浅议耐磨铸件生产企业的节能降耗措施
浅议耐磨铸件生产企业的节能降耗措施
陈宗明＊高杰
安徽省凤形耐磨材料股份有限公司
安徽省宁国市 242300
摘要：铸造行业是机械装备工业的耗能大户。能耗高、能源利用率低、污染严重、经济效益差等因素已经制约了铸造行业的发展。如何合理利用能源，抓好节能降耗工作是铸造企业共同努力的目标。本文简要介绍了安徽省凤形耐磨材料股份有限公司近几年来大力推行循环经济，实施清洁化生产，努力节能降耗的具体做法，以供耐磨铸件生产企业参考。
关键词：耐磨铸件节能降耗措施
耐磨铸件是金属铸造件的一个重要分类，品种繁多，广泛应用于水泥建材、冶金选矿、能源火电、交通运输、工程机械等诸多行业。
铸造行业是机械装备工业的耗能大户。能耗高、能源利用率低、污染严重、经济效益差等因素已经制约了铸造行业的发展。据统计，在能源消耗结构中，机械产品消耗的能源约占全国总能源的65％。而铸造行业则占机械工业总耗能的25％～30％，能源平均利用率仅为17％。我国每生产1吨合格铸件的能耗为780—830公斤标准煤，是发达国家的两倍还多。因此，如何合理利用能源，抓好节能降耗工作是铸造企业共同努力的目标。
近几年来，安徽省凤形耐磨材料股份有限公司大力推行循环经济，实施清洁化生产，努力节能降耗，取得较为显著的成效。根据安徽省能源利用监测中心《重点用能企业节能监测报告》中提供的数据，凤形公司2008年吨产品综合能耗432公斤标准煤（当量值），为全国吨铸件综合能耗的52％（2008年全国吨铸件综合能耗为830 公斤标准煤），已接近日本（334公斤）、美国（364公斤）及德国（356公斤）主要工业化国家的水平。下面简要介绍一下安徽省凤形耐磨材料股份有限公司在节能、降耗、减排方面的具体做法，以供业内同类企业参考。
1. 对铸造用砂进行再生处理、循环利用，以节约资源、保护环境，降低铸件的生产成本；
旧砂再生是降低铸件成本，减少环境污染和节约资源的一项重要措施。尤其随着环保立法的不断完善、优质资源的日趋减少和运输费用的大幅提高，旧砂再生一直是铸造企业和铸造工作者关注研究的重要课题之一。
陈宗明：（1940-），男，高级工程师，安徽省宁国市人。现任安徽省凤形耐磨材料股份有限公司董事长兼总工程师，联系电话0563-*******，电子邮箱ahfx@https://www.wendangku.net/doc/a312601593.html,
凤形公司的耐磨铸件生产采用金属模覆砂工艺和机械化铸造生产线，其中树脂型覆膜砂的年用量近3万吨。一般情况下，树脂型覆膜砂只能使用一次即变成了废物，既消费了有限的宝贵资源，又污染了厂区环境，也使铸件生产成本显著增加。
公司在分析国内外覆膜砂热法再生技术和装置的基础上，对其关键设备——沸腾式焙烧炉的热源进行创新。即通过对覆膜砂热法再生工艺及设备的研究、改造和试验，成功地把煤气发生炉生产的低压热煤气作为沸腾式焙烧炉的热源，取代煤炭、柴油用于覆膜砂的热法再生，节能效果十分明显。
现在，公司使用的覆膜砂全部自制，旧砂也全部再生后重复使用，再生率超过85％。再生后的旧砂减少了结晶水，改善了角形系数，达到相变砂的水平，进一步提高了耐磨铸件的产品质量。
同时，公司所有的VRH造型线、DISA造型线使用的型砂也全部再生循环利用，全公司实现了固体废物的零排放，仅此一项，每年可创造1800多万元的经济效益，还彻底解决了废砂堆放难题，其收效相当显著。
2、对废钢进行预处理，尽量采用清洁的原辅材料；
