2008年，“内循环模式-Ⅰ”整体解决了“含尘（包括普通毒性）冷（暖）气”车间的内循环问题。   

2018年，“内循环模式-Ⅱ”整体解决了“含剧毒粉尘冷（暖）气”车间的内循环问题。  

许多含有剧毒成分的优异生产配方，由于在生产过程中，会产生含剧毒的粉尘（如氧化镍）废气，涉及到环保废气排放的不许可问题，从而无法投入生产，形成一个无法逾越的“环保排放限制瓶颈”。

“内循环模式-Ⅱ”通过内循环，实现“环保零排放”，解决了“环保排放限制瓶颈”问题。

“内循环模式-Ⅱ”的3项核心技术：

（1）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“洁净空气”低70%、比传统“外排放模式”略高20%。

所有企业都能够用得起！  

尤其是“含高浓度剧毒粉尘废冷（暖）气”，可以节省巨量的制冷（暖）电能耗，每1万立方米每年节省电能耗费用≥46万元，十分可观。

（2）把车间的职业安全卫生环境从“含尘车间”提升至“洁净车间”。

（3）实现“环保零排放”。

关键词：

环保零排放   “环保排放限制瓶颈”   “含高浓度剧毒粉尘废冷（暖）气”   超洁净级冷（暖）气   内循环   “含尘车间”   洁净车间  

一、基本情况：

1、名称：

（1）案例名称：

   新厂4条镍锰电池总装生产线车间：

“内循环模式-Ⅱ”：

尘源控制率=100%---一级“超级除尘器”+二级“U15空气过滤器”+三级“U17超高效空气过滤器”---“ISO Class 5（百级）超洁净级冷气”---100%返回车间内循环使用系统

简称10#

（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（氧化镍、MO2、膨胀石墨）粉尘废冷气量：Q=85500m3/h。

（2）废冷气中粉尘浓度：                     

废冷气中总尘浓度：ω=1913mg/m³。

3-2、治理后参数：

（1）返回车间使用的洁净冷气量：Q=85500m3/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=6×10-7mg/m3。

B、二氧化锰单尘浓度：7×10-8mg/m3。

C、膨胀石墨单尘浓度：3×10-8mg/m3。

D、二氧化镍单尘浓度：未检出。

（3）洁净冷气的洁净度：ISO5级（相当于百级）

3-3、总除尘效率（或过滤精度）：η=99.9999999%。

4、使用时间：

   2020年---至今，已稳定运行≥3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、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、4条镍锰电池总装生产线车间简介：

1、总装车间（Depo Room）：

是金霸王（中国）有限公司东莞新厂的核心车间。

常年保持恒温（25℃）和恒湿。

共计4条镍锰电池总装生产线。

2、产能已达到“工业4.0”：

每条生产线每分钟可以产出镍锰电池600粒，4条生产线每天可产出镍锰电池345.6万粒，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，4条生产线每天收集粉尘≥0.8吨。

三、粉尘特征：

1、粉尘成分：

主要是氧化镍、MnO2、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，因此，车间的粉尘污染十分严重。

