热处理工艺的节能、环保与可持续发展

2017-03-03陈玉祥唐佳西南石油大学四川成都610500

化工管理 2017年20期

陈玉祥唐佳（西南石油大学,四川成都610500）

热处理工艺的节能、环保与可持续发展

陈玉祥唐佳（西南石油大学,四川成都610500）

热处理工艺是工业生产发展不可缺少的关键技术，但其能耗高，污染严重，与节能环保的发展趋势相驳。简述了热处理行业发展现状，热处理过程中能源的消耗，对人体健康的危害和对环境的污染。大量使用新型高端的热处理设备，发挥计算机辅助作用，使热处理过程智能化，最大程度达到节能环保与可持续发展。

热处理；节能；环保；可持续发展

热处理工艺是改变工件性能非常重要的方式，是机械工业发展不可缺少的关键技术，每年有超过30%的钢件均需通过热处理工艺来达到预期的使用性能。中国机械工程学会副理事长张彦敏在“第十一次全国热处理大会”上致辞到：热处理是重要的基础制造工艺之一，是我国成为制造强国和材料强国不可或缺的关键技术。但是，大量的热处理随之带来的是对环境严重的污染[1]，在各行各业都朝着节能环保及可持续发展的目标靠近时，热处理行业依然保持着高耗能，重污染的状态。所以，在大力发展热处理行业时，要促进热处理向节能减排，高效率低能耗、清净环保、智能化转变[2]。

1 行业现状

随着生产实际对工件使用性能要求的提高，需要进行热处理工艺的工件所占比例越来越大，且工艺愈加趋于复杂化。我国热处理行业发展迅速，但因设备较陈旧，工艺较落后，能耗较高，高排放低效率，给环境造成了严重污染。特别是小型企业，热处理工艺粗糙，水平偏低，管理维护能力差，进一步加速了对环境的污染。热处理行业在节能环保方面的管理力度远远不够，能源是生产最重要的基础，节能环保是必然的发展趋势[3]。热处理行业中我国主要存在的问题是：（1）设备陈旧，高端热处理设备依赖进口;（2）能耗大，能源利用率低，环境污染严重；（3）技术水平有限，产品质量不稳定，成功率低。

2 能源消耗和污染类型

热处理过程是资源耗费密集型和污染严重型行业，高排放、高消耗、高污染和低效率等问题亟待解决。我国每年需进行热处理的工件超过1亿吨，带来的环境污染问题极其严重，复杂的工序包括加热、冷却、清理等过程排放的废水、废气，粉尘、残渣等是造成环境污染，危害人体健康的主要原因。

1.1 热处理对环境造成的污染

热处理对环境的污染主要体现在对空气和水的污染。燃烧加热过程中煤、油、液化气及天然气燃烧后，向空气中排放SO2、CO2、NO2、CO等废气，会对空气造成严重的污染；盐浴热处理时产生的蒸发物如NH3、BaCl、HCl等，化学热处理用到的制冷剂如甲醇、丙酮、氟利昂等以及喷砂产生的粉尘均会对空气造成污染。对水资源的污染则是由未经处理就排放的废水，以及使用过的淬火介质等造成的[4]。

1.2 热处理对人体健康造成的危害

热处理过程对人体健康造成的危害极大，如燃烧产生的SO2会损伤人的呼吸器官；表面和化学热处理生成的甲醇和奔蒸汽会使人晕眩、昏迷、死亡；喷砂产生的粉尘会伤害肺脏，导致肺病；热处理后的工件清洗产生的废水排入地下后会污染居民饮用水，危害人体健康；淬火介质如矿物油含有的环丙芘是强致癌物质，会引起消化道癌、乳腺癌和膀胱癌等；感应加热时高强度电子辐射会使细胞坏死，人体神经功能混乱，基因突变；设备长时间运行产生的噪音也会对人的神经系统、心理和听觉造成损害[5]。

3 节能、环保及可持续发展

3.1 采用新型热处理设备，促进热处理智能化

随着科技的不断进步，各种新型的热处理设备不断被开发出来，为实现热处理的节能、环保及可持续发展目标，应多使用高效、节能的设备及技术，减少旧设备及工艺的使用频率。如真空热处理技术与感应热处理技术不仅能防止工件氧化、脱碳、变形，还能净化表面，缩短表面热处理工期，所得工件性能优良，节能又环保[6]。重视计算机的辅助作用，使热处理过程趋于智能化。利用计算机对工件进行模拟和虚拟的热处理，为实际的热处理过程提供最佳方案，减少实际热处理次数，节约成本，避免资源的浪费。

3.2 合理设计热处理工艺，减少对环境的污染

对管材制定最恰当的热处理工艺，包括加热温度，保温时间以及淬火介质的选择。在保证钢材使用性能的前提下，选择较低的加热温度和保温时间，能降低对燃气的消耗；选用油做淬火介质对环境的污染十分严重，应尽量避免；保证热处理工厂的连续生产极其重要，在降低燃气消耗的同时，能节约成本，减少对环境的污染[7]。

3.3 合理利用废弃资源，实现节能环保

节能是当今社会发展的主要趋势，实现节能才能促进可持续发展。要正确利用废弃物，用于制造热能来提高利用率，达到节能的目的。炉内选择性能优良的保温材料，做好尾气、余热的回收及再利用，提高精密高效、清洁节能的热处理新技术的应用，同时加强法律约束及执法力度。