可产出锰电池518.4万粒，其生产效率和自动化程度已达到“工业4.0”。

3、粉尘污染严重：每条总装生产线长约10米，布满了70-90个粉尘污染源点，每天收集粉尘≥200公斤，6条生产线每天收集粉尘≥1.20吨。

三、粉尘特征：

1、粉尘成分：主要是MnO2和彭胀石墨，尤其彭胀石墨和打印机的碳粉一样，污染能力特别强大。

2、粉尘毒性：

（1）矽肺病：

   粉尘吸入肺腔，造成肺堵塞。导致肺功能障碍，甚至呼吸衰竭。

（2）中枢神经系统中毒：

MnO2和彭胀石墨，这2种粉尘对人的脑神经系统都有不可逆的毒性作用，属于毒性大、危害大的粉尘。

3、粉尘属性： 属于没有化学反应和变化的惰性颗粒扬尘，即所谓的纯颗粒粉尘。

四、案例之前治理分析（2008年12月之前的治理情况）：

1、车间粉尘污染十分严重：

以2008年12月为时间界线，之前，由一家新加坡公司提供的一套传统的“二级除尘-内循环系统”，但是，效果完全不行，车间粉尘污染十分严重。

车间粉尘浓度：

η=0.5-6.0mg/m3，平均≥3.0mg/m3。

严重超过GBZ 2.1-2007-中华人民共和国国家职业卫生标准《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》锰及其无机化合物粉尘浓度＜0.15 mg/m3，及《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》石墨总尘浓度＜4 mg/m3、呼尘浓度＜2 mg/m3。

员工必须佩戴各种各样的防毒面俱才能上班，下班时全身沾满黑乎乎的粉尘，参见图片1。

属于典型的“含尘车间”。

图片1：上班时佩戴着防毒面俱和全身黑乎乎的员工照片

2、传统的“二级除尘-内循环系统”事故频发，严重影响生产：

（1）该系统一直处于崩溃状态，事故频发，严重影响正常的生产：

A、一级“传统滤筒除尘器”的运行阻力值1600-2400Pa，是正常运行阻力值800-1200 Pa的一倍，甚至达到≥3000Pa，滤筒常常被高频脉冲清灰的高压气吹爆，滤筒整体使用寿命不足6个月。

