(五)煉鋼電弧爐的節(jié)能監(jiān)測(cè)

1.電弧爐煉鋼的節(jié)能技術(shù)

國(guó)內(nèi)電弧爐煉鋼的能耗在210kWh/t，電弧爐由于沒(méi)有燒結(jié)、球團(tuán)、焦化和高爐工藝，流程從總體上看要比高爐能耗低，電弧爐能耗317kg/t，同比轉(zhuǎn)爐工序能耗700.17kg/t低很多。

電弧爐節(jié)能主要有減小電弧爐本體冶煉耗電量和電弧爐高溫含塵廢氣的余熱回收，廢氣溫度高達(dá)1000～1400℃，攜帶熱量占電弧爐輸入總能量的25%—50%。

2.電弧爐煉鋼的節(jié)能監(jiān)測(cè)

電弧爐煉鋼是間歇性作業(yè)，監(jiān)測(cè)時(shí)間應(yīng)選定為上一爐出鋼完畢至監(jiān)測(cè)爐次出鋼完畢為止的一個(gè)完整周期，要求冶煉正常，供電正常。

(1)冶煉時(shí)間。冶煉時(shí)間和冶煉電耗、爐體散熱損失、冷卻水帶出熱量、電能損失等各項(xiàng)熱量支出成正比關(guān)系。當(dāng)前，電弧爐煉鋼節(jié)能措施中有許多縮短冶煉時(shí)間的措施，如強(qiáng)化用氧、不烘爐煉鋼、爐外精煉等。因此，冶煉時(shí)間的監(jiān)測(cè)很有必要。

冶煉時(shí)間監(jiān)測(cè)應(yīng)使用兩塊電子計(jì)時(shí)秒表，一塊用于測(cè)定全周期時(shí)間(補(bǔ)爐、裝料、熔化期、氧化期、還原期及出鋼各工藝所用時(shí)間)，從上一爐出鋼完成到本次出鋼完成;另一塊測(cè)定總送電時(shí)間，從送電時(shí)開(kāi)始到送電結(jié)束的時(shí)間，其中因加料、扒渣等操作停止送電時(shí)應(yīng)停止計(jì)時(shí)。

(2)出鋼溫度。鋼水出爐前要調(diào)整到適當(dāng)溫度，當(dāng)出鋼溫度不適當(dāng)將給后續(xù)澆鑄操作帶來(lái)困難并影響鋼的質(zhì)量，也同時(shí)關(guān)系到冶煉電耗。經(jīng)計(jì)算，噸鋼每升高1℃，需耗電0.38kWh，而在高溫下每升高1℃，所需電耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這個(gè)量。

出鋼溫度的監(jiān)測(cè)使用快速熱電偶(插入式)在還原期停止送電后測(cè)定。

(3)相電阻或電能損失。相電阻或電能損失都是表示煉鋼電弧爐電氣系統(tǒng)的指標(biāo)，是電弧爐煉鋼能量平衡中的大項(xiàng)之一，將其列入監(jiān)測(cè)項(xiàng)目使電弧爐監(jiān)測(cè)更為完整。

(4)電弧爐煉鋼冶煉電耗和工序能耗。電能是電弧爐煉鋼的主要能源，它的單耗決定著工序能耗的高低。冶煉電耗占電弧爐煉鋼工序能耗的80%左右。因此，冶煉電耗和工序能耗是作為電弧爐煉鋼工序的主要考核指標(biāo)，其值必須在保證生產(chǎn)的同時(shí)盡可能降低。

(5)爐蓋和爐門(mén)開(kāi)啟時(shí)間。煉鋼電弧爐在生產(chǎn)過(guò)程中特別是在熔化期后期到出鋼這一段時(shí)間內(nèi)，爐內(nèi)溫度很高，爐蓋和爐門(mén)的開(kāi)啟將會(huì)造成大量輻射熱損失。爐蓋和爐門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間用電子計(jì)時(shí)秒表測(cè)定，記錄開(kāi)啟的次數(shù)和時(shí)間。如果有輻射熱流計(jì)，則可直接測(cè)量輻射熱損失。

(六)軋鋼加熱爐的節(jié)能監(jiān)測(cè)

1.軋鋼加熱爐的節(jié)能技術(shù)

