【摘 要】鐵合金企業(yè)是一種高耗能的生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本直接影響企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。其中能源消耗的多少直接關(guān)系到生產(chǎn)成本，也就是它對(duì)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有巨大的影響。能耗作為生產(chǎn)成本中可控的主要部分，對(duì)它的深入研究對(duì)于控制能耗水平，降低生產(chǎn)成本具有重要意義。本文結(jié)合鐵合金冶煉的生產(chǎn)工藝，對(duì)影響能源消耗的各種因素進(jìn)行深入的分析研究，為鐵合金企業(yè)提供科學(xué)合理、切實(shí)可行的能源計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】鐵合金；能源；消耗；節(jié)能

一、引言

能源對(duì)各個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都是十分重要的，國(guó)家大力提倡節(jié)能降耗，它是企業(yè)生存的根本，也是實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。節(jié)能就是對(duì)各種用能設(shè)備進(jìn)行科學(xué)管理，運(yùn)用各種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等手段，來(lái)降低企業(yè)生產(chǎn)中各個(gè)環(huán)節(jié)中對(duì)能源的浪費(fèi)，最大發(fā)揮出能源的作用。鐵合金企業(yè)是一個(gè)高耗能的企業(yè)，在鐵合金企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本中，消耗的電能所占比例約為60%～70%。所以在鐵合金企業(yè)中，節(jié)約能源并科學(xué)合理的利用，最大限度的發(fā)揮出能源的作用，將會(huì)為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的效益。因此，對(duì)鐵合金能源消耗的研究具有重要的意義。

二、能耗系統(tǒng)概況

（一）鐵合金生產(chǎn)任務(wù)

鐵合金主要是指鐵與一種或幾種元素組成的中間合金，主要用于鋼鐵冶煉。鐵合金生產(chǎn)的主要任務(wù)就是將礦石或氧化物中的合金元素分離出來(lái)，通常使用的是還原劑還原法。鐵合金如果從使用設(shè)備方面進(jìn)行分類可將其分為高爐法、真空法、電弧爐法等；如果是根據(jù)熱量來(lái)源進(jìn)行分類可將其分為金屬熱法、電熱法和碳熱法等。而在本文中主要研究的是以AOD爐作為冶煉核心的電弧爐冶煉生產(chǎn)法，這種冶煉方法更加的快捷高效，可以有效的提高低碳合金的降碳能力。

（二）能耗的分布

一個(gè)鐵合金企業(yè)不僅要求具備完整的生產(chǎn)設(shè)施，同時(shí)還要根據(jù)鐵合金冶煉生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，要求各個(gè)生產(chǎn)車間之間有緊密的的生產(chǎn)聯(lián)系和相互之間的協(xié)作配合。通常情況下，企業(yè)車間平面布置必須符合以下條件。①車間間距符合安全標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)盡可能緊湊，這樣能夠少占土地面積。同時(shí)也能最大限度的減少各種管線、運(yùn)輸及構(gòu)件等的長(zhǎng)度或體積。②運(yùn)輸能力適應(yīng)車間的實(shí)際產(chǎn)量和生產(chǎn)特點(diǎn)，盡可能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)料、冶煉和成品的一條線進(jìn)行，避免交叉進(jìn)行。③車間設(shè)置要求具備可擴(kuò)建性，可以實(shí)現(xiàn)在基建的同時(shí)，也能夠進(jìn)行生產(chǎn)，做到互不干擾。

（三）系統(tǒng)能耗的特點(diǎn)

（1）國(guó)內(nèi)的鐵合金生產(chǎn)依然采用的是傳統(tǒng)的三步法工藝，也可以稱為硅熱法。這種工藝中使用了三臺(tái)電爐，除第一臺(tái)外，二、三臺(tái)電爐分別以前一臺(tái)生產(chǎn)的產(chǎn)品作為原料，進(jìn)而生產(chǎn)出新的產(chǎn)品，分別是碳素鉻鐵，硅鉻合金，中、低、微碳鉻鐵。國(guó)外普遍使用的“波倫法”也需要三臺(tái)電爐，不過(guò)它的區(qū)別在于爐外的“倒包”上，確保鉻礦、石灰熔體與硅鉻合金之間發(fā)生完全的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生產(chǎn)出中、低、微碳鉻鐵。

