纸厂设备节能问题研究论文

机械制造热处理节能面临问题及改善措施论文

热处理是机械制造必不可缺的一道工艺，尤其是对钢铁等金属材料的热处理是现代制造技术的关键所在，主要作用是通过加热、保温和冷却三个过程使材料的强塑性得以提高。由于在这三个过程中要使材料表面或内部的金相组织结构发生变化，因而热处理三道工序能耗较大。据相关调查显示，我国目前热处理电阻炉的总容量较欧盟相比要高出50万kw，但产值却远不及欧盟。由此可见，优化制造工业中热处理节能业已成为当前热处理工艺不可忽视的重要工作。

一、我国热处理生产现状

（一）热处理能耗规模

热处理作为机械制造必不可少的重要工艺，是机械制造行业中生产规模较大的产业。截至“十一五”期末调查结果显示，我国共有各类热处理相关生产厂、车间约18000家，实现装机容量1500万kW，年生产能力突破4500万吨，同时年耗总量也高达230亿度，约占我国机械制造业年消耗总电量的三分之一，由此可见，热处理能耗高是我国机械制造业较为突出的特点，而且具有极大的节能降耗空间和潜力。

（二）热处理主要污染物类型及来源

热处理不仅是我国机械制造业中的耗能大户，还是环境污染大户。同样根据“十一五”期末的有关调查显示，目前我国是世界第二耗能大户，年能耗约为14．2亿吨标煤，尤其是单位产品能耗较发达国家高出20%～60%，这说明我国热处理效率水平不高，热处理过程中能耗损失较大，因而产生的环境污染物业相对更高一些，而这些污染物主要来源于加热、淬火冷却、表面处理三大工序，已经严重威胁到人类健康和社会环境。

二、我国热处理节能面临的最主要问题

从我国热处理生产现状中可以得知，高能耗和重污染已经成为我国热处理的突出特点，而且也是我国热处理节能需要解决的'两大难题。其归根结底是由于我国热处理技术水平不高所造成的，突出表现为如下两点：

（一）热处理设备能耗大，能源利用率低

目前我国热处理设备升级换代速度较慢，30年间我国热处理单位能耗仅下降了600 kW·h/t，降至1000 kW·h/t的平均水平，其中大中型企业节能效果稍好一些，基本控制在500～800 kW·h/t，但较发达国家300～450 kW·h/t的平均单位能耗相比仍有不小差距，约为发达国家的2～3倍。

（二）少无氧化热处理设备应用率低，污染和资源浪费严重

不仅如此，由于设备更新换代速度较慢，我国目前无氧化热处理设备应用没有普及。截至“十一五”期末，我国机械制造行业少无氧化热处理设备应用率仅为30%，而制造业发达国家少无氧化热处理应用率则高达80%～90%。由此可见，我国热处理工艺仍以燃烧加热为主，致使燃烧所产生的碳黑、烟尘以及大量的CO2、残氨等废气造成了严重的环境污染。此外，通常热处理燃烧造成的金属氧化烧损约为金属本体重量的3%，加上钢材表面脱碳处理所浪费掉的钢材，每年超过百万吨，造成了极大的浪费。

三、优化热处理节能的措施

尽管造成我国热处理高能耗、重污染主要是由于技术水平所引起的，但是笔者认为优化热处理节能并不单单限于提高技术水平，还需要提高企业管理能力。

（一）优化热处理节能的管理措施

管理是企业发展的根本，更是技术革新的基础。如果管理不到位，那么即使有再先进的技术和工艺，也会因人为操作因素导致技术水平不能得到全部发挥。而优化热处理节能的管理首要工作就是要建立完善的节能体系，制定现代热处理企业制度、生产管理制度、横班效益考核等制度，做到有“法”可依，既能够通过严格控制热平衡参数等热处理操作来控制能源消耗流向，又能够通过考核奖惩措施调动员工节能降耗的积极性。此外，还要举办以节约电、煤、气、水和油为主旨的“五小成果”技改活动，对做出贡献的员工给予精神和物质奖励，鼓励员工就进行科技革新。

