《能源監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)》——機(jī)械加工企業(yè)的節(jié)能監(jiān)測(cè)(一)
(3)鑄模和模料的再生。自20世紀(jì)90年代以來(lái),美國(guó)和歐洲各國(guó)將精鑄生產(chǎn)廠家廢棄的模料或回收模料,經(jīng)特殊的凈化處理,再按用戶不同需求調(diào)整成分,形成“回收一再生模料”,這種技術(shù)的關(guān)鍵在于采用先進(jìn)的多級(jí)過濾或者離心分離法,加速操作過程并獲得更純凈的模料,研究中發(fā)現(xiàn),在鋼制鑄模表面涂一層硬質(zhì)薄膜,可以有效地抑制腐蝕,利用氮和碳化物的保護(hù)作用提高對(duì)熱裂、腐蝕等破壞行為的抵抗力,以薄膜取代厚的氧基涂層材料,從而有效地延長(zhǎng)鑄模使用周期,其核心技術(shù)是PACVD技術(shù),即等離子化學(xué)蒸汽沉積。
(4)以熔煉為中心的節(jié)能技術(shù)。鑄件熔煉部分的能耗約占鑄件生產(chǎn)總能耗的50%,由于熔煉原因而造成的鑄件廢品約占總廢品的50%。因此,采用先進(jìn)適用的熔煉設(shè)備和熔煉工藝是節(jié)能的主要措施。下面以鑄鐵熔煉的節(jié)能技術(shù)為例說(shuō)明。
1)推廣沖天爐電爐雙聯(lián)熔煉工藝。沖天爐一電爐雙聯(lián)熔煉工藝是利用沖天爐預(yù)熱、熔化效率高和感應(yīng)電爐過熱效率高的優(yōu)點(diǎn),來(lái)提高鐵液的質(zhì)量,達(dá)到降低能耗的目的。近些年來(lái),隨著焦炭、生鐵等原材料價(jià)格的大幅度上揚(yáng)和鑄件品質(zhì)要求越來(lái)越高,單獨(dú)使用電爐熔煉日益增多,利用夜間低谷電生產(chǎn),也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果。
2)推廣采用熱風(fēng)、水冷、連續(xù)作業(yè),長(zhǎng)爐齡沖天爐向大型化、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)方向發(fā)展是必然趨勢(shì)。國(guó)外的鑄造企業(yè)把其作為一項(xiàng)重要節(jié)能措施加以應(yīng)用。近些年來(lái),國(guó)內(nèi)也在這些方面做了大量的工作,已有部分企業(yè)采用,取得了明顯的節(jié)能效果。例如,采用大排距雙層送風(fēng)沖天爐技術(shù),可節(jié)約焦炭20%~30%,降低廢品率5%,Si、Mn燒損分別降低5%、10%;水冷無(wú)爐襯和薄爐襯沖天爐,連續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng),可節(jié)能30%以上;熱風(fēng)沖天爐既節(jié)能又環(huán)保。
3)推廣應(yīng)用鑄造焦沖天爐熔煉工藝。采用鑄造焦燃料是提高鐵液溫度和質(zhì)量的有效途徑。國(guó)外大多數(shù)沖天爐熔煉采用鑄造焦。由于鑄造焦價(jià)格高或是由于習(xí)慣等原因至今國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)仍使用冶金焦,甚至有的企業(yè)使用土焦,這不僅影響鑄件質(zhì)量,而且焦耗量大。如應(yīng)用鑄造焦,廢品率可下降2%。因此,發(fā)展鑄造焦生產(chǎn),推廣應(yīng)用鑄造焦是提高鑄件質(zhì)量,降低能源消耗的措施之一。
4)采用富氧送風(fēng)工藝。除濕送風(fēng)沖天爐使用冶金焦時(shí),鐵液溫度很難穩(wěn)定達(dá)到1500℃。如采用3%的富氧送風(fēng)就能保證,并且每噸鐵液可凈降低能耗10kg左右標(biāo)準(zhǔn)煤。沖天爐除濕送風(fēng)通常在南方潮濕地區(qū)使用,它可以提高鐵液溫度,減少硅、錳等元素的燒損。提高鐵液質(zhì)量和熔化率,降低焦耗13%~17%,