B、二级“传统空气过滤器”的运行阻力值≥1200Pa，是正常运行阻力值150-600Pa近一倍左右，空气过滤芯整体使用寿命≤1个月。

3、原因分析：

（1）车间尘源控制率低：

ξ<98%。

即≥2%的粉尘量（相当于≥24Kg/天），源源不断地逃逸和扩散到车间的空气中，并且，不断地叠加，污染和恶化了车间的空气质量。

（2）传统“二级除尘-内循环系统”提供内循环使用的冷气质量差：

A、一级“传统滤筒除尘器”缺乏创新技术，除尘效率太低：

≥0.3μm，η≤98%。

B、造成二级“传统空气过滤器”的负荷太重。

而且，空气过滤芯的过滤精度低：

H12，≥0.3μm，η≤99.97%。

获得亚高效（H12）级干净冷气。

C、只能提供亚高效（H12）级干净冷气供内循环使用。

（3）净化＜污染：

（1）+（2）=内循环的净化能力小于粉尘逃逸和扩散能力。

或者：

逃逸和扩散的粉尘量大于内循环净化能力。

因此，车间空气质量越来越差，不断恶化。

五、案例分析（2008年12月之后的治理情况）：

1、车间内一尘不染：

车间内一尘不染，即使在高温聚光灯下，也看不到一点点漂浮的尘埃，可与办公室的环境媲美，车间粉尘浓度：

η=0-0.0015mg/m3，达到“干净级车间”的标准。

比2008年12月之前车间的平均粉尘浓度下降2000倍以上，比国家职业卫生标准低100倍以上，参见图片2。

属于典型的“干净车间”。

图片2：“免戴口罩车间”内一尘不染可与办公室环境媲美的照片

2、15年以来一直保持零误工率：

（1）“内循环模式-Ⅰ”运行超级稳定，可持续运行时间≥5年：

一级“次超级除尘器”的运行阻力值：400-800 Pa，滤筒整体使用寿命≥5年。

二级“U15高效空气过滤器”的运行阻力值：100-300 Pa，空气过滤芯整体使用寿命≥5年。

（2）15年以来一直保持零误工率：

2008年12月至今的15年多时间里，所有设备完好如初，没有一件损坏，基本保持零故障率、 100%保持了零误工率。

3、原因分析：

（1）车间尘源控制率高：

“内循环模式-Ⅰ”的尘源控制率：ξ≥99.99%。

即只有＜0.01%的粉尘量（相当于＜0.12Kg/天），源源不断地逃逸和扩散到车间的空气中，粉尘量比2008年12月之前减少了200倍以上。

即使＜0.01%的粉尘量，也同样会在车间空气中不断地叠加，污染和恶化车间的空气质量。

（2）“内循环模式-Ⅰ”提供内循环使用的冷气质量优异：

A、一级“次超级除尘器”采用核心自主的创新技术，除尘效率达到：

≥0.3μm，η=99.99-99.999%。

B、二级“U15高效空气过滤器”负荷轻。

而且，U15空气过滤芯的过滤精度达到：

≥0.12μm，η≥99.99995%。

获得“ISO Class 6（千级）的洁净冷气”。

C、可以提供“ISO Class 6（千级）的洁净冷气”供内循环使用。

（3）净化＞污染：

（1）+（2）=内循环的净化能力大于粉尘逃逸和扩散能力。

或者：

逃逸和扩散的粉尘量小于内循环净化能力。

因此，车间空气质量越来越好。

4、喜获“免戴口罩车间”匾牌：

2009年，金霸王美国总部为了表彰此项目的卓越成就，专门给总装车间颁发了“免戴口罩车间”匾牌，鼓励员工上班不用戴口罩。

众所周知，美国企业对员工职业安全卫生的防护之严厉，世界闻名，甚过于欧洲、日本。然而，在这样一个毒粉尘污染的生产车间，竟然鼓励员工上班不用戴口罩，几乎是不可想象或者绝无仅有的。

可想而知，人居环保的粉尘治理技术和功夫已到极致程度，以至于让美国巨头刮目相待了。

这个“免戴口罩车间”匾牌是十足赤金和沉甸甸的。

图片3：“免戴口罩车间” 匾牌照片

3、“洁净空气”：

   指空气质量达到相关国家洁净空气等级的标准。

   这里主要指空气中粉尘颗粒指标达到相关国家洁净空气等级的标准。

4、“洁净车间”：

指车间的洁净等级达到相关国家洁净车间等级的标准。

   这里主要指车间空气中粉尘颗粒指标达到相关国家洁净车间等级的标准。

5、“内循环”：

   指车间的空气被抽吸到“传统三-六级空气过滤系统”或“次超级除尘器系统”