（二）应用新技术和新能源实现节能降耗

1. 应用新能源，使用清洁能源作为燃料

鉴于目前我国仍以燃烧作为热处理加热的主要方式并且短期内难以改变的现状。应当尽量在燃烧过程中应用清洁能源作为燃料，以新能源代替污染较大的煤燃料。基于此，可考虑选用天然气作为燃料，在通常技术条件下，其热效率可达50．5%，较煤电热效率高出近1倍。热处理炉除直接燃烧可获得至少30%的热效率外，烟道气废热还可用于预热燃烧，空气、回火炉的加热、清洗液和淬火油的加热以及其他生活用途，使绝对的热利用率可达到80%以上，具有节能环保双重优势。

2.加强科技研发，试验和推广节能新设备和新工艺

开发新工艺加强热处理节能理论的研究，试验和推广节能新设备和新工艺，尽量采用节能新技术。同时还必须估量实现该技术的代价.即要综合考虑以下几方面的因素:(l)从零件和整机的实际工作条件出发，制定合理的热处理工艺。技术要求该高的就高，不该高的不要盲目求高，工艺要和零件的功能、重要性密切结合;(2)根据具体零件和材料，尽量选用先进的热处理技术，提升少无氧化加热设备的应用率，以获得优质、节能、高效率的经济效果，并充分挖掘材料性能特点。

3.采用新技术改善热处理生产环境

从上文分析可知，目前我国热处理加热仍然采取燃烧的方式，并用油冷的方式进行换热冷却，对环境造成了巨大污染，需要采用清洁、节能的热处理技术加以替代。目前可采用的新技术有如下几种。

（1）真空加热处理技术

真空加热是一种在低于或者等于10-5负压空间内对热处理件加热的方法。采取真空加热技术既能够避免燃烧给热处理件带来的氧化和脱碳，又能够在真空渗碳或碳氮共渗以后进行高压气淬，进而使热处理加热效率和性能都得到提升。据调查，目前发达国家真空热处理技术应用率可达20%左右，而我国还不足5%，因而提升真空热处理技术的使用率是当前改善热处理效率的重要途径之一。

（2）离子渗氮和离子渗碳技术

离子渗氮和离子渗碳是将置于低压容器内的工件在辉光放电的作用下，带电粒子轰击工件表面，使其温度升高，实现所需原子渗人表层的化学热处理方法。与常规的化学热处理相比，特点是渗速快、工件变形小、易控制，热效率高、节约能源，而且无烟雾、废气污染。

（3）感应加热热处理技术

感应加热是利用电磁感应的原理，使工件表面产生涡流而被加热。其特点是加热速度快、易控制、工件表面氧化和脱碳少、节约能源、污染少。

（4）激光束、电子束、离子束表面技术

该技术主要包括表面淬火、重熔、涂层，主要依靠高能束对热处理件表面进行快速加热进而实现热处理，较燃烧加热相比该技术不会产生烟尘等污染，是一种十分清洁环保的技术。

（5）热处理的CAD技术

当今时代已经进入到信息时代，随着IT技术的不断发展，利用现代化信息技术来实现热处理节能也原来越被广泛应用。CAD技术就是其中一种，它可以通过计算机模拟热处理工艺流程来控制淬火剂和淬火方法的使用，实现二者最优化配置，加快渗碳过程，减少废气排放量。不仅如此，智能CAD技术还可以利用不断开发的先进计算方法例如三维温度场等来回收利用热处理的余热，减少能量的损耗，是绿色节能和清洁生产的重要技术。

总而言之，改善我国目前热处理能耗高、污染重的现状，就必须从优化节能管理和应用新技术、新能源两大方面入手，在规范、严格管理的基础上采取各项技术措施，才能有效提升热处理节能水平。

