降低铸件产品能耗的技术要求和管理措施

　　近20年我国铸造行业发展迅速， 2011年各类铸件产量达4150万吨，占世界铸件总产量的44%左右。 2012年铸件总产量上升到4250万吨。我国已成为名副其实的铸造大国，但是与其他工业发达国家相比，我国铸造产品在质量、生产设备、效率、能耗和环境等诸多方面仍存在很大差距。

　　铸造行业是国民经济高能耗行业之一，降低铸造生产过程的能耗，提高能源效率，需要从加强行业能源管理、改进企业落后工艺技术和设备等多种途径解决。全国绿色制造技术标准化技术委员会在国家高技术研究发展计划（863计划）“绿色制造基础共性技术”项目的支持下，开展了铸件单位产品能耗限额标准的前期研究工作，从量大面广的铸钢、铸铁和铸铝件单位产品能耗入手，研究制定适合我国国情的铸件单位产品能源消耗限额标准。本文从标准化角度提出降低铸件产品能耗的技术要求和管理措施，为降低铸造行业能耗提供技术支撑和标准依据。

　　1 铸造能耗现状分析
　　
　　我国铸造行业在能耗方面与发达国家存在很大差距，据资料介绍，我国铸造能耗是发达国家的1.5倍～2倍，以铸铁件为例，我国每生产一吨铸铁件的能耗是550kg～700kg标煤，而美国是323kg标煤，日本是308kg标煤，法国是368kg标煤，我国铸造行业能耗高主要有以下几方面原因：

　　（1） 铸造企业规模小、 产品种类多我国现有铸造企业约三万家，多数企业规模小、专业化程度低。 2012年我国铸件总产量4250万吨，平均每一铸造企业的年产量不足1500吨，而工业发达国家的铸造企业一般规模都在5000吨以上。我国相当多铸造企业生产的产品种类繁杂，并且设备配置不合理、利用率低，往往为了生产大铸件配备了大型熔化设备，而当生产小铸件时，熔化设备负荷不足，能源损失大。

　　（2） 铸造技术水平低我国许多铸造企业仍采用落后的铸造生产工艺，并且缺乏必要的实验和检测手段，导致铸件废品率高、加工余量大。我国铸造企业废品率一般在7%～15%之间，有些企业甚至超过20%，而先进国家铸件废品率一般在2%～3%左右；我国铸件毛坯重量比国外平均重10%～20%，加工余量大，既浪费原材料又增加直接生产能耗。

　　（3） 熔炼工艺设备落后熔炼工序是铸造主要用能工序，其消耗的能量占整个铸造企业的50%～65%，熔炼工序能耗决定了企业铸造能耗水平。工业发达国家大多数采用外热风连续作业的长炉龄冲天炉，而我国多数企业仍采用冷风短炉龄冲天炉，反复开炉和打炉造成大量炉体蓄热损失和打炉底焦的热损失，降低了熔炼工序能源效率。

　　（4） 能源管理落后我国铸造行业能源管理法规和标准还不健全，不少铸造企业对能源管理工作不够重视，没有建立健全能源管理机制，许多企业只重产量、产值，不计能耗。

　　2 铸造能耗标准化现状及需求分析
　　
　　随着能源短缺问题的日益凸显和我国《“十二五”节能减排综合性工作方案》的实施，我国相继出台了一系列节能管理政策、措施及标准。

　　GB/T 23331—2012 《能源管理体系 要求》正式实施，标志着我国节能工作进入了一个新的阶段，也预示着在全国范围内普遍推广和建立能源管理体系的时机已经到来。

　　目前，我国能源管理方面的标准多数是各行业通用的基础性标准，主要有GB/T 23331—2012、 GB/T 15587—2008 《工业企业能源管理导则》 、 GB/T 3484—2009 《企业能量平衡通则》、 GB/T 17166—1997 《企业能源审计技术通则》、 GB 17167—2006 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》、 GB/T 12723—2008 《单位产品能源消耗限额编制通则》 （该标准将被GB/T 12723—2013代替，于2014年7月1日起实施）、 GB/T 2589—2008 《综合能耗计算通则》、GB/T 13234—2009 《企业节能量计算方法》等。

