第9章铸造的能源和环境保护技术(第13讲)

1、0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产是对环境污染严重的行业之一,生产中所生产中所出现的污染内容大致有废物、废气、废水、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、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）及高质量短周期（或短流程）及高质量。 1Me

2、tal Smelting; reducing oxides and sulfides to metal./learning/howmade/blast_furnace.htm2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气候变化的科学原理的科学原理如没有温室气体如没有温室气体, ,地球表面平均温度地球表面平均温度约为约为18,18,而实际温度为而实际温度为1515京都议定书受控的京都议定书受控的6 种人为温室气体：种人为温室气体：CO2(二氧化碳二氧化碳)CH4(甲烷甲烷)N2O(氧化亚氮）

3、氧化亚氮）HFCs(氢氟碳化物氢氟碳化物)PFCs(全氟化碳全氟化碳) SF6(六氟化硫六氟化硫)大气中的温室气体浓度变化趋势大气中的温室气体浓度变化趋势 工业革命前：工业革命前：280PPM280PPM 现在：现在：360360370PPM370PPM 预计预计20502050年：年：550PPM550PPMIPCCIPCC第三次科学评估第三次科学评估报告的部分结论：报告的部分结论：2020世纪增温最大，达世纪增温最大，达0.60.6，海平面升，海平面升高高0.1-0.20.1-0.2米米; ;预计预计2121世纪全球平均气世纪全球平均气温升高温升高1.4-5.81.4-5.8，海平面上升海

4、平面上升0.09-0.09-0.880.88米米; ;旱、涝、热浪、寒潮频旱、涝、热浪、寒潮频次将增加；冰川、次将增加；冰川、冰盖将退缩冰盖将退缩; ;即使温室气体浓度稳定即使温室气体浓度稳定后，其影响也还后，其影响也还将持续若干世纪将持续若干世纪; ;人类必须采取行动，减人类必须采取行动，减少人为温室气体少人为温室气体排放，以减缓气排放，以减缓气候变化的不利影候变化的不利影响。响。CCAP 气候变化对话会议气候变化对话会议(CCAP Dialogue Meeting on Future International Actions to Address Global Climate chang

5、e 3 由于我国企业长期以来一直沿袭着资源粗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，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、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

6、企业高企业国际竞争力，就成为摆在我国出口企业面前的一大重要课题。面前的一大重要课题。4 清洁生产作为一种新型的环境战略，是实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。垒的根本途径。 清洁生产审计作为企业层面的一种环境管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

7、于我国出口企业的可持续及清洁生产策略，对于我国出口企业的可持续发展具有重大的现实意义。发展具有重大的现实意义。5 我国铸造业资源消耗大、污染严重。国内每生产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合格铸铁件的能耗为550770kg 标煤标煤,国外为国外为300400kg 标煤标煤,据统计据统计,中国铸造生产过程中材料中国铸造生产过程中材料和能源的投入约占产值的和能源的投入约占产值的55 70 %,整个铸造业每整个铸造业每年排放污染物总量为年排放污染物总量为: 废渣废渣420 万万t ,粉尘粉尘70 万万t ,废气废气140279 亿亿m3 ,废砂废砂18102090

8、万万t 。国外。国外1t 合格铸件的三废排放量不到中国的合格铸件的三废排放量不到中国的1/ 10 ,发达国家铸发达国家铸造厂用于环保投资占整个铸造厂设备投资的造厂用于环保投资占整个铸造厂设备投资的20 %30 % ,而中国只占而中国只占3 %18 % 。 我国铸造业资源消耗情况678国内外重要企业在节能创新方面所作的工作9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。CoalIron OrePowerPlant BlastFurnaceBOFHeatingFurnaceHeatingFurnaceHeatingFurnaceOxygenPlantBoilerSteel ScrapEA

