针对15 家热处理企业节能诊断结果，提出了61项技改建议

作者：佟冬雪刘星宇、李振清、王婧；殷和平；魏兴钊；吕东显佟晓辉 

单位：机械工业发展基金会；常州市热处理行业协会；广东省热处协会；中国热处理行业协会

摘要：本文针对 15家热处理企业节能诊断结果，分析热处理企业的节能潜力，并提出节能技改建议，按照所提建议项目技改完成后，预计每年可节省能源 4800 吨标准煤，相当于相关企业现消耗能源的 22%。每年可减少二氧化碳排放12000吨。若按此项工作在热处理行业普遍开展推算，热处理行业可通过节能技改，每年节约能源消耗 220 万吨标准煤，减少二氧化碳排放 550 万吨。

热处理是装备制造的重要基础工艺之一，是提升机电产品性能和可靠性、延长使用寿命、提高市场竞争 力的核心技术，是金属零件制造过程中消耗能源较多而又不可或缺的重点工序，也是装备制造业节能节材 的重要工艺技术。据行业统计，我国每年的热处理加工量约 5000  多万吨，热处理消耗电能总量达 200 亿kWh，天然气和液化气约 4 亿 Nm3，淬火油 10 余万吨，以及其它工艺材料消耗，总计每年耗能约合1000多万吨标准煤，排放二氧化碳约3000多万吨。毋庸置疑，热处理节能是装备制造业实现“碳达峰”目标的重要抓手之一。为满足热处理行业节能工作需求，帮助热处理企业深挖节能潜力，推动热处理工业绿色发展，中国热处理行业协会依托机械工业节能与资源利用中心，于2021年以15 家热处理企业为典型案例，开展了节能诊断服务和节能潜力研究。

1 研究内容与方法

1.1 研究内容

依据热处理企业特点，明确节能诊断重点研究内容见表 1。

表 1  热处理企业节能诊断重点内容

1.2 研究方法

 相关标准进行对比，主要用能设备与能效标准进行对比，总体能效水平与能耗限额标准进行对比等。

  能组织机构和管理制度的落实情况等。

 2。

表 2 热处理企业主要工序（工艺）用能关注要素

      

能源效率诊断：重点核算热处理企业主要工序（工艺）能耗及单位产品综合能耗，评估企业能源利用 况。表 3 列出了热处理企业重点用能设备及能源利用种类。

 具配备与管理、能源管理体系的信息化运行、节能宣传教育活动开展等情况。

表 3 热处理企业重点用能设备及能源利用种类

2 研究结果与分析

2.1 诊断企业总体用能情况

15 家诊断企业的总体能源消费情况列于表  0.46tce/万元，单位产量平均能耗为 0.074tce/t。基本符合文献[3]标准要求。在消费能源结构方面，使用电能占比 75%，与  

表 4  诊断企业用能数据统计

2.2 加热设备能源损失

老旧用能设备仍是能源损失的主要因素。对 8 家有正火和退火工艺的企业能耗数据统计结果（见表 5） 表明，目前用于正火和退火的加热设备仍是老旧的箱式炉、井式炉和台车炉。正火加工量占比 18.7%，用能 占比 13.3%，平均单位能耗 0.057tce/t（460kWh/t）；退火加工量占比 8.6%，用能占比 8.3%，平均单位能耗 0.078tce/t（630kWh/t）。能耗均高于文件标准要求。

表 5  诊断企业正火和退火工艺用能数据统计

2.3 工艺材料和非加热能源消耗

表 6 列出了诊断企业消耗的淬火油统计情况。若按 30%零件使用油淬火估算，平均每吨零件淬火消耗 淬火油约  占比仍达  12 家热处理企业渗碳和碳氮共渗工序的甲醇消耗情况统计于表  总能耗的  6  8。 这些企业的渗碳热处理加工量约占总加工量的 18%，而用于原料气和炉门火帘的天然气消耗占总能耗达 3.8%，这是一个不容忽视的耗能点。