軋鋼工序能源消耗最多的是軋鋼加熱爐，占50%以上，從軋鋼工序上節(jié)能，首先應(yīng)從加熱爐節(jié)能著手，主要包括：①合理的爐型及燒嘴布置;②采用先進(jìn)的燃燒器，如蓄熱式燃燒器，蓄熱式加熱爐技術(shù)的核心是高風(fēng)溫燃燒技術(shù)，它具有高效煙氣余熱回收(排煙溫度低于150℃)，采用蓄熱式加熱爐技術(shù)，可將加熱爐排放的高溫?zé)煔饨抵?50℃以下，將煤氣和空氣預(yù)熱到1000℃以上，使用低熱值、低價(jià)的高爐煤氣替代焦?fàn)t煤氣或重油，熱回收率達(dá)80%以上，節(jié)能30%以上，加熱能力提高，生產(chǎn)效率可提高10%～15%，減少氧化燒損，有害廢氣量(如CO2、NO_、SOr等)的排放大大減少;③減少爐體熱損失，如廢氣熱損失、爐體散熱損失、冷卻水帶走的熱損失等。

2.軋鋼加熱爐的節(jié)能監(jiān)測(cè)

對(duì)軋鋼加熱爐進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)其必須已連續(xù)運(yùn)行3天以上，這是因?yàn)樵诒O(jiān)測(cè)時(shí)軋鋼加熱爐應(yīng)處于正常穩(wěn)定工作狀態(tài)，爐體應(yīng)已達(dá)到熱平衡，本身不再繼續(xù)蓄熱。一般軋鋼加熱爐連續(xù)運(yùn)行3天后可基本達(dá)到這一狀態(tài)。監(jiān)測(cè)前至少應(yīng)維持2h以上正常生產(chǎn)時(shí)間，應(yīng)保持爐子正常出鋼，軋機(jī)正常作業(yè)，不能處于保溫待軋或強(qiáng)化加熱等不正常狀態(tài)(目的是為了消除不正常因素對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響)。正常生產(chǎn)狀態(tài)應(yīng)保持到監(jiān)測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)施完畢。

(1)單位燃耗和工序能耗。單位燃耗和工序能耗是直接反映軋鋼加熱爐能耗水平的重要指標(biāo)，對(duì)軋鋼加熱爐的監(jiān)測(cè)應(yīng)首先考慮這個(gè)指標(biāo)。單位燃耗的監(jiān)測(cè)可以在選定的統(tǒng)計(jì)期內(nèi)，選定一爐鋼料，在爐子運(yùn)行正常時(shí)進(jìn)行裝料加熱，在一爐鋼料加熱完了，記錄下所耗燃料量，稱(chēng)出燒鋼量，就可以得出加熱爐實(shí)際單位燃耗，也可以企業(yè)的臺(tái)賬或報(bào)表為準(zhǔn)。

(2)排煙溫度。軋鋼加熱爐最主要的熱損失就是排煙帶出的物理熱，排煙溫度是影響這項(xiàng)熱損失的關(guān)鍵參數(shù)。同時(shí)，軋鋼加熱爐的重要節(jié)能措施就是降低出爐煙氣溫度和排煙溫度。

(3)空氣系數(shù)?？諝庀禂?shù)是評(píng)價(jià)爐內(nèi)燃燒好壞的主要指標(biāo)，最佳的燃料燃燒是低空氣系數(shù)和煙氣中沒(méi)有不完全燃燒成分。如果空氣過(guò)剩量很大，雖然可以保證燃料完全燃燒，但增大了煙氣量，這將導(dǎo)致煙氣帶出的物理熱增大。如果空氣量不足，則在煙氣中存在大量可燃成分，將導(dǎo)致大量的不完全燃燒熱損失。

空氣系數(shù)和排煙溫度的監(jiān)測(cè)一樣，應(yīng)在爐膛出口處和余熱回收裝置煙氣處進(jìn)行。

(4)爐渣可燃物含量。這一監(jiān)測(cè)項(xiàng)目只對(duì)固體燃料加熱爐有實(shí)際意義。燃料燃燒是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^(guò)程，是能源利用的第一步。燃燒效率即化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能的轉(zhuǎn)換效率的高低，直接影響著軋鋼加熱爐的熱效率，影響著軋鋼加熱爐的燃料消耗。

一般情況下，軋鋼加熱爐所用的固體燃料(煤)的灰分是一定的，爐渣中可燃物含量增大，其灰分含量必然隨之減少，根據(jù)灰平衡原理。灰渣總量也就相應(yīng)增加，這樣就造成了爐渣中可燃物總量大大增加，而與之成正比的機(jī)械不完全燃燒熱損失就相應(yīng)地大大增加。

爐渣中可燃物含量測(cè)定需要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)取爐渣樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)分析。

