1.2 項目背景與必要性
1.2.1 項目建設(shè)背景
鑄造行業(yè)作為裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)之一，改革開放以來取得了長足的發(fā)展，從2000年開始，我國鑄件產(chǎn)量就一直位居世界首位。沖天爐作為鑄鐵熔煉的首要設(shè)備延續(xù)到今天，在全國范圍內(nèi)仍然擔(dān)負(fù)著60%左右鑄鐵件的熔煉任務(wù)（主要原因是2008年之前所上項目沖天爐比重較大），因此，沖天爐熔煉技術(shù)直接關(guān)系著鑄件的內(nèi)在質(zhì)量和表面質(zhì)量；沖天爐除塵系統(tǒng)的排放濃度以及可靠程度又直接關(guān)系到鑄造企業(yè)能否允許存在的頭等大事。
隨著“節(jié)能環(huán)保”概念的深入人心，國家及各地市針對沖天爐等產(chǎn)品所在的鑄造業(yè)出臺了相關(guān)政策。
1、提高行業(yè)門檻，嚴(yán)格鑄造行業(yè)準(zhǔn)入制度。
逐步關(guān)閉生產(chǎn)規(guī)模3000噸/年以下的鑄鐵件砂型鑄造生產(chǎn)企業(yè)，新建鑄鐵件砂型鑄造生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模必須達(dá)到5000噸/年；逐步關(guān)閉生產(chǎn)規(guī)模2000噸/年以下的鑄鋼件砂型鑄造生產(chǎn)企業(yè)，新建鑄鋼件砂型鑄造生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模必須達(dá)到3000噸/年。
2、淘汰高耗能設(shè)備，推廣使用技術(shù)先進(jìn)的熔化爐。
逐步淘汰小沖天爐，發(fā)展5噸/小時以上大型、長爐齡沖天爐，根據(jù)需要采用外熱送風(fēng)、水冷無爐襯連續(xù)作業(yè)沖天爐；推行沖天爐、爐雙聯(lián)工藝；推廣沖天爐除濕送風(fēng)技術(shù)、沖天爐變頻控制技術(shù)，增加除塵裝置，減少電力耗費(fèi)。鑄鋼件生產(chǎn)中推廣使用熱效率高、作業(yè)好、熔化量在1噸/小時以上的節(jié)能環(huán)保電爐，、淘汰燃油坩堝爐和焦炭坩堝爐等落后爐型。逐步取消用爐前試塊觀測白口深度的原始粗測法，淘汰落后檢測方法，采用先進(jìn)的鐵水性能速測儀、熱分析儀或直讀光譜儀，提高監(jiān)測設(shè)備的迅捷性、精密性及自動化程度。
3、加強(qiáng)環(huán)保治理，嚴(yán)格排放制度。
加大環(huán)保設(shè)備投入，對熔化沖天爐或電爐產(chǎn)生的煙氣，采取煙氣凈化和降噪措施，采用旋風(fēng)除塵器（含多管旋風(fēng)除塵器）以及袋式、靜電或濕式除塵器和兩級組合除塵（如旋風(fēng)加布袋）等除塵方式，對產(chǎn)生的煙氣集中收集、凈化處理，主要污染物煙塵、粉塵和噪聲達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)資源、能源二次利用，使煙氣中的CO二次燃燒，燃燒余熱再預(yù)熱冷空氣并使熱風(fēng)鼓入沖天爐，達(dá)到提高鐵水溫度和煙氣凈化的雙重作用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。生產(chǎn)車間要安裝除塵、去除有害氣體、通風(fēng)和降低噪聲的設(shè)備，改善鑄造車間的工作。
項目屬于能量優(yōu)化項目，項目建設(shè)符合國家《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》中確定的能量優(yōu)化發(fā)展規(guī)劃，符合“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”基本國策，是企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展客觀需要。項目建成后，將有降低企業(yè)消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)核心競爭力，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?！?br />
1.2.2 項目建設(shè)必要性
技術(shù)改造是企業(yè)采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料對現(xiàn)有設(shè)施、工藝條件及生產(chǎn)服務(wù)等進(jìn)行改造提升，淘汰落后產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)內(nèi)涵式發(fā)展的投資活動，是實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步、提高生產(chǎn)效率、推進(jìn)節(jié)能減排、促進(jìn)安全生產(chǎn)的重要途徑。促進(jìn)企業(yè)技術(shù)改造，對優(yōu)化投資結(jié)構(gòu)、培育消費(fèi)需求、推動自主創(chuàng)新、加快結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級具有重要意義，是推進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展的重要舉措。
1、《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)企業(yè)技術(shù)改造的指導(dǎo)意見》提出：
