熱處理工藝的節(jié)能、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展

陳玉祥 唐佳（西南石油大學(xué),四川成都610500）

熱處理工藝的節(jié)能、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展

陳玉祥 唐佳（西南石油大學(xué),四川成都610500）

熱處理工藝是工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，但其能耗高，污染嚴(yán)重，與節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)相駁。簡(jiǎn)述了熱處理行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，熱處理過(guò)程中能源的消耗，對(duì)人體健康的危害和對(duì)環(huán)境的污染。大量使用新型高端的熱處理設(shè)備，發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助作用，使熱處理過(guò)程智能化，最大程度達(dá)到節(jié)能環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展。

熱處理；節(jié)能；環(huán)保；可持續(xù)發(fā)展

熱處理工藝是改變工件性能非常重要的方式，是機(jī)械工業(yè)發(fā)展不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，每年有超過(guò)30%的鋼件均需通過(guò)熱處理工藝來(lái)達(dá)到預(yù)期的使用性能。中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)張彥敏在“第十一次全國(guó)熱處理大會(huì)”上致辭到：熱處理是重要的基礎(chǔ)制造工藝之一，是我國(guó)成為制造強(qiáng)國(guó)和材料強(qiáng)國(guó)不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。但是，大量的熱處理隨之帶來(lái)的是對(duì)環(huán)境嚴(yán)重的污染[1]，在各行各業(yè)都朝著節(jié)能環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)靠近時(shí)，熱處理行業(yè)依然保持著高耗能，重污染的狀態(tài)。所以，在大力發(fā)展熱處理行業(yè)時(shí)，要促進(jìn)熱處理向節(jié)能減排，高效率低能耗、清凈環(huán)保、智能化轉(zhuǎn)變[2]。

1 行業(yè)現(xiàn)狀

隨著生產(chǎn)實(shí)際對(duì)工件使用性能要求的提高，需要進(jìn)行熱處理工藝的工件所占比例越來(lái)越大，且工藝愈加趨于復(fù)雜化。我國(guó)熱處理行業(yè)發(fā)展迅速，但因設(shè)備較陳舊，工藝較落后，能耗較高，高排放低效率，給環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。特別是小型企業(yè)，熱處理工藝粗糙，水平偏低，管理維護(hù)能力差，進(jìn)一步加速了對(duì)環(huán)境的污染。熱處理行業(yè)在節(jié)能環(huán)保方面的管理力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，能源是生產(chǎn)最重要的基礎(chǔ)，節(jié)能環(huán)保是必然的發(fā)展趨勢(shì)[3]。熱處理行業(yè)中我國(guó)主要存在的問(wèn)題是：（1）設(shè)備陳舊，高端熱處理設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口;（2）能耗大，能源利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重；（3）技術(shù)水平有限，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，成功率低。

2 能源消耗和污染類(lèi)型

熱處理過(guò)程是資源耗費(fèi)密集型和污染嚴(yán)重型行業(yè)，高排放、高消耗、高污染和低效率等問(wèn)題亟待解決。我國(guó)每年需進(jìn)行熱處理的工件超過(guò)1億噸，帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題極其嚴(yán)重，復(fù)雜的工序包括加熱、冷卻、清理等過(guò)程排放的廢水、廢氣，粉塵、殘?jiān)仁窃斐森h(huán)境污染，危害人體健康的主要原因。

1.1 熱處理對(duì)環(huán)境造成的污染

熱處理對(duì)環(huán)境的污染主要體現(xiàn)在對(duì)空氣和水的污染。燃燒加熱過(guò)程中煤、油、液化氣及天然氣燃燒后，向空氣中排放SO2、CO2、NO2、CO等廢氣，會(huì)對(duì)空氣造成嚴(yán)重的污染；鹽浴熱處理時(shí)產(chǎn)生的蒸發(fā)物如NH3、BaCl、HCl等，化學(xué)熱處理用到的制冷劑如甲醇、丙酮、氟利昂等以及噴砂產(chǎn)生的粉塵均會(huì)對(duì)空氣造成污染。對(duì)水資源的污染則是由未經(jīng)處理就排放的廢水，以及使用過(guò)的淬火介質(zhì)等造成的[4]。

