冶金工業中節能減排技術革新

郭紅超

傳統的冶金工業是高能耗行業，企業配電總容量通常達到數萬千瓦。熱電廠產生大量的溫室氣體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顆粒物數量很大，這從電廠周邊小環境就能顯現。電能的節能減排是跟我們的環境息息相關，環境空氣指數PM2.5是影響人體健康的重要的指標，冬季在我國西北、華北部頻頻出現的霧霾天氣，對人體健康出現嚴重危害。當這項指標超標時醫院就診的呼吸道染病患者顯注增多，更可能引發多種人體器官的并發癥。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，對地球氣候環境造成很糟影響。冶金工業的生產主要依賴于火電，而火電份額占總電能80%以上。因此節能減排的技術革新受到管理和生產者的推崇。對每臺大功率高能耗設備進行節電技改，是目前冶金企業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能減排措施。針對冶金業驅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能管理參數，如有用功百分率。比能耗：KG/KW，每單位電能的生產率。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，這是節能減排的有效措施。大功率用電設備具體的每個輸配電環節、電能轉換環節、使用過程環節注重技術改造升級，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、節能性。

一、供電技術的優化應用——（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、真空驅動系統；配電、變壓橋式水冷硅整流熔煉直流系統，結晶坩堝與水冷系統。在熔煉電源的輸配電過程中，改進優化輸電路徑上的阻抗平波器，注重消除電網中感應電勢引起的諧波震蕩，和防護電網中強大感應電流沖擊進而引發的冶煉產品質量事故。這些降低了產品的成品率，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。對驅動系統中的大功率三相交流電機的可變頻調速控制節能升級，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節就要優化布局，在此后的長期使用中可節省可觀的路徑導體渦流損耗和熱損耗，對節能排放起到顯著效果。實際使用中我們發現輸電母牌（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已實現商業化生產，現在國際上只有少數幾家公司擁有Bi系帶材的產業化技術，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化生產BSCCO線的公司，生產的短樣線臨界電流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，通電導體做電機轉子受磁場力作用驅動，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。目前在超導研發制造領域，美國暫處領先優勢。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、節能技改的前景

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

參 考 文 獻

[1]林良真，肖立業.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展及應用[J].電子科技大學學報.2006（8）

[3]中國國家統計局2011年工業品產能數據