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（1農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所天津3001912天津天發(fā)源環(huán)境保護(hù)事務(wù)代理中心有限公司天津300384）

鋁合金壓鑄行業(yè)節(jié)能評(píng)估要點(diǎn)剖析

夏維1夏勇2胡梅1王菲1趙長(zhǎng)海1姚金玲1宋曉龍1徐福鑫1

（1農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所天津3001912天津天發(fā)源環(huán)境保護(hù)事務(wù)代理中心有限公司天津300384）

節(jié)能評(píng)估對(duì)能夠從源頭上杜絕固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目能源浪費(fèi)、提高能源利用效率。本文結(jié)合天津某鋁合金壓鑄項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估實(shí)例，提出應(yīng)從熔化方式選擇角度進(jìn)行技術(shù)方案評(píng)估分析，針對(duì)主要耗能設(shè)備熔解保溫爐、壓鑄機(jī)進(jìn)行合理性分析；并應(yīng)充分考慮空壓機(jī)余熱利用。

鋁合金壓鑄；節(jié)能評(píng)估；空壓機(jī)余熱利用

隨著國(guó)家節(jié)能減排形勢(shì)的嚴(yán)峻，尤其是京津冀地區(qū)，“十三五”期間天津市節(jié)能任務(wù)依然比較艱巨。節(jié)能評(píng)估作為重要的固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目開工前的重要前置條件，對(duì)從源頭上杜絕能源浪費(fèi)、提高能源利用效率，意義重大。

本文結(jié)合筆者在實(shí)際工作中所遇到的問題，以天津某企業(yè)為例，對(duì)鋁合金壓鑄行業(yè)節(jié)能評(píng)估的要點(diǎn)進(jìn)行剖析。

1　樣本概況

該項(xiàng)目屬于擴(kuò)建項(xiàng)目，以YL113型壓鑄鋁合金錠為原材料，主要采用壓鑄工藝進(jìn)行汽車安全帶收縮器用鋁合金壓鑄件生產(chǎn)，主要消耗能源品種為天然氣與電力，工藝流程圖詳見圖1。

圖1　本項(xiàng)目鋁合金壓鑄件生產(chǎn)工藝流程圖

2　節(jié)能評(píng)估要點(diǎn)

2.1技術(shù)方案節(jié)能評(píng)估

該項(xiàng)目屬于擴(kuò)建項(xiàng)目，生產(chǎn)工藝與現(xiàn)有項(xiàng)目相同，由于現(xiàn)有項(xiàng)目已經(jīng)投產(chǎn)多年，工藝成熟。

鋁合金熔化包括機(jī)邊熔化和集中熔化兩種方式。本項(xiàng)目采用機(jī)邊熔化的方式，每臺(tái)壓鑄機(jī)配備一臺(tái)熔解保溫爐。該方式省去了鋁合金液的輸送環(huán)節(jié)，避免了集中熔化方式中將鋁合金液從熔化區(qū)輸送至壓鑄區(qū)過程中帶來的運(yùn)輸成本、保溫成本、人力成本高，能源損耗、環(huán)境污染大等問題，適宜于進(jìn)行批量化生產(chǎn)[1]。

目前，城鄉(xiāng)建設(shè)部在原JBJ14-2004《機(jī)械行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》基礎(chǔ)上頒布了GB50910-2013《機(jī)械工業(yè)工程節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》。節(jié)能評(píng)估過程中應(yīng)對(duì)照該規(guī)范進(jìn)行技術(shù)方案的合理性分析。

該項(xiàng)目產(chǎn)品為鑄鋁件，采用專業(yè)化生產(chǎn)。在每臺(tái)壓鑄機(jī)旁設(shè)一臺(tái)熔解保溫爐及一臺(tái)切邊機(jī)，形成一個(gè)獨(dú)立的工作島，并配備自動(dòng)定量澆注裝置、自動(dòng)取件機(jī)械手、自動(dòng)切邊機(jī)、風(fēng)冷流水線等先進(jìn)配套設(shè)備，機(jī)械化和自動(dòng)化程度高，有利于降低能耗。每個(gè)工作島平行工作，并采用三班連續(xù)生產(chǎn)，符合GB50910-2013《機(jī)械工業(yè)工程節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》3.0.1款的要求。

該項(xiàng)目采用壓力鑄造的方式，所得鋁合金鑄件尺寸精度高（一般可達(dá)6級(jí)～7級(jí)），表面粗糙度低，鑄件僅經(jīng)過簡(jiǎn)單機(jī)加工即可使用；同時(shí)，鑄件強(qiáng)度和硬度較高，提高了鑄件的使用壽命，因而具有節(jié)材省能的優(yōu)點(diǎn)，符合JBJ14-2004《機(jī)械行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》3.0.15款第4條和GB50910-2013《機(jī)械工業(yè)工程節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》3.0.2款第3條的要求。

該項(xiàng)目產(chǎn)品采用鑄態(tài)鑄件，省去了熱處理工序，有利于降低能耗，符合JBJ14-2004《機(jī)械行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》3.0.20款和GB50910-2013《機(jī)械工業(yè)工程節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》3.0.20款的要求。

2.2主要工藝耗能設(shè)備節(jié)能評(píng)估

根據(jù)項(xiàng)目用能情況，該項(xiàng)目主要耗能設(shè)備為熔解保溫爐和壓鑄機(jī)。

2.2.1熔解保溫爐

熔解保溫爐的節(jié)能評(píng)估，應(yīng)結(jié)合所擬采用的爐體結(jié)構(gòu)、保溫材料、燃燒器形式、溫度控制等方面進(jìn)行分析[2]。

