冶金工業(yè)中節(jié)能減排技術革新

郭紅超

傳統(tǒng)的冶金工業(yè)是高能耗行業(yè)，企業(yè)配電總?cè)萘客ǔ＿_到數(shù)萬千瓦。熱電廠產(chǎn)生大量的溫室氣體C+O2=CO2（1KG碳燃燒能釋放熱量2.3×10E7焦耳，1KG碳充分燃燒釋放3.66KG二氧化碳）熱電廠的煙氣排放中大于PM2.5顆粒物數(shù)量很大，這從電廠周邊小環(huán)境就能顯現(xiàn)。電能的節(jié)能減排是跟我們的環(huán)境息息相關，環(huán)境空氣指數(shù)PM2.5是影響人體健康的重要的指標，冬季在我國西北、華北部頻頻出現(xiàn)的霧霾天氣，對人體健康出現(xiàn)嚴重危害。當這項指標超標時醫(yī)院就診的呼吸道染病患者顯注增多，更可能引發(fā)多種人體器官的并發(fā)癥。來自（IPCC）政府間氣候變化專門委員會的專家指出燃煤能源比石油、天然氣能源產(chǎn)生更多的溫室氣體二氧化碳，并釋放出大量的微粒，對地球氣候環(huán)境造成很糟影響。冶金工業(yè)的生產(chǎn)主要依賴于火電，而火電份額占總電能80%以上。因此節(jié)能減排的技術革新受到管理和生產(chǎn)者的推崇。對每臺大功率高能耗設備進行節(jié)電技改，是目前冶金企業(yè)進行技術革新的重要課題之一。目前對交流設備進行變頻改造，減少磁滯損耗、熱損耗，對設備如電機進行空載節(jié)電模式，及時停機，減少能損耗，對大功率設備定期進行漏電檢測，檢測相對電阻、絕緣度避免漏電熱損耗等都是有效的節(jié)能減排措施。針對冶金業(yè)驅(qū)動類和熔煉兩類大型高耗能設備，應分類引入比較合理的節(jié)能管理參數(shù)，如有用功百分率。比能耗：KG/KW，每單位電能的生產(chǎn)率。因此，淘汰和改造落后的設備，減少電能的無用功，以達到提高有用功，這是節(jié)能減排的有效措施。大功率用電設備具體的每個輸配電環(huán)節(jié)、電能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)、使用過程環(huán)節(jié)注重技術改造升級，使科技改變生活更切實。在改造用電設備的同時也應綜合考慮使用過程的工藝的合理性、節(jié)能性。

一、供電技術的優(yōu)化應用——（無功補償和交流變頻）

自耗電極熔煉設備從結構上分為，電極、真空驅(qū)動系統(tǒng)；配電、變壓橋式水冷硅整流熔煉直流系統(tǒng)，結晶坩堝與水冷系統(tǒng)。在熔煉電源的輸配電過程中，改進優(yōu)化輸電路徑上的阻抗平波器，注重消除電網(wǎng)中感應電勢引起的諧波震蕩，和防護電網(wǎng)中強大感應電流沖擊進而引發(fā)的冶煉產(chǎn)品質(zhì)量事故。這些降低了產(chǎn)品的成品率，造成了大量電能浪費，使碳排放增加。目前高容量電容貯能技術、變頻技術正成熟應用推廣于冶金行業(yè)。對驅(qū)動系統(tǒng)中的大功率三相交流電機的可變頻調(diào)速控制節(jié)能升級，大扭矩電機空載時維持最低功率運行減少無功能耗。

二、供電先進理念——低壓大電流同軸供電

現(xiàn)在主流的自耗電極熔煉爐大多采用同軸供電方法消除大電流存在的感生電磁的磁場能耗，從整流屏出來的低壓大電流路徑在設計環(huán)節(jié)就要優(yōu)化布局，在此后的長期使用中可節(jié)省可觀的路徑導體渦流損耗和熱損耗，對節(jié)能排放起到顯著效果。實際使用中我們發(fā)現(xiàn)輸電母牌（銅牌）的最高溫度能達到60℃。輸電路徑的截面和長度方向都將增大碳排放。在輸電電纜和母牌中都提倡同軸供電以減少電磁渦流導致的熱損耗。

三、輸電先進技術——高溫超導電纜，高溫超導電機的應用

第一代Bi系HTS超導帶材Bi-2223/Ag已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)在國際上只有少數(shù)幾家公司擁有Bi系帶材的產(chǎn)業(yè)化技術，AMSC（美國）、Innost（北京英納超導）、EAS（德國）、Tirthor（德國）以及Sumitomo（日本）等。北京英納超導公司目前是我國商業(yè)化生產(chǎn)BSCCO線的公司，生產(chǎn)的短樣線臨界電流Ic和Jc分別達到120A和1.2x104A/cm2，最長可生產(chǎn)1km長的HTS線，這種材料使用受Tc溫度限制，必須加裝液氮冷卻裝置。高溫超導電動機采用高溫超導永磁體制造，通電導體做電機轉(zhuǎn)子受磁場力作用驅(qū)動，或者用高溫超導帶材繞制電機磁場線圈。在高溫超導電機制造方面，美國Reliance電力公司制出了四極高溫超導同步電動機，超導線圈工作在27K，功率輸出147KW。目前在超導研發(fā)制造領域，美國暫處領先優(yōu)勢。我國中科院電工所和西北有色金屬研究院在此領域也處世界先進行列。

四、節(jié)能技改的前景

節(jié)能技改對環(huán)境治理能起到重要的作用，在日常生活生產(chǎn)中，各行各業(yè)人人要樹立節(jié)能觀念。冶金、航空航天、航海工業(yè)的技術升級要拓展高端制造業(yè)，同時我國政府主導的產(chǎn)業(yè)升級和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型同樣是對我國中西部，東北華北等依靠能源型產(chǎn)業(yè)省份提出高的期望，在高能耗行業(yè)注重技術節(jié)能。在城鎮(zhèn)化過程中，不能只重視拆遷和蓋樓式的初級工業(yè)模式，要有計劃、高標準引導扶持高排放企業(yè)技改升級或者轉(zhuǎn)型。倡導發(fā)展高技術零排放制造技術，創(chuàng)新清潔能源發(fā)展——風電、核電、太陽能在冶金行業(yè)能耗中的占比份額。

參 考 文 獻

[1]林良真，肖立業(yè).我國超導技術研究進展及展望[J].電工技術學報.2005：20（1）：1～7

[2]金建勛，鄭陸海.高溫超導材料與技術的發(fā)展及應用[J].電子科技大學學報.2006（8）

[3]中國國家統(tǒng)計局2011年工業(yè)品產(chǎn)能數(shù)據(jù)