2、粉尘的毒性：

（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）剧毒粉尘---氧化镍的毒性：

A、皮肤过敏：

镍是最常见的致敏性金属，一旦出现致敏症状，镍过敏能无限期持续。

这种反应在某些西方人种上面尤其明显，因此，西方人特别是忌惮。

目前美国的职安标准是：0.2mg/m3；中国是：1.0mg/m3。

B、其他毒性：

人体每天摄入可溶性镍250mg则会引起中毒，特有症状是皮肤炎、呼吸器官障碍及呼吸道癌症。

镍也可能是白血病的致病因素之一。

哮喘、尿结石等病都与人体内镍的含量有关。

镍还有降低生育能力、致畸和致突变作用。

（4）“毒中剧毒粉尘”：

   本案例是在二氧化锰和膨胀石墨粉尘的基础之上，叠加氧化镍粉尘。

   属于“毒中剧毒粉尘”。

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、特殊配方和特殊工况：

1、特殊配方：

为了提升碱性电池的性能，金霸王在锰电池配方的基础之上，需要加入氧化镍的成分，成为碱性镍锰电池。

2、特殊工况：

在生产碱性镍锰电池时，会产生含剧毒氧化镍粉尘的废气。

3、“环保排放限制瓶颈”问题：

从2016-2018历时3年，金霸王向当地的东莞市环保局申请“剧毒氧化镍粉尘”的环保达标外排放事项，始终无法获得批准。

4、“内循环模式-Ⅱ”：

在外排放无法可想的情况之下，2017年金霸王请求我公司的帮助，我公司提出了“内循环模式-Ⅱ”的解决方案，被金霸王（中国）有限公司接受。

“内循环模式-Ⅱ”，即10#系统于2018年部分建成，并投入碱性镍锰电池的试生产，于2019年底全部完工，交付金霸王使用至今。

“内循环模式-Ⅱ”确保内循环的“ISO Class 5（百级）超洁净级冷气”中剧毒氧化镍粉尘浓度＜1×10-9 mg/m3，即仪器完全检测不到氧化镍粉尘的存在。

因此，圆满地解决了“环保排放限制瓶颈”问题。

同时，将车间的职业安全卫生环境从“含尘车间”提升至“洁净车间”。

我公司认为“内循环模式-Ⅱ”对于类似金霸王这种特殊配方和特殊工况，具有特殊的重大意义。

五、案例五年多时间的运行情况：

1、五级尘源尘源：

（1）一级异形吸尘口控制。

（2）二级集尘罩控制。

（3）三级局域空间控制。

（4）四级局域生产线空间控制。

（5）五级局域车间空间控制。

通过上述五级尘源尘源，确保车间的尘源控制率ξ=100%。

2、车间空气的洁净度：

车间的空气洁净度达到“ISO Class 5（百级）等级”。

3、确保生产正常运行：

2018-2022年五年多时间的里，系统的运行稳定性能极好，基本保持零故障率、 100%保持零误工率。

六、“内循环模式-Ⅱ”案例模型图（图片1）

七、5项核心价值：

1、变废为宝---“内循环模式-Ⅰ”实现环保零排放：

   将废冷气过滤净化为“ISO Class5（百级）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-Ⅱ”有效提升“车间职业安全卫生环境”：

   把“含高浓度剧毒粉尘废冷气”过滤净化为“ISO Class 5（百级）的超洁净级冷气”，100%内循环使用，从而将车间空气质量从“含尘车间”升级为“洁净级车间”，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，“超级除尘器系统”将“含高浓度剧毒粉尘废冷气”过滤成为“ISO Class 5（百级）的超洁净级冷气”，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（4条生产线）氧化镍、MnO2、彭胀石墨粉尘的回收率≥99.999%。

高效回收利用的贵重粉体为氧化镍、MnO2、彭胀石墨，以每天回收≥0.8吨计，每年回收≥292吨。

回收的氧化镍、MnO2、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≥292万元。

5、节能、降耗、降维：

“内循环模式-Ⅱ”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70%、比传统“外排放模式”略高20%。

确保所有的企业都能够用得起“内循环模式-Ⅱ”。

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。

（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”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。

备注说明：

1、“内循环模式-Ⅱ”：

1-1、“内循环模式-Ⅱ”

（1）车间尘源控制率：ξ=100%。

（2）“超级除尘器系统”：

含高浓度剧毒粉尘（如氧化镍）的废冷（暖）气，经过“超级除尘器系统”，获得“ISO Class 5（百级）的洁净冷（暖）气”。  

（3）“ISO Class 5（百级）的洁净冷（暖）气”100%返回车间内循环使用。

1-2、“超级除尘器系统”：

一级“超级除尘器”+二级“U15高效空气过滤器”+三级“U17超高效空气过滤器”。

1-3、“超级除尘器”：

（1）除尘效率：

≥0.12-0.3μm，η=99.999-99.9995%。

相当于H14- U15高效空气过滤芯的过滤精度。

“传统滤袋除尘器”一般的最高除尘效率：≥0.3μm，η≤99%。

设定以99%的除尘效率为“0”基数。

其除尘效率比“传统滤袋除尘器”提升了3-3.5个9的基数。

即提升了0.999-0.999.5%，或者，除尘效率基数提升了1000-1500倍。  

其除尘效率是“传统滤袋除尘器”不可企及的水平。

（2）滤袋使用寿命：

≥5年。

是“传统滤袋除尘器”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“三-六级空气过滤器系统”其中“U15高效空气过滤芯”使用寿命一般

≤1.0年。

1-5、“U17超高效空气过滤器”：

（1）过滤精度：

≥0.12μm，η≥99.999995%，获得“ISO Class 5（百级）的洁净冷（暖）气”。

（2）确保U17超高效空气过滤芯使用寿命：

≥5年。

传统“三-六级空气过滤器系统”其中“U17超高效空气过滤芯”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 5（百级）的洁净冷（暖）气”：