过滤净化，又回到车间使用的系统。

   核心是空气不外排，在内部循环使用。

6、“贵族身份”：

指“传统三-六级空气过滤系统”，不仅造价昂贵，运行费用更加昂贵。

只有生产非常高级、价值非常贵的产品：如显示屏、芯片等等，才用得起。

7、“平民身份”：

指自从2008年“内循环模式-Ⅰ”诞生以来，“洁净空气”、“洁净级车间”、“内循环”的“贵族身份”就被掀翻在地，一夜之间，从“贵族车间”变成了“平民车间”。

不仅仅造价低，而且，运行费用更加低廉，年运行总费用比“传统三-六级空气过滤系统”从新鲜空气中提取相同等级的“洁净空气”低80%、比传统“外排放模式”低20%。

8、“小儿科”：

   指简单容易的事情。

9、“传统三-六级空气过滤系统”：

   在2008年“内循环模式-Ⅰ”诞生之前，是传统洁净车间获得洁净空气的唯一方法。

过滤对象为新鲜空气+已使用过的车间洁净空气。

图片6：“传统三-六级空气过滤系统”的工艺流程及对应洁净等级

10、“外排放模式”：

指车间集尘---传统一级“滤袋除尘器”除尘---环保达标的干净废气外排放。

车间尘源控制率一般：ξ＜98%。

传统一级“滤袋除尘器”的除尘效率：≥0.3μm，η≤99%。

国家的环保排放标准：干净废气中粉尘浓度≤100mg/m3。

11、“含高浓度粉尘废气”：

   指废气中的粉尘浓度在2000-5000 mg/m3。

12、职业安全卫生环境：

   指车间空气中的粉尘（或有毒粉尘）浓度、有毒和异味废气浓度、噪声、放射性等指标符合国家的职业安全卫生标准。

   本文主要指车间空气中的粉尘（或有毒粉尘）浓度。尤其针对金霸王总装生产线车间空气中的锰及其无机化合物、石墨粉尘。

六、“内循环模式-Ⅰ”案例模型图（图片4）：

七、“内循环模式-Ⅰ”案例的5项核心价值：

1、变废为宝---“内循环模式-Ⅰ”实现环保零排放：

   将含高浓度粉尘废冷气过滤净化为“ISO Class 6（千级）的洁净冷气”，100%内循环使用，实现环保零排放。

2、变废为宝---“内循环模式-Ⅰ”有效提升“车间职业安全卫生环境”：

   把“含高浓度粉尘废冷气”过滤净化为“ISO Class 6（千级）的洁净冷气”，100%内循环使用，从而将车间空气质量从“含尘车间”升级为“干净级车间”，达到提升和改善员工的职业安全卫生环境，实现变废为宝。

3、变废为宝---节省巨量的冷气制作电能耗：

由于制作冷气需要耗费大量的电能，因此，“次超级除尘器系统”将“含高浓度粉尘废冷气”过滤成为“ISO Class 6的洁净冷气”，100%内循环使用，实现变废为宝。

从图片8可以看出，每1万立方米“含高浓度粉尘废冷（暖）气”内循环使用年节省电能耗费用：≥46万元，十分可观。  

4、变废为宝---高效回收利用贵重的粉体：

   本案例（6条生产线）MnO2和彭胀石墨粉尘的回收率≥99.999%。

高效回收利用的贵重粉体为MnO2和彭胀石墨，以每天回收≥1.2吨计，每年回收≥438吨。

回收的MnO2和彭胀石墨粉体100%重新利用。

   以每吨1万元计，每年回收贵重粉体≥438万元。

5、节能、降耗、降维：

“内循环模式-Ⅰ”的年运行总费用比“传统三-六级空气过滤系统”从新鲜空气中提取相同等级的“洁净空气”低80%、比传统“外排放模式”低20%。

确保所有的企业都能够用得起“内循环模式-Ⅰ”系统。

八、关于金霸王的补充说明：

1、15年以来已为金霸王节省各种费用≥7.5亿元：

自2008年12月至今已15年有多，人居环保已为金霸王设计制造安装了8套“内循环模式-Ⅰ”系统和1套“内循环模式-Ⅱ”系统，共计9套“内循环模式”系统。

（1）每年回收冷气数十亿立方米，节省电能耗费用上千万元。

（2）每年回收贵重原材料粉体数千顿，节省原材料费用数千万元。

（3）节能、降耗、降维3项，每年节省费用上千万元。

以上3项每年为金霸王节省费用≥0.5亿元。

15年以来已为金霸王节省各种费用≥7.5亿元。

2、金霸王收获巨大的城市中心红利：

金霸王能够在高楼耸立的东莞市中心活得很滋润，主要得益于8套“内循环模式-Ⅰ”系统和1套“内循环模式-Ⅱ”系统。

其形象、品牌、军心、人才等方面都在收获巨大的城市中心红利。

金霸王即收获巨大的改革开放红利，又在此基础之上叠加了城镇化红利。

九、获奖情况：

“内循环模式-Ⅰ”共计8套，其中7#的“RJH12H-24×8X介布二元滤筒除尘器”获得“2017年省级工业和信息化专项资金（支持珠江西岸先进装备制造业发展）------首台（套）装备的研发与使用专题项目，奖励金202.89万元（参见附件1）。