参考文献

[1]廖波,肖福仁.热处理节能与环保技术进展[J].金属热处理,2009年第01期

[2]葛欣.金属材料热处理节能新技术的应用[J].中国高新技术企业，2011年第33期

节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。 我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。节能减排的形势当前，实现节能减排目标面临的形势十分严峻。去年以来，全国上下加强了节能减排工作，国务院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能减排的一系列政策措施，各地区、各部门相继做出了工作部署，节能减排工作取得了积极进展。但是，去年全国没有实现年初确定的节能降耗和污染减排的目标，加大了“十一五”后四年节能减排工作的难度。更为严峻的是，今年一季度，工业特别是高耗能、高污染行业增长过快，占全国工业能耗和二氧化硫排放近70％的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等六大行业增长20．6％，同比加快6．6个百分点。与此同时，各方面工作仍存在认识不到位、责任不明确、措施不配套、政策不完善、投入不落实、协调不得力等问题。这种状况如不及时扭转，不仅今年节能减排工作难以取得明显进展，“十一五”节能减排的总体目标也将难以实现。节能减排的意义我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要，是我们应该承担的责任。节能减排的着手点一要加快产业结构调整。要大力发展第三产业，以专业化分工和提高社会效率为重点，积极发展生产性服务业；以满足人们需求和方便群众生活为中心，提升发展生活性服务业；要大力发展高技术产业，坚持走新型工业化道路，促进传统产业升级，提高高技术产业在工业中的比重。要积极实施“腾笼换鸟”战略，加快淘汰落后生产能力、工艺、技术和设备；对不按期淘汰的企业，要依法责令其停产或予以关闭。二要大力发展循环经济。要按照循环经济理念，加快园区生态化改造，推进生态农业园区建设，构建跨产业生态链，推进行业间废物循环。要推进企业清洁生产，从源头减少废物的产生，实现由末端治理向污染预防和生产全过程控制转变，促进企业能源消费、工业固体废弃物、包装废弃物的减量化与资源化利用，控制和减少污染物排放，提高资源利用效率。三要强化技术创新。要组织培育科技创新型企业，提高区域自主创新能力。加强与科研院校合作，构建技术研发服务平台，着力抓好技术标准示范企业建设。要围绕资源高效循环利用，积极开展替代技术、减量技术、再利用技术、资源化技术、系统化技术等关键技术研究，突破制约循环经济发展的技术瓶颈。四要加强组织领导，健全考核机制。要成立发展循环经济建设节约型社会工作机构，研究制定发展循环经济建设节约型社会的各项政策措施。要设立发展循环经济建设节约型社会专项资金，重点扶持循环经济发展项目、节能降耗活动、减量减排技术创新补助等。要把万元生产总值、化学需氧量和二氧化硫排放总量纳入国民经济和社会发展年度计划；要建立健全能源节约和环境保护的保障机制，将降耗减排指标纳入政府目标责任和干部考核体系。节能减排的措施1.首先控制增量，调整和优化结构。