爐底、爐壁、保溫室頂蓋、耐火材料、熔解保溫室門等均應(yīng)相應(yīng)采取不同的保溫措施；爐襯應(yīng)按不同的部位采用不同的高強(qiáng)不定型澆注料及優(yōu)質(zhì)絕熱保溫材料，在充分考慮熔池的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，以最大限度減少爐襯的蓄熱和散熱損失為目的。同時(shí)，應(yīng)經(jīng)常維護(hù)和檢修燃燒器，使其始終保持正常燃燒狀態(tài)和規(guī)定的消耗水平。

該項(xiàng)目擬采用的保溫溶解爐采取了必要的爐體結(jié)構(gòu)保溫措施，減少燃燒器空氣過剩系數(shù)，采用煙氣余熱預(yù)熱鋁塊，設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)等節(jié)能措施，符合GB/T3486-93《評(píng)價(jià)企業(yè)合理用熱技術(shù)導(dǎo)則》及GB/Z18718-2002《熱處理節(jié)能技術(shù)導(dǎo)則》的要求。

2.2.2壓鑄機(jī)

節(jié)能評(píng)估過程中應(yīng)依據(jù)壓鑄壓力、填充速度、澆注溫度和壓型工作溫度等工藝參數(shù)及鑄件的批量、結(jié)構(gòu)、品種等進(jìn)行壓鑄機(jī)選擇合理性分析[3]，避免了出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，從源頭上杜絕能源的浪費(fèi)。

2.3主要附屬耗能設(shè)備節(jié)能評(píng)估

空壓機(jī)為該行業(yè)主要的附屬耗能設(shè)備。由于其能耗較大，相應(yīng)熱量損失較大。為了充分利用空壓機(jī)余熱，應(yīng)盡量將空壓機(jī)余熱進(jìn)行回收利用?？諌簷C(jī)余熱利用屬于該類項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估過程中需考慮的重點(diǎn)節(jié)能工程，應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性分析角度進(jìn)行分析[4]。

2.3.1技術(shù)可行性

空壓機(jī)余熱利用技術(shù)是在不改變空壓機(jī)原有工作狀態(tài)的前提下合理利用空壓機(jī)余熱，通過水泵把冷卻水經(jīng)過冷熱交換器把空壓機(jī)的熱油（潤(rùn)滑油溫度通常冬季80℃，夏秋季97℃）迅速冷卻下來，將這部分余熱經(jīng)過熱量回收裝置轉(zhuǎn)化為熱水進(jìn)行采暖。同時(shí)優(yōu)化空壓機(jī)油降溫的效果，實(shí)現(xiàn)主機(jī)節(jié)能。

壓縮機(jī)所耗電能所轉(zhuǎn)變的熱量大部分被壓縮后的油氣混合物帶走，這些混合物經(jīng)分離，分別在各自的冷卻器中被冷卻介質(zhì)帶走。理論上，除2%的輻射熱和4%被氣體帶走的熱量外，94%的熱量可被回收。一般空壓機(jī)熱回收率在72%以上。

目前，空壓機(jī)余熱利用已經(jīng)廣泛應(yīng)用于車間采暖、鍋爐、職工生活淋浴、生產(chǎn)工藝等用熱水，技術(shù)成熟。

同時(shí)，應(yīng)分析空壓機(jī)所能利用的余熱，是否能夠滿足項(xiàng)目所需采暖區(qū)域的熱負(fù)荷。按照空壓機(jī)熱回收率一般可達(dá)72%、空壓機(jī)負(fù)荷率可達(dá)70%。

2.3.2經(jīng)濟(jì)可行性

首先，應(yīng)估算項(xiàng)目的節(jié)能量?？筛鶕?jù)CJJ34-2010《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的采暖年耗熱量計(jì)算公式，核算若采用市政熱力采暖情況下的年耗熱量，即項(xiàng)目的節(jié)能量。

然后，根據(jù)空壓機(jī)余熱利用工程投資改造費(fèi)用及采用區(qū)域市政采暖能耗量、單位能耗費(fèi)用，計(jì)算該節(jié)能工程的投資回收期。

3　結(jié)論與建議

（1）技術(shù)方案節(jié)能評(píng)估是鋁合金壓鑄行業(yè)節(jié)能評(píng)估的核心環(huán)節(jié)，應(yīng)主要從熔化方式選擇角度進(jìn)行分析。（2）對(duì)于該行業(yè)主要耗能設(shè)備，熔解保溫爐應(yīng)結(jié)合所擬采用的爐體結(jié)構(gòu)、保溫材料、燃燒器形式、溫度控制等方面進(jìn)行分析；并從壓鑄壓力、填充速度、澆注溫度和壓型工作溫度等工藝參數(shù)及鑄件的批量、結(jié)構(gòu)、品種等進(jìn)行壓鑄機(jī)選擇合理性分析。（3）鋁合金壓鑄行業(yè)應(yīng)充分考慮空壓機(jī)余熱利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

[1]葉繼都.汽車行業(yè)鋁合金壓鑄車間工程設(shè)計(jì)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2012,(8).

[2]影響熔鋁爐熱效率的因素探討[J].2008重慶鑄造年會(huì)論文集, 2012.

[3]張國(guó)干.關(guān)于壓鑄機(jī)節(jié)能的新技術(shù)[J].鑄造技術(shù),2012,(9).

[4]王少波.螺桿式空壓機(jī)余熱回收技術(shù)的應(yīng)用及節(jié)能效益分析[J].

能源與節(jié)能,2011,(9).

夏維（1981—），女，天津，碩士研究生，助理研究員，研究方向：節(jié)能環(huán)保。