9、F101112太钢13包钢各工序主要节能对策图包钢各工序主要节能对策图142006年年1000M3以上高以上高炉炉121座，全部配备座，全部配备TRT，年发电量约，年发电量约36亿亿kwh。钢铁企业焦化厂焦炭产量约钢铁企业焦化厂焦炭产量约7000万吨，万吨，2006年底，套年底，套CDQ，占，占37%，干熄焦年发电，干熄焦年发电总 量总 量 2 6 亿亿 k w h 。 特 别。 特 别 是济钢新建的大型是济钢新建的大型CDQ（处（处理 量理 量 150t/h） ， 蒸 汽 压 力） ， 蒸 汽 压 力9.5MPa（国内一般为（国内一般为5.4MPa)，吨焦发电吨焦发电160kwh（国内为（国

10、内为102kwh）。）。2006年底，中国钢铁企业已年底，中国钢铁企业已建了近建了近10套利用低热值煤气套利用低热值煤气的联合循环发电装置的联合循环发电装置CCPP，年回收煤气量亿年回收煤气量亿M3，年发电量亿年发电量亿kwh大力推广先进节能技术大力推广先进节能技术干熄焦技术（干熄焦技术（CDQCDQ）高炉余压发电（高炉余压发电（TRTTRT）煤气联合循环发电（煤气联合循环发电（CCPPCCPP）15 我国铸造行业正面临实现从铸造大国向铸造强国转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变的发展机遇,但造成的环境污染相当严重。阐述了我但造成的环境污染相当严重。阐述了我国铸造行业的

11、发展方向：大型化、轻量化、精确化、数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。围绕其发展方向字化、网络化以及绿色制造。围绕其发展方向,指出我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、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。方法和指标体系等方面予以体现。 铸造行业的发展方向16长江三峡长江三峡7 105 kW 水轮机仅叶轮就重达水轮机仅叶轮就重达426t 。神州神州6 号载人飞船上的电器箱号载人飞船上的电器箱,由于采用了

12、长春应化所开由于采用了长春应化所开发的发的MB26 镁合金材料镁合金材料,实现减重实现减重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温合金单晶体燃气轮机叶片,体现了材料与成形技术的高体现了材料与成形技术的高度集成。度集成。大型化、轻量化、精确化、数字化、网络化以及绿色制造17将模拟仿真技术应用于大型铸件的生产将模拟仿真技术应用于大型铸件的生产,更能体现其价值更能体现其价值,如采用计算机模拟仿真技如采用计算机模

13、拟仿真技术对长江三峡重术对长江三峡重62t 的水轮机叶片铸造工艺的水轮机叶片铸造工艺进行模拟进行模拟,优化了铸造工艺。优化了铸造工艺。 现在铸造过程现在铸造过程的模拟软件已经成熟并实现了商业化的模拟软件已经成熟并实现了商业化,如如MA G2MA ,PROCAST ,DEFORM 及中国的铸及中国的铸造之星造之星( FT2STAR) 、CASTsof t/ CAE 和和CAE/ InteCAST等。等。18针对制造的网络化针对制造的网络化,美国先进金属材料加工美国先进金属材料加工工程研究中心提出了产品设计工程研究中心提出了产品设计/ 制造制造(铸造铸造) 集成系统集成系统(Rational pr

14、oduct/ process design) 。美国在展望美国在展望2010 年的制造业前景时提出年的制造业前景时提出了了“无废弃物加工无废弃物加工”的概念的概念;德国制定了德国制定了产品回收法规产品回收法规;欧盟也颁布了欧盟也颁布了“汽车材汽车材料回收料回收”法规法规,要求从要求从2005 年新生产的汽车年新生产的汽车材料的材料的85 %能再利用。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。19 清洁生产是关于产品和产品生产过程的一种新的、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

15、生产过程持持续的、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、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到清洁生产是人类环保思想从“治治”到到“防防”的一次的一次

16、飞跃。飞跃。 清洁生产-可持续发展战略20 我国清洁生产活动推进缓慢的主要原因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、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了相关策略，以期对我国出口企业提高自身环保水平，突破绿色壁垒，实现长足发展起环保水平，突破绿色壁垒，实现长足发展起