冶金工业中节能减排技术革新

郭红超

传统的冶金工业是高能耗行业，企业配电总容量通常达到数万千瓦。热电厂产生大量的温室气体C+O2=CO2（1KG碳燃烧能释放热量2.3×10E7焦耳，1KG碳充分燃烧释放3.66KG二氧化碳）热电厂的烟气排放中大于PM2.5颗粒物数量很大，这从电厂周边小环境就能显现。电能的节能减排是跟我们的环境息息相关，环境空气指数PM2.5是影响人体健康的重要的指标，冬季在我国西北、华北部频频出现的雾霾天气，对人体健康出现严重危害。当这项指标超标时医院就诊的呼吸道染病患者显注增多，更可能引发多种人体器官的并发症。来自（IPCC）政府间气候变化专门委员会的专家指出燃煤能源比石油、天然气能源产生更多的温室气体二氧化碳，并释放出大量的微粒，对地球气候环境造成很糟影响。冶金工业的生产主要依赖于火电，而火电份额占总电能80%以上。因此节能减排的技术革新受到管理和生产者的推崇。对每台大功率高能耗设备进行节电技改，是目前冶金企业进行技术革新的重要课题之一。目前对交流设备进行变频改造，减少磁滞损耗、热损耗，对设备如电机进行空载节电模式，及时停机，减少能损耗，对大功率设备定期进行漏电检测，检测相对电阻、绝缘度避免漏电热损耗等都是有效的节能减排措施。针对冶金业驱动类和熔炼两类大型高耗能设备，应分类引入比较合理的节能管理参数，如有用功百分率。比能耗：KG/KW，每单位电能的生产率。因此，淘汰和改造落后的设备，减少电能的无用功，以达到提高有用功，这是节能减排的有效措施。大功率用电设备具体的每个输配电环节、电能转换环节、使用过程环节注重技术改造升级，使科技改变生活更切实。在改造用电设备的同时也应综合考虑使用过程的工艺的合理性、节能性。

一、供电技术的优化应用——（无功补偿和交流变频）

自耗电极熔炼设备从结构上分为，电极、真空驱动系统；配电、变压桥式水冷硅整流熔炼直流系统，结晶坩埚与水冷系统。在熔炼电源的输配电过程中，改进优化输电路径上的阻抗平波器，注重消除电网中感应电势引起的谐波震荡，和防护电网中强大感应电流冲击进而引发的冶炼产品质量事故。这些降低了产品的成品率，造成了大量电能浪费，使碳排放增加。目前高容量电容贮能技术、变频技术正成熟应用推广于冶金行业。对驱动系统中的大功率三相交流电机的可变频调速控制节能升级，大扭矩电机空载时维持最低功率运行减少无功能耗。

二、供电先进理念——低压大电流同轴供电

现在主流的自耗电极熔炼炉大多采用同轴供电方法消除大电流存在的感生电磁的磁场能耗，从整流屏出来的低压大电流路径在设计环节就要优化布局，在此后的长期使用中可节省可观的路径导体涡流损耗和热损耗，对节能排放起到显著效果。实际使用中我们发现输电母牌（铜牌）的最高温度能达到60℃。输电路径的截面和长度方向都将增大碳排放。在输电电缆和母牌中都提倡同轴供电以减少电磁涡流导致的热损耗。

三、输电先进技术——高温超导电缆，高温超导电机的应用

第一代Bi系HTS超导带材Bi-2223/Ag已实现商业化生产，现在国际上只有少数几家公司拥有Bi系带材的产业化技术，AMSC（美國）、Innost（北京英纳超导）、EAS（德国）、Tirthor（德国）以及Sumitomo（日本）等。北京英纳超导公司目前是我国商业化生产BSCCO线的公司，生产的短样线临界电流Ic和Jc分别达到120A和1.2x104A/cm2，最长可生产1km长的HTS线，这种材料使用受Tc温度限制，必须加装液氮冷却装置。高温超导电动机采用高温超导永磁体制造，通电导体做电机转子受磁场力作用驱动，或者用高温超导带材绕制电机磁场线圈。在高温超导电机制造方面，美国Reliance电力公司制出了四极高温超导同步电动机，超导线圈工作在27K，功率输出147KW。目前在超导研发制造领域，美国暂处领先优势。我国中科院电工所和西北有色金属研究院在此领域也处世界先进行列。

四、节能技改的前景

节能技改对环境治理能起到重要的作用，在日常生活生产中，各行各业人人要树立节能观念。冶金、航空航天、航海工业的技术升级要拓展高端制造业，同时我国政府主导的产业升级和产业转型同样是对我国中西部，东北华北等依靠能源型产业省份提出高的期望，在高能耗行业注重技术节能。在城镇化过程中，不能只重视拆迁和盖楼式的初级工业模式，要有计划、高标准引导扶持高排放企业技改升级或者转型。倡导发展高技术零排放制造技术，创新清洁能源发展——风电、核电、太阳能在冶金行业能耗中的占比份额。

参 考 文 献

[1]林良真，肖立业.我国超导技术研究进展及展望[J].电工技术学报.2005：20（1）：1～7

[2]金建勋，郑陆海.高温超导材料与技术的发展及应用[J].电子科技大学学报.2006（8）

[3]中国国家统计局2011年工业品产能数据