(5)爐體表面溫升。軋鋼加熱爐正常生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)爐體向環(huán)境散失一些熱量，也是一種能量損失。爐體表面散熱不僅增加燃料消耗，而且使得勞動(dòng)條件惡化。爐體散熱主要與兩個(gè)因素有關(guān)，一個(gè)是爐體外表面積，另一個(gè)是爐體外表面溫度及環(huán)境溫度。爐體外表面積在爐子設(shè)計(jì)和施工時(shí)就已確定，是不能改變的，要降低爐體散熱，就只有降低爐體表面溫度(與環(huán)境溫度的差值)。所以，將爐體表面溫升列為表示爐體散熱情況的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

爐體表面溫升測(cè)定一般按爐型把爐體劃分為二段或三段，分別測(cè)定每一段爐體爐頂、爐墻的溫度及其環(huán)境溫度，以各部位爐體平均溫度與實(shí)測(cè)環(huán)境溫度的差值作為監(jiān)測(cè)值。

爐體每一部分可等分成3×3塊，每塊中心作為一個(gè)測(cè)點(diǎn)，遇到爐門(mén)、燒嘴孔、熱電偶孔等特殊位置時(shí)應(yīng)適當(dāng)錯(cuò)位，避開(kāi)這些特殊位置。

(6)出爐鋼坯(錠)溫度。出爐鋼坯(錠)溫度是加熱質(zhì)量的重要指標(biāo)。目前，合理降低出爐鋼坯溫度是軋鋼加熱爐的節(jié)能措施之一。在軋制設(shè)備允許的條件下，降低出爐鋼坯溫度，可以降低爐子溫度水平，減少爐子熱摜失，降低燃料消耗。例如，出爐鋼坯溫度降低50℃，平均可以節(jié)約燃料4%以上。此外，還能夠提升爐子壽命，提高生產(chǎn)能力。

對(duì)于薄鋼坯，可以用光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)或紅外測(cè)溫儀測(cè)量其表面溫度;對(duì)于厚鋼坯，除了測(cè)量表面溫度外，還應(yīng)在其上面鉆孔，用熱電偶測(cè)其內(nèi)部溫度。

(七)煉銅閃速爐的節(jié)能監(jiān)測(cè)

1.煉銅閃速爐的節(jié)能技術(shù)

銅熔煉應(yīng)采用先進(jìn)的富氧閃速熔煉池熔煉工藝，替代反射爐、鼓風(fēng)爐和電弧爐等傳統(tǒng)工藝，提高熔煉強(qiáng)度。閃速爐煉銅的生產(chǎn)量占世界銅總產(chǎn)量的一半，已成為當(dāng)今銅冶金所采用最主要的熔煉技術(shù)，被普遍認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的清潔煉銅工藝。其優(yōu)點(diǎn)在于：熔煉強(qiáng)度高，能量消耗不足傳統(tǒng)煉銅方法的一半;采用富氧熔煉工藝、高品位銅锍等生產(chǎn)技術(shù)，降低了能源消耗，提高生產(chǎn)率;銅锍品位容易控制，便于下一步吹煉。

閃速熔煉是一種將具有巨大表面積的硫化銅精礦顆粒、熔劑與氧氣或富氧空氣或預(yù)熱空氣一起噴入熾熱的爐膛內(nèi)，使?fàn)t料在漂浮狀態(tài)下迅速氧化和熔化的熔煉方法。該法使焙燒、熔煉和部分吹煉過(guò)程在一個(gè)設(shè)備內(nèi)完成，不僅強(qiáng)化了熔煉過(guò)程，而且大大減少了能源消耗，改善了環(huán)境。閃速熔煉根據(jù)不同爐型的工作原理可分為兩類(lèi)：奧托昆普和國(guó)際鎳公司因科(lnco)型。奧托昆普法熔煉特點(diǎn)是采用高熱與富氧空氣將干燥銅精礦垂直噴人靠閃速爐一端的反應(yīng)塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。奧托昆普閃速爐如圖4-22所示。

2.煉銅閃速爐的節(jié)能監(jiān)測(cè)

(1)空氣系數(shù)。化學(xué)不完全燃燒熱損失是燃燒組織不良所造成的，可以通過(guò)改進(jìn)燃燒裝置，合理組織燃燒予以完善。空氣系數(shù)的監(jiān)測(cè)是檢查爐內(nèi)燃燒狀況的基本方法。從空氣系數(shù)的監(jiān)測(cè)和調(diào)整，既可以降低化學(xué)不完全燃燒熱損失，又可以適當(dāng)降低排煙溫度。