5)沖天爐采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。沖天爐采用計(jì)算機(jī)控制包含計(jì)算機(jī)配料、爐料自動(dòng)稱量定量和熔化過程的自動(dòng)化控制。使沖天爐處于優(yōu)化狀態(tài)下工作,可獲得高質(zhì)量的鐵液和合適的鐵液溫度。與手工控制相比,可節(jié)約焦炭10%~is%。
6)推廣使用沖天爐專用高壓離心節(jié)能風(fēng)機(jī)。目前國(guó)內(nèi)仍有不少?zèng)_天爐使用羅茨或葉氏容積式風(fēng)機(jī),能耗大、噪聲大。采用沖天爐專用高壓離心節(jié)能風(fēng)機(jī),可節(jié)電50%~60%,熔化率提高33%左右。
(5)以加熱系統(tǒng)為中心的節(jié)能技術(shù)。鑄造生產(chǎn)中工業(yè)爐窯能耗僅次于熔化設(shè)備,約占總能耗的20%。對(duì)各種加熱爐、烘干爐、退火爐,應(yīng)從爐型結(jié)構(gòu)到燃燒技術(shù)等進(jìn)行技術(shù)改造。采用耐火保溫材料改造現(xiàn)有爐窯,節(jié)能效果顯著。對(duì)燃煤工業(yè)爐的加煤采用機(jī)械加煤比手工加煤節(jié)能20%左右。將燃煤的砂型、砂芯烘干爐改為明火反燒法,可節(jié)煤15%~30%。對(duì)型芯烘干爐采用遠(yuǎn)紅外干燥技術(shù)可節(jié)電30%~40%。對(duì)大型鑄件采用振動(dòng)時(shí)效消除應(yīng)力處理比采用熱時(shí)效處理可節(jié)能80%以上。可鍛鑄鐵鋅氣氛快速退火工藝可節(jié)電或降低煤耗50%以上。
(6)以采用先進(jìn)適用造型制芯技術(shù)與裝備為中心的節(jié)能技術(shù)。目前,國(guó)內(nèi)幾種造型工藝的能耗比例分別為濕型1,自硬砂1.2—1.4,黏土干砂3.5。黏土干砂型能耗最高,應(yīng)予以淘汰。濕型能耗最低,且適應(yīng)性強(qiáng),這是濕型仍大量采用的原因之一。應(yīng)根據(jù)鑄件品質(zhì)要求、鑄件特點(diǎn)來(lái)選用先進(jìn)的高壓、靜壓、射壓、氣沖造型工藝和設(shè)備,以及應(yīng)用自硬砂技術(shù)、消失模鑄造技術(shù)和特種鑄造技術(shù)。用樹脂自硬砂、水玻璃有機(jī)酯自硬砂和VRH法造型制芯工藝代替黏土干型。可提高鑄件尺寸精度和降低表面粗糙度,提高鑄件質(zhì)量,降低能耗。特種鑄造工藝與普通黏土砂相比,鑄件尺寸精度為2~4級(jí),表面粗糙度為1~3級(jí),質(zhì)量減輕10%~30%,加工余量減少5%以上,鑄件廢品率也大大降低,綜合節(jié)能效果顯著。
鑄件合格率每提高1%,每噸鐵水可多生產(chǎn)8~10鑄件,相當(dāng)于節(jié)煤5~7kg。鑄件廢品率每降低1%,能耗就降低1.25%。鑄件質(zhì)量每降低1%,能耗就降低1.01%。由此可見,采用先進(jìn)工藝技術(shù)與裝備,提高鑄件質(zhì)量,降低鑄造廢品率是提高能源利用率,降低能耗的一條重要途徑。
(7)推廣低應(yīng)力鑄鐵、鑄態(tài)球鐵等技術(shù)。我國(guó)用于灰鑄鐵件熱時(shí)效的能耗每噸鑄件為40—100kg標(biāo)準(zhǔn)煤,用于球墨鑄鐵件退火、正火的能耗每噸鑄件為100~180kg標(biāo)準(zhǔn)煤。除少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)鑄件不用熱時(shí)效工藝外,大多生產(chǎn)這類鑄件的企業(yè)仍采用熱時(shí)效工藝消除應(yīng)力,這是我國(guó)鑄造行業(yè)能耗居高不下的原因之一。推廣使用薄壁高強(qiáng)度灰鑄鐵件生產(chǎn)技術(shù)和高硅碳鑄鐵件生產(chǎn)技術(shù),生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的缸體、缸蓋和機(jī)床床身等鑄件,可獲得不用熱時(shí)效工藝的低應(yīng)力鑄鐵件,達(dá)到節(jié)能目的。