郭紅超

傳統(tǒng)的冶金工業(yè)是高能耗行業(yè)，企業(yè)配電總?cè)萘客ǔ＿_(dá)到數(shù)萬(wàn)千瓦。熱電廠產(chǎn)生大量的溫室氣體C+O2=CO2（1KG碳燃燒能釋放熱量2.3×10E7焦耳，1KG碳充分燃燒釋放3.66KG二氧化碳）熱電廠的煙氣排放中大于PM2.5顆粒物數(shù)量很大，這從電廠周邊小環(huán)境就能顯現(xiàn)。電能的節(jié)能減排是跟我們的環(huán)境息息相關(guān)，環(huán)境空氣指數(shù)PM2.5是影響人體健康的重要的指標(biāo)，冬季在我國(guó)西北、華北部頻頻出現(xiàn)的霧霾天氣，對(duì)人體健康出現(xiàn)嚴(yán)重危害。當(dāng)這項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)時(shí)醫(yī)院就診的呼吸道染病患者顯注增多，更可能引發(fā)多種人體器官的并發(fā)癥。來(lái)自（IPCC）政府間氣候變化專門委員會(huì)的專家指出燃煤能源比石油、天然氣能源產(chǎn)生更多的溫室氣體二氧化碳，并釋放出大量的微粒，對(duì)地球氣候環(huán)境造成很糟影響。冶金工業(yè)的生產(chǎn)主要依賴于火電，而火電份額占總電能80%以上。因此節(jié)能減排的技術(shù)革新受到管理和生產(chǎn)者的推崇。對(duì)每臺(tái)大功率高能耗設(shè)備進(jìn)行節(jié)電技改，是目前冶金企業(yè)進(jìn)行技術(shù)革新的重要課題之一。目前對(duì)交流設(shè)備進(jìn)行變頻改造，減少磁滯損耗、熱損耗，對(duì)設(shè)備如電機(jī)進(jìn)行空載節(jié)電模式，及時(shí)停機(jī)，減少能損耗，對(duì)大功率設(shè)備定期進(jìn)行漏電檢測(cè)，檢測(cè)相對(duì)電阻、絕緣度避免漏電熱損耗等都是有效的節(jié)能減排措施。針對(duì)冶金業(yè)驅(qū)動(dòng)類和熔煉兩類大型高耗能設(shè)備，應(yīng)分類引入比較合理的節(jié)能管理參數(shù)，如有用功百分率。比能耗：KG/KW，每單位電能的生產(chǎn)率。因此，淘汰和改造落后的設(shè)備，減少電能的無(wú)用功，以達(dá)到提高有用功，這是節(jié)能減排的有效措施。大功率用電設(shè)備具體的每個(gè)輸配電環(huán)節(jié)、電能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)、使用過(guò)程環(huán)節(jié)注重技術(shù)改造升級(jí)，使科技改變生活更切實(shí)。在改造用電設(shè)備的同時(shí)也應(yīng)綜合考慮使用過(guò)程的工藝的合理性、節(jié)能性。

一、供電技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用——（無(wú)功補(bǔ)償和交流變頻）

自耗電極熔煉設(shè)備從結(jié)構(gòu)上分為，電極、真空驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；配電、變壓橋式水冷硅整流熔煉直流系統(tǒng)，結(jié)晶坩堝與水冷系統(tǒng)。在熔煉電源的輸配電過(guò)程中，改進(jìn)優(yōu)化輸電路徑上的阻抗平波器，注重消除電網(wǎng)中感應(yīng)電勢(shì)引起的諧波震蕩，和防護(hù)電網(wǎng)中強(qiáng)大感應(yīng)電流沖擊進(jìn)而引發(fā)的冶煉產(chǎn)品質(zhì)量事故。這些降低了產(chǎn)品的成品率，造成了大量電能浪費(fèi)，使碳排放增加。目前高容量電容貯能技術(shù)、變頻技術(shù)正成熟應(yīng)用推廣于冶金行業(yè)。對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的大功率三相交流電機(jī)的可變頻調(diào)速控制節(jié)能升級(jí)，大扭矩電機(jī)空載時(shí)維持最低功率運(yùn)行減少無(wú)功能耗。