图片2：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、“环保排放限制瓶颈”：

许多含有剧毒成分的优异生产配方，由于在生产过程中，会产生含剧毒的粉尘（如氧化镍）废气，涉及到环保废气排放的不许可问题，从而无法投入生产，形成一个无法逾越的“环保排放限制瓶颈”。

4、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3：工作场所空气中化学物质容许浓度

5、“内循环模式-Ⅱ” [简称10#]检测点位置及说明：

5-1、图片4“内循环模式-Ⅱ”7个检测点位置图

5-2、“内循环模式-Ⅱ”概况：

（1）处理含（氧化镍、MO2、膨胀石墨）粉尘废气量：Q=85500 m3/h

（2）入口总尘浓度：                            ω=1913 mg/m³

5-3、“内循环模式-Ⅰ”构成说明：

（1）五级尘源控制：ξ=100%。

（2）管路输送：普通碳钢

（3）10#“超级除尘器系统”

A、一级“超级除尘器”：由3部分并联组合而成

a、一级7台组“超级除尘器”（交付使用时间：2020.04.28）：

型号：RJH-12-24-CL×7

名称：节能增效双倍降耗的7台12-24型垂直式滤筒除尘器并联组

b、一级4台组“超级除尘器”（交付使用时间：2021.04.28）：

型号：RJH-12-24-CL×4

名称：节能增效双倍降耗的4台12-24型垂直式滤筒除尘器并联组

c、一级6台组“超级除尘器”（交付使用时间：2020.11.28）：

型号：RJL2-8×6L

名称：节能增效倍降耗的6台2-8型斜插式滤筒除尘器并联组

B、二级“新型U15空气过滤器”：

由2套并联组合而成，其中（1）与原9#锰粉尘系统共用（镍锰和锰系统不同步生产）

  a、4台组+6台组二级“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”

b、7台组二级“新型U15空气过滤器”（交付使用时间：2020.04.28）：

型号：RJK-4×11×1

名称：1个4×11U15空气过滤芯单墙组合式“新型U15空气过滤器”

C、三级“新型U17空气过滤器”：

与原9#锰粉尘系统共用（镍锰和锰系统不同步生产）

型号：RJK-5×4×12。

名称：12个5×4U17空气过滤芯短墙折叠组合式单墙“新型U17空气过滤器”

5-4、治理效果说明：

（1）一级“超级除尘器”的技术参数：

A、入口总尘浓度：ω=1913 mg/m³。

B、出口总尘浓度：C=2.5×10-3mg/m³（均值）。

C、除尘效率：≥0.3μm ，99.999861%（均值）。

D、洁净度：ISO7-8级（相当于万-十万级）。

（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=4×10-6mg/m3。

C、洁净度：ISO7级（相当于万级）。

（3）三级“新型U17空气过滤器” 的技术参数：      

A、总尘浓度：6×10-7mg/m3。

B、单尘：二氧化锰粉尘浓度：7×10-8mg/m3。

C、单尘：膨胀石墨粉尘浓度：3×10-8mg/m3。             

D、单尘：氧化镍粉尘浓度：未检出（或＜1×10-9mg/m3）。

E、洁净度：ISO5级（相当于百级）。

（4）“超级除尘器系统”的技术参数：

A、入口总尘浓度：ω=1913 mg/m³。

B、出口总尘浓度：C=6×10-7mg/m3。

C、总除尘效率（或过滤精度）：η=99.9999999%。

D、单尘：二氧化锰粉尘浓度：7×10-8mg/m3。

E、单尘：膨胀石墨粉尘浓度：3×10-8 mg/m3。

F、单尘：二氧化镍粉尘浓度：未检出（或＜1×10-9mg/m3）。

G、洁净度：ISO5级（相当于百级）。   

5-4、检测结果（图片5）：

[备注1]： 

报告编号：W-B210301-01  W-B210325-01

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：ZKGX20210517-12-05-002

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：JC20210008

检测单位：广东量化检测技术有限公司

时间：    2021.07.21

6、图片6：3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6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-Ⅱ” 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79.89%。

比传统“外排放模式”略高16.2%。

或者：

只需要“传统三-六级空气过滤系统”的20.11%、“外排放模式”的116.2%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 5（百级）的洁净冷（暖）气”。