我國(guó)球墨鑄鐵件中高韌性鐵素體球鐵和高強(qiáng)度珠光體球鐵占有很大的比重,通常是采用退火、正火處理。采用鑄態(tài)球墨鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)省去了退火、正火處理工序,節(jié)約能源,避免了因高溫處理而帶來(lái)的鑄件變形、氧化等缺陷。采用球鐵無(wú)冒口鑄造工藝,可提高工藝出品率10%~30%,降低能耗也很顯著。例如,2003年中國(guó)鑄件總產(chǎn)量為1987萬(wàn)t,其中灰鑄鐵件為1049萬(wàn)t,球墨鑄鐵件為470萬(wàn)t,因此,推廣應(yīng)用低應(yīng)力鑄鐵件、鑄態(tài)球墨鑄鐵件和球鐵無(wú)冒口鑄造技術(shù),對(duì)于全行業(yè)的節(jié)能降耗具有重要的意義。鑄鋼件采用保溫冒口、保溫補(bǔ)貼,可使工藝出晶率由60%提高到80%。
(8)推廣沖天爐廢氣利用和余熱回收技術(shù)。目前,我國(guó)90%的鑄鐵是用沖天爐熔煉生產(chǎn)的,這種狀況仍將保持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。鑄造行業(yè)的余熱利用主要集中在沖天爐上。沖天爐熔煉時(shí)排出大量的煙氣,煙氣中含有可燃性碳粒和可燃性氣體,既造成環(huán)境污染,又浪費(fèi)大量的熱能。沖天爐熔煉時(shí)除38%~43%的有效熱量用于熔煉外,煙氣帶走的熱量為7%~16%,不完全燃燒熱量(可燃性氣體)為20%~25%,固體不完全燃燒熱量為3%~5%。這些熱量占30%~45%。由此可見,沖天爐熔煉的余熱利用潛力很大。我國(guó)沖天爐的余熱利用絕大多數(shù)是利用密筋爐膽預(yù)熱鼓風(fēng),熱風(fēng)溫度為200℃左右,余熱利用率低。近些年來(lái),有部分企業(yè)使用長(zhǎng)爐齡連續(xù)作業(yè)熱風(fēng)沖天爐,充分利用了廢氣的余熱和可燃燒碳粒及可燃燒性氣體再燃燒的熱量,使熱風(fēng)溫度達(dá)600~800℃,沖天爐鐵水溫度達(dá)1500~1550℃,熔化效率提高45%,既達(dá)到節(jié)能、提高鐵水質(zhì)量的目的,又實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)的要求。
(9)開發(fā)先進(jìn)技術(shù)。日本鑄造業(yè)通過對(duì)鑄造設(shè)備、鑄造材料、鑄造工藝的改進(jìn),使鑄造企業(yè)節(jié)能降耗,并對(duì)環(huán)境污染降到最低。例如:改造后的沖天爐使用變頻控制,增加除塵裝置,使耗費(fèi)的電力減少一半,60%的排放熱量循環(huán)利用,廢氣排放可達(dá)到任何國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。重新改造后的節(jié)能造型機(jī),由于采用了高頻振動(dòng),所需的能量?jī)H為油壓式造型機(jī)的10%。消失模鑄造在生產(chǎn)凈尺寸鑄件上有優(yōu)勢(shì),造成的污染極少,有利于環(huán)境保護(hù),被稱為綠色鑄造工藝。
利用太陽(yáng)能處理鋁精煉時(shí)的浮渣及鑄造用砂,可以較大程度地節(jié)約能源消耗。而這種處理所利用的主要設(shè)備是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)的直接加熱的干燥爐。在德國(guó)科隆DLR,利用太陽(yáng)能加熱處理固體廢物的生產(chǎn)過程已經(jīng)在商業(yè)范圍內(nèi)發(fā)展,并且應(yīng)用到了鋁廢料的重熔,避免了傳統(tǒng)的處理方式,需要消耗大量的能量導(dǎo)致成本較高,使很多企業(yè)將這些廢料堆積起來(lái)。
責(zé)任編輯:繼電保護(hù)
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