表 6  诊断企业淬火油能源消耗

表 7  渗碳和碳氮共渗工艺甲醇消耗数据

表 8 多用炉气体渗碳和碳氮共渗工艺天然气（非加热用）消耗数据统计

从以上情况看出，热处理工艺材料和非加热用辅助功能的能耗约达到总能耗的 10%，这一点在以往的 热处理工艺能耗和热处理装备能耗中都是被忽略掉的，在以后的热处理节能工作中应给予重视。

2.4 企业能源管理体系

在能源管理方面，诊断企业均建立有能源消费原始记录和统计台账，而在企业能源管理制度建设和执行 方面仍需进一步加强。大部分企业未设立明确的能源管理部门，无专业的能源管理人员，未编制能源管理程 序文件，如计量管理制度、统计管理制度、定额管理制度、考核管理制度、对标管理制度等缺失；未建立能 源计量器具使用和维护档案，尚未实现能耗数据的在线采集和实时监测，缺少能耗数据分析和统计结果。此 项工作的节能潜力明显，需要进一步加强。

3 节能技术改造建议

3.1 完善企业能源管理体系

完善能源管理体系，包括设立能源管理部门，设置能源管理岗位，明确工作职责，聘用的能源管理人员 拥有能源相关专业背景和节能实践经验。编制能源管理程序文件，如《企业能源管理手册》、《主要用能设 备管理程序》等。编制能源管理制度文件，如计量管理制度、统计管理制度、定额管理制度、考核管理制度、 对标管理制度等。制定企业节能相关标准，如部门、工序、设备的能耗定额标准等。完善能源计量器具清单， 建立能源计量器具使用和维护档案，实现能耗数据的在线采集和实时监测，及时进行能耗数据分析，按时上 报统计结果。加强节能宣传教育活动，对能源计量、统计、管理和用能设备操作人员进行岗位培训等。

 3.2 用能设备升级及运行优化控制

（1）对能效下降的箱式炉、井式炉和台车炉的纤维炉衬进行重新改造；

（2）用数字化控制系统替换老 旧的炉温控制系统（柜）；

（3）用数字化多用炉渗碳淬火生产线替换现用井式炉渗碳生产设备；

（4）用数 字化推盘渗碳淬火生产线替换老型号井式渗碳炉、缓冷坑、二次加热淬火炉、淬火槽、回火炉生产流程；

（5） 条件允许情况下选用燃气密封箱式多用炉生产线；

（6）用数字化控制的台车式燃气加热炉替换现用的高耗 能电加热台车炉；

（7）用数字化精密控制渗氮炉替换现用的老旧型号渗氮炉；

（8）用 IGBT 电源改造老旧 的中频感应加热设备；

（9）用数字化高频感应加热淬火和回火生产线替换耗能高的老型号设备；

（10）在 现用的加热设备上增加余热回收装置用于零件清洗和燃气预热；

（11）完善热处理车间烟气收集和处理系统；

（12）用变频空压机替换现用的老型号空压机；

（13）淘汰和更换现在使用的 Y 系列电机；

（14）建 设包括能源管理信息化的数字化热处理工厂等。

3.3 开发和使用新能源

（1）对车间屋顶改造，开发光伏发电，替代和减少企业消费的电网电能；

（2）在厂区内安装光伏路灯。

4 节能潜力分析

通过对 15 家热处理企业的节能诊断，分析企业的用能潜力点并提出以上相关节能技改建议 61 项，技改完成后，预计每年可节省能源 4800 吨标准煤，相当于现消耗能源的 22%，每年可减少二氧化碳排放12000吨。所提建议项目三年内需投资 16763 万元，万元投资节能量 0.29tce/万元，万元投资减排 二氧化碳量 0.72 吨/ 万元。若按全国热处理行业年使用能源 1000 万吨标准煤计算，通过节能诊断指导企业节能技改，热处理行业每年可节省能源消耗 220 万吨标准煤，减少二氧化碳排放 550 万吨。

参 考 文 献

      版社，2020：22—35.

[2] GB/T 2589 综合能耗计算通则

[3] T/CHTA 003-2020 热处理行业规范条件

[4] GB/T 17358 热处理生产电耗计算和测定方法

责任编辑：乔欣 

审核人：朱光明

来源：热处理技术与装备，中国热处理行业协会