1.2 熱處理對(duì)人體健康造成的危害

熱處理過(guò)程對(duì)人體健康造成的危害極大，如燃燒產(chǎn)生的SO2會(huì)損傷人的呼吸器官；表面和化學(xué)熱處理生成的甲醇和奔蒸汽會(huì)使人暈眩、昏迷、死亡；噴砂產(chǎn)生的粉塵會(huì)傷害肺臟，導(dǎo)致肺病；熱處理后的工件清洗產(chǎn)生的廢水排入地下后會(huì)污染居民飲用水，危害人體健康；淬火介質(zhì)如礦物油含有的環(huán)丙芘是強(qiáng)致癌物質(zhì)，會(huì)引起消化道癌、乳腺癌和膀胱癌等；感應(yīng)加熱時(shí)高強(qiáng)度電子輻射會(huì)使細(xì)胞壞死，人體神經(jīng)功能混亂，基因突變；設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行產(chǎn)生的噪音也會(huì)對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)、心理和聽(tīng)覺(jué)造成損害[5]。

3 節(jié)能、環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展

3.1 采用新型熱處理設(shè)備，促進(jìn)熱處理智能化

隨著科技的不斷進(jìn)步，各種新型的熱處理設(shè)備不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，為實(shí)現(xiàn)熱處理的節(jié)能、環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)多使用高效、節(jié)能的設(shè)備及技術(shù)，減少舊設(shè)備及工藝的使用頻率。如真空熱處理技術(shù)與感應(yīng)熱處理技術(shù)不僅能防止工件氧化、脫碳、變形，還能凈化表面，縮短表面熱處理工期，所得工件性能優(yōu)良，節(jié)能又環(huán)保[6]。重視計(jì)算機(jī)的輔助作用，使熱處理過(guò)程趨于智能化。利用計(jì)算機(jī)對(duì)工件進(jìn)行模擬和虛擬的熱處理，為實(shí)際的熱處理過(guò)程提供最佳方案，減少實(shí)際熱處理次數(shù)，節(jié)約成本，避免資源的浪費(fèi)。

3.2 合理設(shè)計(jì)熱處理工藝，減少對(duì)環(huán)境的污染

對(duì)管材制定最恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，包括加熱溫度，保溫時(shí)間以及淬火介質(zhì)的選擇。在保證鋼材使用性能的前提下，選擇較低的加熱溫度和保溫時(shí)間，能降低對(duì)燃?xì)獾南?；選用油做淬火介質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染十分嚴(yán)重，應(yīng)盡量避免；保證熱處理工廠的連續(xù)生產(chǎn)極其重要，在降低燃?xì)庀牡耐瑫r(shí)，能節(jié)約成本，減少對(duì)環(huán)境的污染[7]。

3.3 合理利用廢棄資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保

節(jié)能是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的主要趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能才能促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。要正確利用廢棄物，用于制造熱能來(lái)提高利用率，達(dá)到節(jié)能的目的。爐內(nèi)選擇性能優(yōu)良的保溫材料，做好尾氣、余熱的回收及再利用，提高精密高效、清潔節(jié)能的熱處理新技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)加強(qiáng)法律約束及執(zhí)法力度。

4 結(jié)語(yǔ)

熱處理是高耗能、高污染行業(yè)，為達(dá)到綠色、高效、環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，需更新熱處理設(shè)備，大量引進(jìn)高端設(shè)備，促進(jìn)熱處理智能化；提高熱處理整體水平，合理設(shè)計(jì)熱處理工藝，減少對(duì)人體健康造成的危害以及對(duì)環(huán)境造成的污染。

[1]費(fèi)勤勇.探討如何在熱處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2016(22):104.

[2]馬永杰.熱處理生產(chǎn)的環(huán)保與節(jié)能[J].材料熱處理,2006, 35(14):64.

[3]羅輯.熱處理節(jié)能與環(huán)保技術(shù)進(jìn)展[J].高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,2013,(7):7.

[4]廖波,肖福仁.熱處理節(jié)能與環(huán)保技術(shù)進(jìn)展[J].金屬熱處理,2009,34(1):1.

[5]王濤.熱處理行業(yè)的節(jié)能與環(huán)保[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā), 2012,(1):115.

[6]王瑾.熱處理生產(chǎn)的節(jié)能與環(huán)保技術(shù)研究[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2013(2):37.

[7]亓芳.石油管的熱處理[J].熱處理,2016,31(2):58.