二、供電先進(jìn)理念——低壓大電流同軸供電

現(xiàn)在主流的自耗電極熔煉爐大多采用同軸供電方法消除大電流存在的感生電磁的磁場(chǎng)能耗，從整流屏出來(lái)的低壓大電流路徑在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就要優(yōu)化布局，在此后的長(zhǎng)期使用中可節(jié)省可觀的路徑導(dǎo)體渦流損耗和熱損耗，對(duì)節(jié)能排放起到顯著效果。實(shí)際使用中我們發(fā)現(xiàn)輸電母牌（銅牌）的最高溫度能達(dá)到60℃。輸電路徑的截面和長(zhǎng)度方向都將增大碳排放。在輸電電纜和母牌中都提倡同軸供電以減少電磁渦流導(dǎo)致的熱損耗。

三、輸電先進(jìn)技術(shù)——高溫超導(dǎo)電纜，高溫超導(dǎo)電機(jī)的應(yīng)用

第一代Bi系HTS超導(dǎo)帶材Bi-2223/Ag已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)在國(guó)際上只有少數(shù)幾家公司擁有Bi系帶材的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，AMSC（美國(guó)）、Innost（北京英納超導(dǎo)）、EAS（德國(guó)）、Tirthor（德國(guó)）以及Sumitomo（日本）等。北京英納超導(dǎo)公司目前是我國(guó)商業(yè)化生產(chǎn)BSCCO線的公司，生產(chǎn)的短樣線臨界電流Ic和Jc分別達(dá)到120A和1.2x104A/cm2，最長(zhǎng)可生產(chǎn)1km長(zhǎng)的HTS線，這種材料使用受Tc溫度限制，必須加裝液氮冷卻裝置。高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)采用高溫超導(dǎo)永磁體制造，通電導(dǎo)體做電機(jī)轉(zhuǎn)子受磁場(chǎng)力作用驅(qū)動(dòng)，或者用高溫超導(dǎo)帶材繞制電機(jī)磁場(chǎng)線圈。在高溫超導(dǎo)電機(jī)制造方面，美國(guó)Reliance電力公司制出了四極高溫超導(dǎo)同步電動(dòng)機(jī)，超導(dǎo)線圈工作在27K，功率輸出147KW。目前在超導(dǎo)研發(fā)制造領(lǐng)域，美國(guó)暫處領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。我國(guó)中科院電工所和西北有色金屬研究院在此領(lǐng)域也處世界先進(jìn)行列。

四、節(jié)能技改的前景

節(jié)能技改對(duì)環(huán)境治理能起到重要的作用，在日常生活生產(chǎn)中，各行各業(yè)人人要樹(shù)立節(jié)能觀念。冶金、航空航天、航海工業(yè)的技術(shù)升級(jí)要拓展高端制造業(yè)，同時(shí)我國(guó)政府主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型同樣是對(duì)我國(guó)中西部，東北華北等依靠能源型產(chǎn)業(yè)省份提出高的期望，在高能耗行業(yè)注重技術(shù)節(jié)能。在城鎮(zhèn)化過(guò)程中，不能只重視拆遷和蓋樓式的初級(jí)工業(yè)模式，要有計(jì)劃、高標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)扶持高排放企業(yè)技改升級(jí)或者轉(zhuǎn)型。倡導(dǎo)發(fā)展高技術(shù)零排放制造技術(shù)，創(chuàng)新清潔能源發(fā)展——風(fēng)電、核電、太陽(yáng)能在冶金行業(yè)能耗中的占比份額。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]林良真，肖立業(yè).我國(guó)超導(dǎo)技術(shù)研究進(jìn)展及展望[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào).2005：20（1）：1～7

[2]金建勛，鄭陸海.高溫超導(dǎo)材料與技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào).2006（8）

[3]中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2011年工業(yè)品產(chǎn)能數(shù)據(jù)