备注说明：

1、“内循环模式-Ⅰ”：

1-1、“内循环模式-Ⅰ”：

（1）车间尘源控制率：ξ≥99.99%。

（2）“次超级除尘器系统”：

含高浓度粉尘（包括普通毒性粉尘）废冷（暖）气，经过“次超级除尘器系统”的过滤净化，获得“ISO Class 6（千级）的洁净冷（暖）气”。

（3）“ISO Class 6（千级）的洁净冷（暖）气”100%返回车间内循环使用。

1-2、“次超级除尘器系统” ：

一级“次超级除尘器”+二级“U15高效空气过滤器”。

从含高浓度粉尘（包括普通毒性粉尘）废冷（暖）气中净化提取“ISO Class 6（千级）洁净冷气”。

1-3、“次超级除尘器”：

（1）除尘效率：

≥0.3μm，η=99.99-99.999%。

相当于H13-H14高效空气过滤芯的过滤精度。

传统一级“滤袋除尘器”一般的最高除尘效率：≥0.3μm，η≤99%。

设定以≥0.3μm，99%的除尘效率为“0”基数。  

其除尘效率比传统一级“滤袋除尘器”提升了2-3个“9”的基数。

即提升了0.99-0.999%，或者，除尘效率基数提升了100-1000倍。  

其除尘效率是传统一级“滤袋除尘器”不可企及的水平。

（2）滤袋使用寿命：

≥5年。

是传统一级“滤袋除尘器”滤袋使用寿命的双倍及以上。

1-4、“U15高效空气过滤器”：

（1）过滤精度：

≥0.12μm，η≥99.9995%，获得“ISO Class 6（千级）的洁净冷（暖）气”。

（2）确保U15高效空气过滤芯使用寿命：

≥5年。

传统“传统三-六级空气过滤系统”其中“U15高效空气过滤芯”使用寿命一般≤1.0年。

[备注：以上为本公司核心自主知识产权，请忽侵权]

2、“ISO Class 6（千级）的洁净冷（暖）气”：

图片5：洁净室及洁净区选列的悬浮粒子洁净度等级

[备注：资料来自ISO14644-1-洁净室及相关控制环境国际标准，国际标准ISO 14644-1由ISO/TC209洁净室及相关受控环境技术委员会提出]

3、“洁净空气”：

   指空气质量达到相关国家洁净空气等级的标准。

   这里主要指空气中粉尘颗粒指标达到相关国家洁净空气等级的标准。

4、“洁净车间”：

指车间的洁净等级达到相关国家洁净车间等级的标准。

   这里主要指车间空气中粉尘颗粒指标达到相关国家洁净车间等级的标准。

5、“内循环”：

   指车间的空气被抽吸到“传统三-六级空气过滤系统”或“次超级除尘器系统”