目前国内绝大多数耐磨铸件生产厂家都是采用废钢作为主要原材料，亦采用中频电炉作为主要熔炼设备。根据耐磨铸件生产能源消耗分析，熔炼工序的能耗要占70%以上，因此熔炼工序的节能措施确为降耗减排工作的重要抓手。
耐磨铸件生产采用的原材料主要是废钢，而收购进厂的废钢除尺寸规格杂乱外，还程度不同地混杂有油污、氧化皮、灰尘、塑料、皮革、纤维等非金属杂质。如不经过处理就直接入炉熔化，势必增加熔化及造渣时间，增大电能的消耗。尤其是有些企业为了降低生产成本，大量采用废钢屑和废铁屑代替废钢。这种废钢铁屑中的杂物最多可达10%以上。如把这些废物杂物也直接入炉熔炼，一则降低出铁率，减少铁水产量，增加渣量，二来也增加熔炼时间与电耗。如果非金属杂质达到10%，熔炼耗电量也将增加10%，也就是每吨铁水的电耗增加近70-75KWh。再加上出铁率减少，铁水成分难以控制，熔炼及造渣时间延长，炉衬寿命降低，熔炼产生的废气量增加，不仅增加了能耗，还恶化了生产环境和加大了工人的劳动强度，同时还影响到铁水的产率及品质。
为此，凤形公司对大部分入炉废钢进行预处理，除对废钢进行分类和切割，以便于存储、运输及加料外，并对废钢进行除锈除油，剔除其中的非金属杂质。经严格分类、切割和清理非金属夹杂后的废钢，入炉熔炼时有利于铁水控制、减少造渣量及烟气，从而缩短熔炼时间，减低吨铁水能耗，提高铁水质量。根据《铸造车间设计手册》提供的数据，采用1吨的中频电炉熔炼，处理后的废钢比未处理废钢的
熔炼时间可缩短5分钟，相当于吨废钢节电量为3.5 公斤标准煤。目前凤形公司年处理废钢量已达5万吨，节能折合175吨标准煤，以年产7.5万吨耐磨铸件计，吨耐磨铸件可节能2.33公斤标准煤。
3、新增节能型变压器和功率因数自动补偿器，提高功率因数，改善供电质量；
凤形公司为当地的用电大户，自有主变电站。电网输入端高压为35KV，通过两台变压器一级降压至10KV，用电车间电压为380-750V。为节能降耗及提高厂区供电质量，公司投资近百万元，新增两台S9系列1.25万KVA和1.0KVA节能型变压器和两台TBBF10-3750/3×1250-AK功率因数自动补偿器，此项措施可将功率因数自先前的0.88-0.92提高至现在的0.96以上。加上供电部门的奖励，年节电20多万元。
4、及时淘汰高能耗、高污染的落后设备与工艺，采用先进的节能型工业炉（熔炼炉、热处理炉）和机电设备，在中频电炉的配电控制系统上增加无功补偿兼滤波装置；
从理论上讲，中频电炉功率配小一点适合我国电能紧缺的国情，但实际上也是导致中频电炉熔化率低、耗电量高的主要原因，因此现在很多耐磨铸件生产企业已经改变中频电炉功率配置，使吨铁水熔炼电耗降到750℃以下，熔炼时间控制在70分钟以内。在中频电炉的配电控制上增加无功补偿兼滤波装置，可以减少无功功率，既降低能耗，节约电费，还减少电网的线损。鉴于此，凤形公司主动淘汰了国家明令禁止的各类高能耗电炉及变压器，仅此一项，每年可节电近500万KWH。
传统中频电炉经上述技术改造后，熔化每吨铁水的节电量约50KWh左右。我公司2008年度耐磨铸件产量为70553吨，平均工艺出品率为0.71，即年度熔化铁水总量99370吨，据此计算年节电量为4968500KWh，折标煤619吨。
5、热处理工序的节能降耗措施；
为了充分提高耐磨铸件的力学性能,要对耐磨铸件进行适当的热处理,而铸件热处理工序中所使用的各种高温加热炉是高耗能设备,当然也是耐磨铸件生产节能降耗的重点。