要控制高耗能、高污染行业过快增长，加快淘汰落后生产能力，完善促进产业结构调整的政策措施，积极推进能源结构调整，促进服务业和高技术产业加快发展。2.加大投入，全面实施重点工程。加快实施十大重点节能工程。实施水资源节约项目。加快水污染治理工程建设。推动燃煤电厂二氧化硫治理。多渠道筹措节能减排资金。3.创新模式，加快发展循环经济。深化循环经济试点，推进资源综合利用，推进垃圾资源化利用，全面推进清洁生产。4.依靠科技，加快技术开发和推广。加快节能减排技术研发，加快节能减排技术产业化示范和推广，加快建立节能减排技术服务体系，推进环保产业健康发展，加强国际交流合作。5.夯实基础，强化节能减排管理。建立政府节能减排工作问责制，建立和完善节能减排指标体系、监测体系和考核体系。6.健全法制，加大监督检查执法力度。完善节能和环保标准，开展节能减排专项执法检查。7.完善政策，形成激励和约束机制。积极稳妥推进资源性产品价格改革，完善有利于节能减排的财政政策，实行有利于节能减排的税收政策。8.加强宣传，提高全民节约意识。组织好每年一度的全国节能宣传周、全国城市节水宣传周及世界环境日、地球日、水宣传日活动。把节约资源和保护环境理念渗透在各级各类的学校教育教学中，从小培养儿童的节约意识。9.政府带头，发挥节能表率作用。在节能减排工作中，中央政府将率先垂范。今年全国要推广高效节能产品5000万支，中央国家机关将率先更换节能灯。节能减排和我们的生活一些简单易行的改变，就可以减少能源的消耗。例如，离家较近的上班族可以骑自行车上下班而不是开车；短途旅行选择火车而不搭乘飞机；在不需要继续充电时，随手从插座上拔掉充电器；如果一个小时之内不使用电脑，顺手关上主机和显示器；每天洗澡时用淋浴代替盆浴，每人全年可以减少约吨二氧化碳的排放……我们还可以根据不同的环境、地点，进行适当的调整。一、居家1.照明用电注意随手关灯。使用高效节能灯泡。美国的能源部门估计，单单使用高效节能灯泡代替传统电灯泡，就能避免四亿吨二氧化碳被释放。节能灯最好不要短时间内开关，有资料说节能灯其实在开关时是最耗电的。白天可以干完的事不留着晚上做，洗衣服、写作业在天黑之前做完。早睡早起有利于身体健康，又环保节能。2.低碳烹调法尽量节约厨房里的能源。食用油在加热时产生致癌物，并造成油烟污染居室环境。减少煎炒烹炸的菜肴，多煮食蔬菜。不要把饭锅和水壶装得太满，否则煮沸后溢出汤水，既浪费能源，又容易扑灭灶火，引发燃气泄漏。调整火苗的燃烧范围，使其不超过锅底外缘，取得最佳加热效果。如果锅小火大的话，火苗烧在锅底四周只会白白消耗燃气。自家煮饭炒菜，量足够吃就好，不多炒。路上看到被人丢弃的食物，可以捡起来喂野狗、野猫和小鸟等小动物。变质的饭菜可以埋在地里做肥料。3.节水妙招淘米水是很好的去污剂，可以留下来洗碗或者浇花。沾了油的锅和盘子要先用用过的餐巾纸擦干净，洗起来既节水省时，又可少用洗涤剂，减少水污染。冲洗衣服时，可以加入少量肥皂粉，因为洗衣粉遇到肥皂会减少很多泡沫，既省水又节约清洗时间。洗脸、洗手用小脸盆接住水，然后倒进大桶收集起来。洗手、洗澡、洗衣、洗菜的水和较干净的洗碗水，都可以收集起来洗抹布、擦地板、冲马桶。4.爱惜衣物之道穿衣以大方、简洁、庄重为美，加少量的时尚即可。相比那些时尚的服饰，传统衣着的保鲜度和耐用性更好。外出时穿的正式服装和家居服分开，回家就换上宽松舒适的家居服，可以延长正装的寿命。吃饭、走路时注意照管衣服，避免溅上油污和泥渍。