（2）在冶金行業(yè)中，空分裝置是一種具有代表性的生產(chǎn)設(shè)備，在AOD爐的生產(chǎn)過(guò)程中，主要是為碳鉻鐵的生產(chǎn)提供必要的氧氣。電氣設(shè)備的組成部分通常都包括了空氣控制器、壓縮機(jī)、除塵裝置等，它的主要工藝流程為壓縮、冷卻、分餾、純化等。

三、能源消耗分析

（一）電弧爐能耗分析

1、電耗與產(chǎn)量之間的關(guān)系。電耗與產(chǎn)量之間的關(guān)系主要體現(xiàn)在以下兩方面：一是產(chǎn)量越高，電能的總耗量也就越大，這也可以看出兩者間成一種正相關(guān)的關(guān)系，消耗總能源隨產(chǎn)品的增對(duì)而增多；二是產(chǎn)量越高，電能單耗就會(huì)越小，單耗的具體公式如下：

B=Q/P

在式中，B代表電能單耗；Q代表總電量；P代表爐子小時(shí)產(chǎn)量。根據(jù)公式可以得出，當(dāng)總電能在不變的情況下，單耗與小時(shí)產(chǎn)量成反比關(guān)系。冶煉速度的快慢不會(huì)影響到電弧爐的熱負(fù)荷變化，這主要是因?yàn)樵谶M(jìn)行冶煉時(shí)電爐中同時(shí)具有充足的電量和氧氣，就可以對(duì)鐵合金的冶煉速度和電能消耗量進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，這樣就可以減少20～25%的冶煉時(shí)間，也可以降低80-10度/t的電量耗能。當(dāng)電爐熱負(fù)荷變化穩(wěn)定的條件下，影響單耗大小的因素就主要有產(chǎn)量的高低以及生產(chǎn)速度快慢。所以，高產(chǎn)實(shí)現(xiàn)低耗能的重要條件。

2、氧氣量與用電量之間的關(guān)系。對(duì)于輔助燃燒以及吹氧助熔的方式，從表1中的電爐熱平衡表中可以發(fā)現(xiàn)，熱量耗費(fèi)最大的為熔化期，如果選擇吹氧助熔的方式進(jìn)行，就能夠盡可能的減少熔化時(shí)間和氧化時(shí)間，可以節(jié)約大量的電量資源。根據(jù)國(guó)外一些研究資料顯示，每吹1立方米的氧氣就可以節(jié)約電能5～10度。如美國(guó)鋼鐵企業(yè)使用了500噸電爐油氧進(jìn)行助熔，分別耗費(fèi)了9公升的油和65立方米的氧氣，就大約可以節(jié)約220度的電能，這也就相當(dāng)于用32千克的標(biāo)準(zhǔn)煤的油換取84千克標(biāo)準(zhǔn)煤的電量。

表1 電爐熱平衡表

（二）AOD爐能耗研究

在進(jìn)行鐵合金生產(chǎn)時(shí)，AOD爐再次對(duì)感應(yīng)爐中的鋼水進(jìn)行提煉，從而使鋼水滿足低碳合金的提煉要求并且也不減少鉻元素。AOD爐這種生產(chǎn)方式逐步改變了鐵合金傳統(tǒng)生產(chǎn)中硅熱法的生產(chǎn)，這樣可以避免鐵合金在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)爐外出現(xiàn)“倒包”所導(dǎo)致的爐渣飛濺、熱氣向外溢出等環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的問(wèn)題。AOD爐是一種簡(jiǎn)單的生產(chǎn)設(shè)備，所消耗的能源低并且所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量也非常好。降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

在鐵合金冶煉過(guò)程中，AOD爐主要是利用制氣工廠生產(chǎn)出的氮?dú)狻⒀鯕夂蜌鍤庵糜诳諝庋b置等相應(yīng)的電氣設(shè)備當(dāng)中，從而為低碳合金的生產(chǎn)提供所需的原料。

四、總結(jié)

鐵合金企業(yè)是高耗能企業(yè)，能源消耗是否合理直接關(guān)系到企業(yè)的健康發(fā)展和經(jīng)濟(jì)利益。因此，在鐵合金冶煉生產(chǎn)過(guò)程中，企業(yè)要不斷對(duì)鐵合金冶煉工藝進(jìn)行研究分析，找出能源消耗的影響因素并進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)能源進(jìn)行最大限度的利用，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，促進(jìn)鐵合金企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

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