国内耐磨铸件企业使用的各种高温加热炉根据生产方式分为间歇式与连续式，以用能类型分为电阻炉、燃气炉、燃油炉和燃煤炉，炉衬分耐火砖和耐火纤维两大类。如果加热炉直接燃煤，炉衬又是耐火砖型，且间断式生产，加料、出料手工操作，则炉体热损失大，热效率低下，加热炉的能耗较高。安徽省凤形耐磨材料股份有限公司在热处理工序中采取的节能降耗措施有以下几个方面：
①加热炉采用推杆式连续燃气炉，机械化连续加料、出料，连续生产效率高；
②采用热发生炉煤气和节能型平焰烧嘴，与直接燃煤相比热效率提高近18％；
③炉衬全部采用耐火纤维，尽可能减少炉体的蓄热量及散热量，显著提高加
热炉的热工效率；
④炉温采取PCL全自动控制，合理分配煤气消耗，准确控制炉内温度，满足
不同铸件的温控需求；
⑤为加热炉安装余热回收装置，尽量回收高温炉气的显热，降低外排烟气的
温度，减少碳排放；
公司的5条推杆式热处理炉已全部采用空气换热器回收高温烟气的余热，并将助燃空气预热到250-300℃，可以降低能耗10%，相应减少无烟煤耗量20kg，节电2kwh。按照产量75000吨/年计算，采用空气换热器后可节能折合标准煤1132.5吨，折合吨磨球能耗降低15.1公斤标准煤。
目前，安徽省凤形耐磨材料股份有限公司已在热处理工序中全部实施了以上节能降耗措施，年节能效益近500万元。
6、厂区用水采取亏水闭路循环，循环利用率为100%，雨水收集处理后作为工业用水的补充；
随着水资源的日益匮乏，公司将水资源视为企业发展的战略资源，努力把节约用水与降低成本、环境保护及企业的可持续发展紧密结合起来，加大节水设施的投入，对外排水进行充分回收，提高水的重复利用率。公司自筹580万资金建立的厂区循环水系统，不仅回收利用循环水，而且把雨水也收集处理后利用。厂区循环水经循环水管网系统回收到循环水池，通过油、水分离装置，絮凝处理，沉淀后成为中水，再经泵站压送至各个用水点，反复循环，实现废水零排放。据统计，每年节水量近200万吨。
7、努力提高铸件生产的机械化、自动化水平，大幅度提高生产效率和产品质量；
安徽省凤形耐磨材料股份有限公司作为亚洲最大的耐磨铸件生产企业，年产各类耐磨铸件近八万吨。若采取手工生产模式，不但难以完成之高的产量，更无法提高工艺出品率和保证产品质量。公司通过多年不懈的努力，研发出国际一流的金属模覆砂铸球生产线、在线恒温浇铸装置以及油介质淬火工艺。在线恒温浇铸装置可有效控制铁液浇注速度，有效平衡熔化和造型工序间的生产节拍，有效避免浇注时的熔渣和杂物进入铸型，有效克服人为因素对铸件质量的影响，有利于节约铁水，提高工艺出品率。金属模覆砂铸球生产线及油介质淬火工艺则显著提高了耐磨铸件的生产效率与产品质量。
特别是自主研发的金属型覆砂铸球机械化生产线和新型专用模具组合，节能效
果显著，工艺出品率比较如下表：
工艺出品率比较表
由于工艺出品率的提高，同样的铁水将生产更多的铸件。铸件合格率每提高l％，相当于节煤5～7kg。铸件废品率每降低l％能耗就降低1.25％。由此可见，采用先进的工艺技术与装备，提高生产效率和铸件质量是节能降耗的重要途径。
若采用手工模具的工艺出品率（平均66％）计算，生产八万吨耐磨铸件需铁水量12.12万吨，而采用机用模具的工艺出品率（平均71％）计算则需铁水量11.27万吨，将减少铁水熔化量为8500吨。根据每吨铁水耗能750KWh计算，则年节约电量为637万KWh，折合标煤7834吨，折合吨磨球减少能耗98公斤标煤。
另外，公司利用多项核心专利技术研制的新一代高铬合金耐磨铸球--“凤形一号”，其硬度高达HRc64-66,冲击值≥4.0J/㎝2，落球试验次数≥15000。与现行国家标准及行业标准的普通高铬磨球相比，“凤形一号”磨球的硬度提高14％，落球次数提高87％，破碎率降低50％。具有优异的抗磨性能和抗冲击能力，使用过程中不失园，破碎率也极低；
