第9章铸造的能源和环境保护技术(第13讲)

第9章铸造的能源与环境保护

冶金行业是高污染行业之一。铸造生产是对环境污染严重的行业之一,生产中所出现的污染内容大致有废物、废气、废水、粉尘和噪声等。为此，必须实行严格有效的环境保护措施，铸造工业只有走集约化清洁生产之路，才能持续发展。绿色环境下的铸造成形加工技术的总目标是低成本、短周期（或短流程）及高质量。0MetalSmelting;reducingoxidesandsulfidestometal…../learning/howmade/blast_furnace.htm1地表吸收地表吸收温室太阳短波辐射地球和大气长波辐射大气层太阳短波辐射地球和大气长波辐射增温效应增温效应气候变化的科学原理如没有温室气体,地球表面平均温度约为－18℃,而实际温度为15℃京都议定书受控的6种人为温室气体：CO2(二氧化碳) CH4(甲烷)N2O(氧化亚氮） HFCs(氢氟碳化物)PFCs(全氟化碳)SF6(六氟化硫)大气中的温室气体浓度变化趋势工业革命前：280PPM

现在：360－370PPM

预计2050年：550PPMIPCC第三次科学评估报告的部分结论：20世纪增温最大，达0.6℃，海平面升高0.1-0.2米;预计21世纪全球平均气温升高1.4-5.8℃，海平面上升0.09-0.88米;旱、涝、热浪、寒潮频次将增加；冰川、冰盖将退缩;即使温室气体浓度稳定后，其影响也还将持续若干世纪;人类必须采取行动，减少人为温室气体排放，以减缓气候变化的不利影响。CCAP气候变化对话会议(CCAPDialogueMeetingonFutureInternationalActionstoAddressGlobalClimatechange

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由于我国企业长期以来一直沿袭着资源粗放型的经营模式，受到绿色壁垒的影响日益严重，同时，也影响了我国的可持续发展总体目标的实现。因此，如何顺应国际绿色消费潮流，改变企业经营模式，开展清洁生产审计，实施清洁生产战略，从生产源头开始节能、降耗、减污，实现全程控制，切实提高产品质量，提高企业国际竞争力，就成为摆在我国出口企业面前的一大重要课题。3

清洁生产作为一种新型的环境战略，是实现我国可持续发展战略目标的必经之路，也是我国出口企业提高自身环保水平，突破绿色壁垒的根本途径。清洁生产审计作为企业层面的一种环境管理工具，是企业实施清洁生产的重要前提。因此，研究我国出口企业的清洁生产审计模式以及清洁生产策略，对于我国出口企业的可持续发展具有重大的现实意义。4

我国铸造业资源消耗大、污染严重。国内每生产1t合格铸铁件的能耗为550～770kg标煤,国外为300～400kg标煤,据统计,中国铸造生产过程中材料和能源的投入约占产值的55～70%,整个铸造业每年排放污染物总量为:废渣420万t,粉尘70万t,废气140～279亿m3,废砂1810～2090万t。国外1t合格铸件的三废排放量不到中国的1/10,发达国家铸造厂用于环保投资占整个铸造厂设备投资的20%～30%,而中国只占3%～18%。我国铸造业资源消耗情况567国内外重要企业在节能创新方面所作的工作8从能源视角来考虑的钢铁工艺

钢铁生产过程是一种高层次、高水平的能源转换和利用的过程。CoalIronOreCokeOvenPowerPlantSinterPlantCrudeSteelHotRollingColdRollingContinuousGalvanizingBlastFurnaceBOFContinuousAnnealingContinuousCasterHeatingFurnaceHeatingFurnacePlateHotcoilHeatingFurnaceLongProductsIronMakingSteelMakingFinishingPigIronMoltenSteelOxygenPlantBoilerEnergyPlantsSteelScrapEAFRawMaterials工艺分界CO2排热废能源回收副生气体废塑料等能源供应

高层次・高水平的能源转换和利用能源转换能源分级91011太钢12包钢各工序主要节能对策图132006年1000M3以上高炉121座，全部配备TRT，年发电量约36亿kwh。钢铁企业焦化厂焦炭产量约7000万吨，2006年底，４４套CDQ，占37%，干熄焦年发电总量26亿kwh。特别

是济钢新建的大型CDQ（处理量150t/h），蒸汽压力9.5MPa（国内一般为5.4MPa)，吨焦发电160kwh（国内为102kwh）。2006年底，中国钢铁企业已建了近10套利用低热值煤气的联合循环发电装置CCPP，年回收煤气量３０００亿M3，年发电量１００亿kwh．大力推广先进节能技术干熄焦技术（CDQ）高炉余压发电（TRT）煤气联合循环发电（CCPP）14

我国铸造行业正面临实现从铸造大国向铸造强国转变的发展机遇,但造成的环境污染相当严重。阐述了我国铸造行业的发展方向：大型化、轻量化、精确化、数字化、网络化以及绿色制造。围绕其发展方向,指出我国铸造行业的可持续化发展可从铸造技术、原辅材料、铸造废弃物的回收与再利用、环保以及绿色铸造的评价方法和指标体系等方面予以体现。铸造行业的发展方向15长江三峡7×105kW水轮机仅叶轮就重达426t。神州6号载人飞船上的电器箱,由于采用了长春应化所开发的MB26镁合金材料,实现减重13kg。通用及宝马汽车公司的铝合金发动机缸体就采用了消失模铸造新工艺。定向凝固熔模铸造新技术可以直接生产高温合金单晶体燃气轮机叶片,体现了材料与成形技术的高度集成。大型化、轻量化、精确化、数字化、网络化以及绿色制造16将模拟仿真技术应用于大型铸件的生产,更能体现其价值,如采用计算机模拟仿真技术对长江三峡重62t的水轮机叶片铸造工艺进行模拟,优化了铸造工艺。现在铸造过程的模拟软件已经成熟并实现了商业化,如MAG2MA,PROCAST,DEFORM及中国的铸造之星(FT2STAR)、CASTsoft/CAE和CAE/InteCAST等。17针对制造的网络化,美国先进金属材料加工工程研究中心提出了产品设计/制造(铸造)集成系统(Rationalproduct/processdesign)。美国在展望2010年的制造业前景时提出了“无废弃物加工”的概念;德国制定了《产品回收法规》;欧盟也颁布了“汽车材料回收”法规,要求从2005年新生产的汽车材料的85%能再利用。

这些技术在铸造行业的应用极大地缩短了的生产周期,提高了铸件的质量,由于精确成形,从而减少了机械加工的费用。18

清洁生产是关于产品和产品生产过程的一种新的、持续的、创造性的思维，它是指对产品和生产过程持续运用整体预防的环境保护战略。使污染物产生量、流失量和治理量达到最小，资源充分利用，是一种积极、主动的态度。而末端治理把环境责任只放在环保研究、管理等人员身上，仅仅把注意力集中在对生产过程中已经产生的污染物的处理上。因而从末端治理到清洁生产是人类环保思想从“治”到“防”的一次飞跃。清洁生产-可持续发展战略19我国清洁生产活动推进缓慢的主要原因在于企业缺乏积极性，对于实施清洁生产的经济效果认识不清。清洁生产为企业带来的直接经济效益，企业的清洁生产管理机制、绿色国际营销机制以及政策激励机制等，都将为推进我国出口企业的清洁生产活动提出了相关策略，以期对我国出口企业提高自身环保水平