(2)入爐銅精礦水分含量。入爐銅精礦水分含量的監(jiān)測(cè)是降低反射爐燃耗的措施之一，銅的活法冶煉是高溫熔煉過(guò)程，其熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于低溫過(guò)程的干燥、焙燒，在保證配料制粒的條件下，應(yīng)盡量控制低的人爐料含水量。計(jì)算結(jié)果表明，入爐料含水量每降低1%，呵使熔煉的燃料率約下降0.2%。

(3)爐壁溫度。爐體散熱的監(jiān)測(cè)是節(jié)能和改善勞動(dòng)條件的重要內(nèi)容之一。

(八)鋁電解槽的節(jié)能監(jiān)測(cè)

1.鋁電解槽的節(jié)能技術(shù)

鋁金屬所消費(fèi)的能源約占有色工業(yè)總能耗的75%，耗電量極大，電能是鋁電解主要成本構(gòu)成部分。目前生產(chǎn)1t鋁需要13000～15000kWh的直流電，電能耗要占鋁成本的45%以上。目前鋁行業(yè)電耗為：國(guó)內(nèi)電解鋁交流電耗平均水平為1.46萬(wàn)kWh/t，國(guó)外為1.420萬(wàn)kWh/t，相差400kWh/t。國(guó)內(nèi)電解鋁電耗高的原因主要是電流效率低，以及陰極電壓降偏高，國(guó)內(nèi)目前電解鋁電流效率多數(shù)在91%～93%之間，平均電壓約為4.2V。要節(jié)約電能，最主要的就是要降低平均電壓和提高電流效率。降低平均電壓的途徑主要有：降低陽(yáng)極電流密度、加強(qiáng)電解槽絕熱保溫、加大母線面積、改善電解質(zhì)成分、使用石墨化陰極炭塊替代普通炭塊作陰極。

近年來(lái)較為先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)有：①電解槽余熱利用;②使用熔斷器，提高電能利用率，100臺(tái)160kA系列的電解槽，每年開(kāi)20臺(tái)槽，每次停電10min，每年將少生產(chǎn)鋁液300t，使用熔斷器后，每年可以多生產(chǎn)鋁液，也能降低平均能耗;③對(duì)槽形進(jìn)行改進(jìn)，增強(qiáng)電解槽散熱，降低電流空耗;④控制電解槽含氟煙氣排放，提高電解煙氣凈化水平。

2.鋁電解槽的節(jié)能監(jiān)測(cè)

鋁電解槽的節(jié)能監(jiān)測(cè)有別于一般工業(yè)窯爐的監(jiān)測(cè)，它的監(jiān)測(cè)，除了直接測(cè)定各部位的散熱外，主要是從工藝過(guò)程分析得出的工藝控制參數(shù)中選定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

(1)單位電解鋁電耗。單位電解鋁電耗是電解鋁的綜合生產(chǎn)指標(biāo)，目前我國(guó)鋁廠，噸鋁平均直流電耗為15700kWh，綜合交流電耗16800～17000kWh;噸鋁預(yù)焙槽電耗為14500kWh，交流電耗為15000kWh。

噸鋁電耗的監(jiān)測(cè)可以在一定時(shí)期內(nèi)審計(jì)電能消耗和產(chǎn)鋁量，也可以在監(jiān)測(cè)期內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)

(2)電流效率。電流效率是反映電解槽電能利用情況的一個(gè)綜合性指標(biāo)，其定義為實(shí)際電解產(chǎn)量與理論電解產(chǎn)量之比。工業(yè)鋁電解槽的平均電流效率一般為85%—92%，電流一定時(shí)，電流效率的提高，可以提高產(chǎn)量，節(jié)約電能。要使母線配制達(dá)到對(duì)槽內(nèi)金屬的電磁力影響最小，保證槽內(nèi)鋁液面穩(wěn)定，熔煉流速較低，這是獲得高電流效率的先決條件。

(3)槽電壓。槽電壓指單個(gè)電解槽的電壓降，是電解生產(chǎn)中與電耗有關(guān)的重要工藝控制指標(biāo)。槽電壓的高低直接影響到單位產(chǎn)鋁的電能消耗。減少這些組成電壓降的措施除加強(qiáng)電解槽保溫、加寬母線、改善電解質(zhì)成分、降低電流密度外，還應(yīng)控制陽(yáng)極效應(yīng)，減少電解過(guò)程副反應(yīng)。槽電壓增大，最終表現(xiàn)為電能消耗的增大。

槽電壓可用電壓表測(cè)定陽(yáng)極母線與陰極母線之間的電壓獲得，要求所用精度較高(0.5級(jí)以上)的直流毫伏表或精密數(shù)字萬(wàn)用表。