过滤净化，又回到车间使用的系统。

   核心是空气不外排，在内部循环使用。

6、“贵族身份”：

指“传统三-六级空气过滤系统”，不仅造价昂贵，运行费用更加昂贵。

只有生产非常高级、价值非常贵的产品：如显示屏、芯片等等，才用得起。

7、“平民身份”：

指自从2008年“内循环模式-Ⅰ”诞生以来，“洁净空气”、“洁净级车间”、“内循环”的“贵族身份”就被掀翻在地，一夜之间，从“贵族车间”变成了“平民车间”。

不仅仅造价低，而且，运行费用更加低廉，年运行总费用比“传统三-六级空气过滤系统”从新鲜空气中提取相同等级的“洁净空气”低80%、比传统“外排放模式”低20%。

8、“小儿科”：

   指简单容易的事情。

9、“传统三-六级空气过滤系统”：

   在2008年“内循环模式-Ⅰ”诞生之前，是传统洁净车间获得洁净空气的唯一方法。

过滤对象为新鲜空气+已使用过的车间洁净空气。

图片6：“传统三-六级空气过滤系统”的工艺流程及对应洁净等级

10、“外排放模式”：

指车间集尘---传统一级“滤袋除尘器”除尘---环保达标的干净废气外排放。

车间尘源控制率一般：ξ＜98%。

传统一级“滤袋除尘器”的除尘效率：≥0.3μm，η≤99%。

国家的环保排放标准：干净废气中粉尘浓度≤100mg/m3。

11、“含高浓度粉尘废气”：

   指废气中的粉尘浓度在2000-5000 mg/m3。

12、职业安全卫生环境：

   指车间空气中的粉尘（或有毒粉尘）浓度、有毒和异味废气浓度、噪声、放射性等指标符合国家的职业安全卫生标准。

   本文主要指车间空气中的粉尘（或有毒粉尘）浓度。尤其针对金霸王总装生产线车间空气中的锰及其无机化合物、石墨粉尘。

图片7：工作场所空气中化学物质容许浓度

13、“含尘车间”：

肉眼能够感知到粉尘的存在，总尘浓度1.0-6.0mg/m3。

14、“干净车间”：

肉眼无法感知到粉尘的存在，总尘浓度0.1-0.0015mg/m3。

15、传统“二级除尘-内循环系统”：

指金霸王总装生产线车间2008年12月之前使用的传统“二级除尘-内循环系统”，由一级“传统滤筒除尘器”+二级“传统空气过滤器”组成。

该传统的“二级除尘-内循环系统”运行完全失败。

16、“传统空气过滤器”：

   指传统使用的“空气过滤器”。

17、“环保零排放”：

（1）车间尘源控制率：ξ≥99.99%。

（2）“次超级除尘器系统”：

含高浓度粉尘（包括普通毒性粉尘）废冷（暖）气，经过“次超级除尘器系统”的净化提取，获得“ISO Class 6（千级）的洁净冷（暖）气”。

（3）“ISO Class 6（千级）的洁净冷（暖）气”100%返回车间内循环使用。

18、图片8：每1万立方米废冷（暖）气内循环使用年节省电费用计算表

（1）“外排放模式”：

室外温度设定为35℃，冷气车间温度设定为25℃,制冷温差设定为-10℃，需要制冷和除湿。

（2）“内循环模式-Ⅰ”：

设定“内循环模式-Ⅰ”温度提升1℃，只需制冷，不需要除湿，制冷温差设定为是-1℃。

从表3可以看出，每1万立方米废冷（暖）气内循环使用年节省电能耗费用≥46万元，十分可观。

19、“内循环模式-Ⅰ” [简称6#]检测点位置及说明：

19-1、图片9“内循环模式-Ⅰ”3个检测点位置图

19-2、“内循环模式-Ⅰ”概况：

（1）处理含（MO2、膨胀石墨）粉尘废气量：Q=54000 m3/h。

（2）入口总尘浓度：                    ω=2020 mg/m³。

19-3、“内循环模式-Ⅰ”构成说明：

（1）三级尘源控制：ξ≥99.99%。

（2）管路输送：普通碳钢。

（3）6#“次超级除尘器系统”。

A、一级“次超级除尘器”：

型号：RJH-16-32-CL×6。

名称：节能增效双倍降耗的6台16-32型垂直式滤筒除尘器并联组。

B、二级“新型U15空气过滤器”：

型号：RJK-3×7×2。

名称：2个3×7U15空气过滤芯单墙折叠组合式“新型U15空气过滤器”。

  C、回风管路：

将“ISO Class 6（千级）的洁净冷气”100%送回车间内循环使用。

19-4、治理效果说明：

（1）一级“次超级除尘器”的技术参数：

A、入口总尘浓度：ω=2020mg/m³。

B、出口总尘浓度：C=3×10-3mg/m³。

C、除尘效率：≥0.3μm ，η=99.99985%。

D、洁净度：ISO7级（相当于万级）

（2）二级“新型U15空气过滤器” 的技术参数：

A、过滤精度：≥0.12μm ，η=99.9995% 

B、过滤效果（总尘）：C=5×10-6mg/m3 

C、单尘：MnO2浓度：C=9×10-7mg/m3 

D、单尘：膨胀石墨浓度：C=4×10-7mg/m3

E、洁净度：ISO6级（相当于千级）

（5）“次超级除尘器系统” 的技术参数：

A、入口总尘浓度：ω=2020 mg/m³。

B、出口总尘浓度：C=5×10-6mg/m3 

C、总除尘效率（或过滤精度）：η=99.9999997%。

D、单尘：二氧化锰粉尘浓度：9×10-7mg/m3。

E、单尘：膨胀石墨粉尘浓度：4×10-7mg/m3。

F、洁净度：ISO6级（相当于千级）

19-5、检测结果（图片10）：

[备注1]：

报告编号：W-B210301-01

检测单位：广东中兰检测技术有限公司

时间：    2021.04.01

[备注2]：

报告编号：ZKGX20210517-12-05-001

检测单位：北京中科光析化工技术研究所

时间：    2021.05.26

[备注3]：    

报告编号：JC20210007

检测单位：广东量化检测技术有限公司

时间：    2021.07.21

20、图片11：3个粉尘治理系统的节能、增效、降耗、降维及年总费用对比表

[备注1]：3个系统的集尘（或吸口）+管路输送的能耗设定为一致。 

[备注2]：系统整体能耗设定为E单元。

[备注3]：F设定为系统的单元费用。

[备注4]：耗损费用参照年电耗及经验值。

[备注5]：图片11为公司自主知识产权，请忽侵权。

3个粉尘治理系统的年运行总费用对比总结：

“内循环模式-Ⅰ” 的年运行总费用：

比“传统三-六级空气过滤系统”从新鲜空气中提取相同等级的“洁净空气”低86.18%。

比传统“外排放模式”低20.16%。

或者：

只需要“传统三-六级空气过滤系统”的13.82%、“外排放模式”的79.84%的费用就可以从“含高浓度粉尘废气”中获得供内循环使用的“ISO Class 6（千级）的洁净冷（暖）气”。