　　铸造行业能源方面的行业标准还比较少，主要是工业炉能耗分等，如JB/T 50184—1999《砂型干燥炉能耗分等》；目前已有铸造能耗限额地方标准，如DB 37/785—2007 《冲天炉金属炉料耗焦限额》、 DB 31/638—2012 《铸钢件单位产品能源消耗限额》。总体而言，目前我国铸造行业有关的节能标准非常缺乏，标准的研究和制定工作比较薄弱，铸造行业能源管理和企业开展节能工作都缺乏系统化的标准规范和技术依据。在工业和信息化部的指导下，中国铸造协会制定了我国《铸造行业准入条件》，首次将能耗限额指标作为指导我国铸造企业转变发展模式、淘汰落后产能的考核及评定依据。该文件中对于吨铸钢和吨铸铁能耗规定了限额指标，但对铸造生产能耗指标如何确定、能耗如何计量、统计和计算等没有规定，目前也没有相应标准可参照，铸造企业在执行时没有统一的方法和依据。因此对铸造生产过程中的能耗数据进行深入调查分析，研究制定铸件单位产品能耗限额标准非常必要。

　　3 标准主要内容
　　
　　单位产品能源消耗限额是指生产合格产品时，每单位产品所允许消耗能源的限定值。

　　依据GB/T 12723—2008 《单位产品能源消耗限额编制通则》框架、原则以及前期调研结果，初步确定了铸件单位产品能源消耗限额标准的主要内容，包括铸件单位产品能耗指标、能耗统计范围、能耗计算方法、能源计量管理、节能技术和管理措施等。

　　（1） 能耗指标
　　铸件单位产品能耗限额指标主要有三个方面：

　　1）单位产品能耗限额限定值；
　　2）新建及扩建企业单位能耗限额准入值；
　　3）单位产品能耗限额先进值。

　　（2） 能耗统计范围
　　包括直接生产与辅助生产系统以及附属生产系统实际消耗的一次及二次能源和耗能工质，扣除工序回收的能源量。直接生产系统包括砂处理、造型、制芯、模具、熔炼、浇注、出模、清理等生产工艺过程；辅助生产系统包括动力、供气、供水、机修、化验、计量、环保、采暖等辅助过程及设施；附属生产系统包括生产管理及调度指挥系统等，不包括为生产服务的附属生产系统（如食堂、保健站、休息室等）。

　　（3） 能耗计算方法
　　1）铸件生产消耗能源总量按式（1）计：【1-2】

　　
　　G ———合格产品（铸钢件、铸铁件、铸铝件等）产量
　　
　　式（1）、式（2）中能源消耗总量在计算时需将消耗的各种能源折合成标准煤。

　　（4） 能源计量和管理要求
　　企业能源计量是企业对能源进行科学管理以及实现节能降耗、提高经济效益的重要手段。在能源计量和管理方面企业应做好以下几方面工作：

　　1）建立企业能源管理体系，制定节能目标和具体指标，定期对企业内部能耗进行分级考核；2）成立能源管理机构，配备相应数量和素质管理人员，明确各级能源管理人员的岗位职责；3）建立符合GB 17167—2006标准要求的能源器具管理制度；4）采用先进、节能的工艺技术和设备，逐步淘汰效率低、能耗高的工艺设备；5）规范铸造能耗数据计量、统计和计算方法等，按不同产品分别统计和计算能源消耗量。

　　4 问题及思考
　　
　　企业科学准确地计量、统计和计算铸件单位产品全工艺过程的能耗是实施能耗标准的关键。调研中发现，对于新建的铸造企业，提供数据比较容易，而建厂较早的老企业则比较困难，主要原因是企业能源管理人员缺乏、能源计量器具配备率不足（如感应电炉没有安装独立的电表），还有就是数据采集和统计没有按产品细分，无法计算出某一产品的单位能耗。

　　铸造工艺和铸件产品的复杂性，决定了统计、计算铸造产品每道工序生产能耗的不确定性和难度，而且对于同一铸造产品，采用不同的工艺方法和设备，能耗差别很大，有专家建议将能耗统计范围限定在铸造能耗最高的熔化/熔炼工序。另外同样材料的铸件，因重量大小、结构复杂程度不同，其能耗水平相差也很大。

　　确定标准三项能耗指标值（限定值、准入值和先进值）是下一步标准研究的重点，结合以上问题，在后续工作中还需要充分调查现有铸造企业单位产品能耗数据，广泛征求铸造企业和相关行业管理部门的意见，邀请有关专家进行充分论证。标准力求适合中国现有国情，并且具有良好的可操作性，规范和引导铸造企业逐步淘汰落后工艺和设备、改进生产技术、加强能源管理，从而达到降低我国铸造行业能耗水平的目的。

　　5 结束语
　　
　　节能降耗是我国铸造行业一项长期的战略性任务，改进工艺技术和设备、降低铸造生产能耗需要全面、系统的标准作为技术支撑和依据。铸件单位产品能耗限额标准的研制，对规范铸造企业节能降耗工作，促进我国铸造行业向绿色可持续方向发展具有重要意义。