做饭、干活时穿上围裙或劳动服，保护衣服不被损污。洗头、洗脸时，用毛巾遮护衣领，卷起袖子，避免衣服被水打湿。脱下来的衣服要折叠好，放在衣柜里或者挂进衣橱，不要在外面乱堆乱放，以免落上尘埃杂秽。晚上休息时换上睡衣，既整洁又不损坏衣服。脏衣服洗干净以后，如果有破绽的地方，可以用颜色相近的布块补缀，不要怕丢面子。服装庄重整洁，举止礼貌得体，才真正有威仪、有面子。5.家用电器的节能使用购买洗衣机、电视机或其他电器时，选择可靠的低耗节能产品。电视、电脑不用时及时切断电源，既节约用电又防止插座短路引发火灾的隐患。不用时关掉饮水机的电源。保持冰箱处于无霜状态。6.循环再利用靠循环再利用的方法来减少材料循环使用，可以减少生产新原料的数量，从而降低二氧化碳排放量。例如，纸和卡纸板等有机材料的循环再利用，可以避免从垃圾填埋地释放出来的沼气（一种能引起温室效应的气体，大部分是甲烷）。据统计,回收一吨废纸能生产800千克的再生纸，可以少砍17棵大树，节约一半以上的造纸原料，减少水污染。因此，节约用纸就是保护森林、保护环境。回收塑料及金属制品，一公斤铝的重新利用可以避免十一公斤二氧化碳排放。尽量少消耗铝膜包装的利乐砖包装，以及其他一次性用品。7.节能的健身方式假如所住楼房的楼梯通风采光状况良好，安全设施齐备，可以每天做「爬梯运动」，在节电的同时，健身、健心、健性情一次完成。手洗轻便的衣服，也是一种很好的运动。以站桩的姿势在洗衣池前站定，既锻炼脚力，又可使经常处于紧张状态的腰部和背部放松。双手同时搓洗衣服，节水节电的同时锻炼了手指灵活性和左右脑的协调能力。8.节省取暖和制冷的能源大部分家庭的能源都消耗在取暖和制冷上。只要有效地使用自然通风和避免房间过暖，就能简单地减少10%的费用和二氧化碳排放量。检查阁楼和空心墙隔热材料的质量。冬季检查门和窗边的缝隙是否密闭。夏季天气不算十分炎热时，最好用扇子或电风扇代替空调。使用空调时，不要把温度调得太低。9.可再生能源使用各种可再生能源的技术，能大大地减少我们在使用能源的过程中产生的二氧化碳。太阳能可以加热水和发电。在一些欧洲国家越来越多地采用生物质采暖系统，还有一些新式的小型风力涡轮发电机已经可以供家庭使用。10.垃圾分类处理垃圾分类可以回收宝贵的资源，同时减少填埋和焚烧垃圾所消耗的能源。例如,废纸被直接送到造纸厂，用以生产再生纸；饮料瓶、罐子和塑料等也可以送到相关的工厂，成为再生资源；家用电器可以送到专门的厂家，进行分解回收。家里可以准备不同的垃圾袋，分别收集废纸、塑料、包装盒、厨余垃圾等。每天进行垃圾分类和回收，不仅是我们应尽的责任，也有利于培养孩子爱护环境的习惯和自觉性。11.交流捐赠多余物品将多余或不用的物品集中起来，通过交换和捐赠的办法，达到重复利用的目的。二、在路上1.经济型汽车高能效汽车每公里产生更少二氧化碳。一般说来，汽车重量越大越耗油，产生的二氧化碳越多。与经济型的小汽缸车相比，大型SUV汽车和豪华汽车排放至少两倍以上的二氧化碳。越野型汽车安全系数高，但比较耗油。自动档汽车的动力传递通过液压完成，在工作中会造成动力损失，尤其是在低速行驶或堵车中走走停停时，油耗更大。2.燃料汽油和柴油：环保型的汽油和柴油能提高汽车的性能。它能清洁汽车的引擎，减少引擎的摩擦力，并使燃油能更充分燃烧，从而降低对空气的污染。生物液体燃料：生物液体燃料与传统车用燃料相比，可以潜在地带来二氧化碳减排。中国已经是世界燃料乙醇的第三大生产国和使用国。