(天能集团安徽界首公司 安徽 236500)
摘要:本文对四台普通合膏机环保除尘系统并联运行的先天设计缺陷，造成风量相互串联，风道堵塞;从而引起单机风量不足，不能满足工艺降温要求，还造成大量辅料丢失，不仅影响产品质量，还对环境造成重大影响。为此，对环保收尘管道重新设计，并增加冷冻水冷装置，在满足合膏主机冷却的前提下，满足环保要求。
关键词 普通合膏机 设计缺陷 冷却装置 环保达标 稳定质量
前言
合膏工序是铅酸蓄电池生产的关键工序，合膏用各种辅料的配比及合膏机本身的稳定性，包括环保除尘和冷却效果，直接影响合出的铅膏质量的稳定性，并直接影响到极板上活性物质的利用率和极板的循环寿命。由于普通合膏机操作方便，维修成本底，国内大多数电池生产厂家仍采用江苏三环生产的普通合膏机。单机含：计量系统、供料系统、合膏系统、出膏系统、冷却系统和自动控制系统、环保系统；冷却系统大多采用玻璃钢冷却塔循环水降温方式，除尘系统采用湿式酸雾净化塔多台并联运行。可从生产实际发现，冷却效果和除尘效率均存在差异；到了夏季，在工艺规定的时间内铅膏温度降不下来，不得不延时生产，高温时间持续长还对铅膏质量造成影响；一旦并联运行的除尘系统设计不合理，会造成下料过程中辅料被抽走和该降温时风量不足等隐患；为此，本人对普通合膏机冷却系统和环保系统做现场分析，并对结构进行优化设计，解决合膏过程中降温和防止辅料被抽走的问题，有助于提高产品质量和达到清洁生产的作用。
1 普通合膏机结构和工作原理
合膏机供料系统包括：螺旋输送机、除铁器、铅粉定量分配器、出料斗、酸水定量分配器。 合膏系统包括：合膏筒、搅拌装置、插板阀等。供膏系统包括：出料气缸、下膏刮板、膏斗等。冷却系统包括：玻璃钢冷却塔、循环水供给系统、自动降温补风阀。环保系统包括：湿式除尘器、除尘管道、通风装置等。自动控制系统：PLC自动控制柜、温控探头、自动控制阀等。工作原理：冷却降温原理为：风冷与水冷相结合。氧化铅粉在合膏筒内的反应机理为：在温度60°C以下时，三碱式硫酸铅（3BS）是稳定的，随着温度升高（70°C以上），四碱式硫酸铅有更高的稳定性。在温度60°C以下时：
4PbO+H2SO4=PbSO4.3PbO+H2O(3BS)+Q
70°C以上：PbSO4.3PbO+H2O+PbO=PbSO4.4PbO+H2O+Q
铅粉与各种添加剂（炭黑、硫酸钡、木素等）干混结束后进入湿混合膏阶段，这阶段伴随酸与水的加入，会产生大量热量，如果不及时将热量带走，势必造成四碱式硫酸铅与三碱式硫酸铅比例失调，出膏温度在45对°C以上时，还会造成铅膏二次氧化后硬化，对电池的容量和寿命造成重大影响。
冷却原理分析：普通合膏机的冷却方式是传导辐射和对流混合状态出现的，两种状态同时出现并同等重要。铅膏进入湿混阶段，感应探头感应到温度达到设计值，将信号反馈给PLC控制单元，控制进风门打开，随着环保风机的引力作用，快速流动的空气与铅膏表面直接接触，对流传热起主导作用，由于搅拌过程中铅膏表面凹凸不平，增加热交换面积，保证空冷的充分进行，铅膏表面的大量热量被带走。铅膏内筒是水套结构，接水方式为低进高出，和膏筒内壁接触的铅膏将热量传动至筒壁，热量和循环水交换后被带走。
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2 目前合膏机合膏存在的问题
2.1 四台合膏机独立运行，采用正压方式送入原净化塔的工艺，阻力大，导致单台排风风量小；共用一台冷却塔，水冷冷却效果差，无法保证防止高温时段短和低温出料的工艺要求；
2.2 四台合膏机不可能同时开机运行，当存在其中 1 台或几台不作业时，另 1 台或 2 台作业时将冷却的排风风送回流到其它不运行的合膏机的现象，造成粉尘串气；
2.3 另外合膏机的进风采用是统一强制送风补风方式，可能造成合膏机单一的排风与进风的风量不匹配的问题，造成正压风外泄而形成的串气，粉尘外溢，辅料损失，并可能引起发配方随风机排放而影响合膏配方的各定量保证；
2.4 同时另一种可能是单一的排风口（送入总汇总管前）的所谓的单向阀，设计和安装并没有起到作用，所以当其中一台不工作时，其余的 3 台工作时会将排气回流到不作业的一台合膏机，出现回气现像。
3 设计思路和改造方案
第一步：提高负压抽风风量、防止单机串气回气的发生
3.1 将原有合膏机粉三通阀（一方面是撑拌时的密封，和需冷却时的开启，兼作风量的调整）进行改造，更换新型式的密封阀形式，确保排风口的密封。
3.2 单一排风机的出口均安装一气动风阀，作业时开启，不作业时关闭，确保其他合膏机作业冷却排风时不串气，回粉。
3.3 同时为减少总管路的压力损失，提高风量及环保排放之要求，在现有一级合膏除尘的基础上增加一级合膏除尘器。即将现有除尘的排风管改造，加设一个 180 度弯头（在厂房顶面开孔）再通过风管和一个 90 度弯头进入新增风机。考滤前后及工作运行工况，风机采用变频电机和变频控制，确保新增风机的处理能力略大于 4 台排风量的总和。同时进行风量调节（在总吸风管上增加一个电动三通阀），通过压力的变化来作为风量平衡的调节补充手段。
使系统始处于各自的合膏排风量保证的合理范围内。
第二步：冷却方式改进，增加强制冷水循环冷冻机组
3.5合膏的冷却降温主要是通过合膏桶的底部和侧面的冷却水套的冷却及表面送冷风的冷却方式。两者同时进行，完全可以满足工艺要求。
3.6鉴于现有作业环境，采用水冷式冷冻机，提供 7 度左右的低温水，一支提供给水套冷却；另一支提供给蒸发器，安装于合膏进风口的管道上，通过对进风口空气的冷却来对铅膏表面进行冷却。
结论
1、在天能集团界首基地实际测试，改造后仅1台机每天可节约铅膏500公斤
2、现场5s有明显改观，完全符合环保要求
3、电池初期容量稳定性有所提高，一次充放电合格率提高2%
参考文献:
1 安德里斯.布什卡（A.CBurschka）.合膏技术对铅酸蓄电池性能的影响，电源技术，1998（3）；121-122
2 H.Jager.The efficientl preparation of battery paste under vaccum，THE TH EUROPEAN LEAD BATTERY CONFERENCE. 19-22 September 2000，Dublin，lreland.
3 郭永明、李世保. 合膏机空冷系统的反求设计，机械设计，1992（01）
论文作者:曹武军,黄开华,李超雄
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/11
标签：系统论文; 风量论文; 作业论文; 硫酸铅论文; 风管论文; 方式论文; 风机论文; 《电力设备》2017年第35期论文;