据不完全统计，2008年全国共消耗磨球近200万吨，如全部采用“凤形一号”磨球，则年节约铸造磨球50万吨，可为用户、为社会创造了巨大的经济效益。而生产这50万吨磨球，该消耗多少能源、原辅材料及人力、物流资源！
2008年全国水泥产量13.7亿吨，若全部采用“凤形一号”磨球，每吨水泥可节约0.23元，能为国家节约资金3.15亿元。2008年全国选矿量已达50亿吨，若全部采用“凤形一号”产品，按每吨原矿节约1.47元计算，可为国家节约资金73.5亿元。以此可以肯定的说，提高产品质量是最有效、最显著的节能降耗！
近几年来，安徽省凤形耐磨材料股份有限公司在节能降耗方面取得为显著的成效，究其因是公司领导对节能降耗工作的高度重视，不断强化和优化企业的能源管理工作。
一是对每道生产工序按较为先进的水平制定能源消耗定额,完善能源计量装置,制定奖惩制度,严格考核,对照奖惩制度与考核结果如实兑现，让节能降耗指标落实到每个职工的身上。
二是加强能源管理力度。公司建立健全了节能管理体系及机构，成立能源管理
委员会及节水、节电领导小组，充分发挥三级能源管理网的作用，将节能降耗贯彻到生产的全过程；定期对耗能设备进行节能监测，了解设备运行及耗能状况，根据监测结果，制定出设备节能整改方案。
在日趋激烈的全球化市场竞争中，产品的不断开发固然重要，但要想在市场经济的大潮中占有一席之地，必须依靠节能降耗，实施低成本战略。节能降耗是企业发展的根本大计，是加强企业竞争能力，提高企业经济效益，加速企业发展的重要途径。
二○○九年九月，国务院办公厅印发了《2009年节能减排工作安排》，同时国家发改委办公厅也印发了《重点用能单位节能管理办法》。两份文件均强调：2009年是实现“十一五”节能减排目标具有决定性意义的一年，各地区、各部门要进一步统一思想，充分认识节能减排工作的重要性和艰巨性，增强紧迫感和责任感，以科学发展观为指导，在保持经济平稳较快增长中坚持节能减排不动摇，继续把节能减排作为调整经济结构、转变发展方式的重要抓手，作为应对国际金融危机，扩内需、保增长、调结构的重要内容，作为减缓和适应全球气候变化、促进人类可持续发展的重要举措，全面落实各项节能减排政策措施，进一步加大工作力度，务求取得更大成效，确保节能减排目标完成进度与“十一五”规划实施进度同步。
节能降耗是一项长期而又艰巨的任务，对于我国数量众多的耐磨铸件生产企业来说不仅是企业社会责任感的体现，更是对耐磨铸件企业综合实力的检验，是未来耐磨铸件技术发展的方向。但耐磨铸件的节能也不是单纯的减少能源消耗，而是以提高铸件质量，降低废品率、减少资源消耗、提高综合经济效益为中心的节能，只有在保证提高铸件质量、降低废品率、减少消耗的前提下才是最大的节能。因此，耐磨铸件生产企业应不断地用高新技术和先进的适用技术改造传统产业，严格限制或及时淘汰高耗能、高耗水、高污染和浪费资源的工艺、技术和设备，为使我国早日由“铸造大国”转变为“铸造强国”、全面建设节约、小康、和谐的社会做出积极贡献。
参考资料：
1、《我国铸造企业的长远发展思路与措施》国家发改委、中国铸造协会2008-01
2、《2009年节能减排工作安排》国务院办公厅2009-09
3、《重点用能单位节能管理办法（修订稿）》国家发改委办公厅2009-09
4、《重点用能企业节能监测报告》安徽省能源利用监测中心2008-11