燃料乙醇在全国9个省的车用燃料市场得以推广和使用。3.明智的旅行先计划好最佳路线再出发。仔细想想你旅行需求。尽量使用公共交通工具。你有想过跟家人和朋友共乘一辆汽车吗？你真的需要飞行吗？可能一个电话会议更节省时间、金钱和降低二氧化碳排放量。4.汽车保养做好汽车的日常养护，确保它能在最佳状态下行使。检察轮胎气压和机油。不需要的时候，把车顶行李架和箱子拆下来，因为这些都会使车子的效率降低超过10%。5.开车时行驶时注意油离配合，保持在经济时速。试验显示，油门踩到底比中速行驶费油2—3倍，所以在行驶中猛刹车、猛起步都是大忌，尽量做到平稳起步。在排队、堵车或等人时，尽量避免发动机空转。发动机空转3分钟的油耗可以让汽车行驶1公里。因此，如果滞留时间超过1分钟，就应该熄火。6.提高出门办事效率除非必需，不单独驾车出门。每次出门之前，把要办的事列出来，争取一口气办完。这样可以减少塞车造成的能源浪费和环境污染。三、购物时1.自备购物袋或重复使用塑料袋购物塑料的原料主要来自不可再生的煤、石油、天然气等矿物能源，节约塑料袋就是节约地球能源。我国每年塑料废弃量超过一百万吨，「用了就扔」的塑料袋不仅造成了资源的巨大浪费，而且使垃圾量剧增。2.购买本地的产品购买本地的产品能减少在产品运输时产生的二氧化碳。例如：根据环境、食品和乡村事务部公布的一份报告，在英国，8%从车子释放的二氧化碳来自运送非本地产品的车辆。3.购买季节性的产品购买季节性的水果和蔬菜能减少温室生长的农作物。很多温室都消耗大量的能源来种植非季节性的产品。一方水土养一方人，本地的食品最适合当地人食用。本地生产的其他商品，维修保养方便且成本低廉。季节性的食品是在最适宜该物种生长的自然生态下成熟的,最富营养，同时也少有各种催生的添加品。而反季节食品不仅价格贵而且营养较少,添加的农药、化肥和催生剂也危害健康。4.减少肉、蛋、奶等动物性食品的采购饲养家畜要消耗掉2/3以上的耕地；地球上人为产生的甲烷中，畜牧业就占16%。肉类的生产、包装、运输和烹饪所消耗的能量比植物性食物要多得多，其对引发地球温室效应所占人类行为的比重高达25%。5.少用一次性制品商场里充斥着一次性用品：一次性餐具、一次性牙刷、一次性签字笔……一次性用品给人们带来了短暂的便利，却给生态环境带来了灾难。它们加快了地球资源的耗竭，所产生的大量垃圾造成环境污染。以一次性筷子为例，我国每年向日本和韩国出口约150万立方米，需要损耗200万平方米的森林资源。6.不要掉进奢侈品的陷阱越时尚的商品，更新换代的速度越快。无论是电子产品还是时髦的服装，商家通过不断地推陈出新，刺激人们的购买欲。那些追求奢侈品消费的「月光族」和「车奴」、「卡奴」，不仅浪费资源，还使自己背上沉重的经济枷锁，究竟是富人还是「负人」，只能冷暖自知。7.过度包装注意购买包装简单的产品。这代表在包装的生产过程中，消耗了较少的能量。减少了送往垃圾填埋地的垃圾，也减少消费者的经济负担。8.使用再循环材料的好处比起用原始材料制造的产品，用再循环材料制造的产品，一般消耗较少的能源。例如：使用回收钢铁来生产所消耗的能源比使用新的钢铁少75%。总之，还有其他节约能源的方法，需要我们举一反三，去落实在生活的方方面面。全球变暖给我们敲响了警钟，地球，正面临巨大的挑战。保护地球，就是保护我们的家。让我们行动起来，抛掉自私自利的陋习，以博大无私的善心、善行，挽救地球家园的命运，维护人类得以继续生存的未来。