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热处理生产能源消耗及环境污染危害分析

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:热处理是冶金、机械行业生产过程的重要组成部分。提高对热处理生产污染问题重要性的认识,进而采取有效的控制和治理措施,才能使其对环境的污染和对生态的危害降低到最低程度。欧美国家热处理平均单位电耗为300~450kW·h/t,而日本各种热处理工艺平均单位电能消耗仅为323kW·h/t。我国的热处理消耗与日本、欧美的能耗指标相比,要多2~3倍。

热处理生产能源消耗及环境污染危害分析

热处理是冶金机械行业生产过程的重要组成部分。众所周知,钢件热处理的奥氏体化(或固溶处理)过程通常在800~1100℃之间进行,高速钢淬火加热需1250~1280℃,铝合金的固溶化处理在500℃以上的温度。所以热处理加热过程中的能耗是非常巨大的。同时热处理又是污染大户,是形成环境污染的不可忽视的方面。迄今为止,诸多不符合清洁生产技术要求的热处理设备、工艺方法和主辅材料仍在普遍使用,热处理生产排出的废气、废水、粉尘、废渣、噪声和电磁辐射都会使作业环境和周围的环境、大气、水质发生污染,危害着人类生态环境。提高对热处理生产污染问题重要性的认识,进而采取有效的控制和治理措施,才能使其对环境的污染和对生态的危害降低到最低程度。

1.热处理设备能耗大,能源利用率低

热处理是通过加热、保温、冷却来改变零件的内部组织,从而达到改变其使用性能的目的。热处理用电量约占机械制造业总用电量的25%~30%,是制造业中的耗能大户。全国热处理的平均单位电耗虽已由1978年的约1600kW·h/t下降到1000kW·h/t,主要工业城市及大中型企业约为500~800kW·h/t,但和工业发达国家的水平相比,还存在着相当大的差距。欧美国家热处理平均单位电耗为300~450kW·h/t,而日本各种热处理工艺平均单位电能消耗仅为323kW·h/t。我国的热处理消耗与日本、欧美的能耗指标相比,要多2~3倍。造成这种状况的原因主要有:

1)设备负荷率低。目前普遍存在大马拉小车的现象,在装不满炉的条件下生产,由此造成的电能浪费估计在40%以上。

2)设备的有效利用率低。由于生产组织不当,加热设备不能连续工作,大量的时间和电能消耗在炉子升温上。

3)加热设备的热损失大。炉衬蓄热量大,绝热效果差,散热严重。

4)加热过程中的无效消耗多。各种加热炉的夹具、料盘设计不符合节能要求,尺寸过大,致使约10%~20%的电能被浪费。(www.xing528.com)

5)工艺选择不当,加热和保持时间的计算过于保守。

6)企业内部缺乏热处理能源利用管理条例和有效的节能措施。

2.污染环境严重

热处理生产属于高温作业,对环境的污染主要包括生产中产生和排放的废气、废水、粉尘、废渣、噪声和电磁辐射等。全国有近2万台盐浴炉,年消耗NaCl、BaCl2等中性盐8×104 t以上、活性盐9000 t。每年挥发出的蒸气中,中性盐近6500 t,活性盐700 t,活性盐成分中含剧毒、腐蚀性气体;生产中大量使用的气体渗碳、气体渗氮及其他化学热处理,每年向空气中排放千万立方米数量级的CO2、残氨等废气。全国年消耗淬火、回火油25000 t,其中1/3转变为CmHn炭黑和烟尘;酸洗、发蓝中硫酸盐酸、苛性碱的挥发物;工件表面油脂的燃烧,没有清洗或清洗不良的工件,装炉后表面油脂的蒸发和燃烧形成大量的烟气,使工作场地和工厂周围环境严重污染;另外,目前采用的燃烧脱脂法,如处理不当,也会造成燃烧产物的大量外泄。全国的机械制造厂中估计现有5000余台喷砂设备,每年约产生l万余吨的SiO2和Al2 O3粉尘,除部分粉尘被收集和沉淀外,有很大一部分散落在工作场地或成为飘尘散布到大气中;流态化粒子炉的石墨粉尘或氧化铝粉尘、固体渗碳剂的碳粉尘和煤燃烧粉尘都会造成粉尘污染。在每年25000 t淬火油用量中约有1/3老化油要排除。这些油中含Fe、Cr等自工件表面脱落的氧化物,工件自盐中带出的BaCl2、SO42-、NO-、Cl-等有害和剧毒物质;含盐,尤其是含剧毒氰盐的水和水基淬火介质、发黑(发蓝)或磷化的废液以及含油脂和盐的清洗废液的直接排放,不经处理的盐渣和废盐随意放置或埋藏,都会造成水质污染。另外,喷砂机、喷丸机工作也会产生较大的噪声,会对周围环境和操作工人产生很大危害。

综上所述,热处理的污染是足以引起我们注意并应及早采取有效措施的大问题。热处理污染的治理要从两方面入手:一方面采取无污染、少污染的工艺方法;另一方面将形成的有害物质经过无害化处理后排放。为此,制订一系列的有害物质容许量标准和研究开发各种有害物质无害化有效处理方法是必要的。但是最根本的措施还是有意识地研究推广少、无污染的热处理工艺,做到清洁热处理生产。

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