（1）推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和科技成果產(chǎn)業(yè)化。針對關(guān)鍵領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié)，突破一批共性關(guān)鍵技術(shù)，加快先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，提高基礎(chǔ)原材料和基礎(chǔ)零部件、重大裝備和核心技術(shù)的國內(nèi)保障能力，提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究制定水平，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新能力提升。鼓勵和支持企業(yè)技術(shù)中心、工程實(shí)驗(yàn)室、科技重大基礎(chǔ)設(shè)施等創(chuàng)新載體的改造提升，培育一批研發(fā)基礎(chǔ)好、知識產(chǎn)權(quán)多、行業(yè)帶動性強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)，加強(qiáng)開放合作，增強(qiáng)企業(yè)創(chuàng)新能力。推動建立以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新體系，積極探索以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、圍繞創(chuàng)新成果進(jìn)行創(chuàng)業(yè)等模式，促進(jìn)科研與生產(chǎn)緊密結(jié)合，充分發(fā)揮市場主體的創(chuàng)造性和積極性，加快科技成果產(chǎn)業(yè)化。
（2）提高裝備水平。加快淘汰落后工藝技術(shù)和設(shè)備，推廣應(yīng)用自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等先進(jìn)制造系統(tǒng)、智能制造設(shè)備及大型成套技術(shù)裝備。支持重點(diǎn)企業(yè)瞄準(zhǔn)世界前沿技術(shù)，加快裝備升級改造，推動關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)裝備達(dá)到國際先進(jìn)水平。實(shí)施裝備創(chuàng)新工程，不斷提高裝備制造業(yè)技術(shù)水平。
（3）促進(jìn)綠色發(fā)展。實(shí)施提升工業(yè)能效、清潔生產(chǎn)、資源綜合利用等技術(shù)改造。加快推廣國內(nèi)外先進(jìn)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材技術(shù)和工藝，推廣工業(yè)產(chǎn)品綠色設(shè)計研發(fā)系統(tǒng)，提高能源資源利用效率。提高成熟適用清潔生產(chǎn)技術(shù)普及率。加強(qiáng)重金屬和危險化學(xué)品污染防治。支持工業(yè)廢物、廢舊產(chǎn)品和材料回收利用以及低品位、共伴生礦產(chǎn)資源綜合利用，積極發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和再制造產(chǎn)業(yè)。培育一批資源節(jié)約型、環(huán)境友好型示范企業(yè)。
（4）促進(jìn)安全生產(chǎn)。實(shí)施高風(fēng)險工業(yè)產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝和裝備的技術(shù)改造，加強(qiáng)工業(yè)控制系統(tǒng)安全保障。加快安全生產(chǎn)管理與監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、應(yīng)急處理系統(tǒng)、危險品生產(chǎn)儲運(yùn)設(shè)備設(shè)施等技術(shù)裝備的升級換代，提高工業(yè)企業(yè)本質(zhì)安全水平。
2、省人民政府關(guān)于印發(fā)《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）的通知》提出：
圍繞傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級和新興產(chǎn)業(yè)培育壯大的發(fā)展需求，加強(qiáng)戰(zhàn)略性、前瞻性研究。按照圍繞產(chǎn)業(yè)鏈配置創(chuàng)新鏈、圍繞創(chuàng)新鏈完善資金鏈的總體思路，通過招標(biāo)、委托和自發(fā)等方式，組織引導(dǎo)以企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)研合作共同體聯(lián)合攻關(guān)，開發(fā)具有重大影響的關(guān)鍵共性技術(shù)和產(chǎn)品，搭建創(chuàng)新平臺，培育創(chuàng)新團(tuán)隊，建設(shè)產(chǎn)業(yè)化示范工程和基地，全面提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力和競爭力。
隨著人類對節(jié)能和環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，國家對高能耗、環(huán)境保護(hù)和污染治理的力度越來越大，大批高能耗、高污染的企業(yè)被關(guān)?；蚶樟罡脑?，所以鑄鐵散熱器行業(yè)的節(jié)能降耗、生產(chǎn)環(huán)境及周邊區(qū)域環(huán)境污染的綜合治理勢在必行。
3、本項目建設(shè)，是清潔化生產(chǎn)的需要
國家政策提倡企業(yè)清潔化生產(chǎn)，清潔生產(chǎn)是指不斷采取改進(jìn)設(shè)計、使用清潔能源和原材料，采用先進(jìn)工藝技術(shù)和設(shè)備、改善管理綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中污染物的生產(chǎn)和排放，以減輕或者消除人類健康和環(huán)境危害。
4、本項目建設(shè)，是企業(yè)自身發(fā)展需要
隨著鑄造電力金具市場日趨激烈的競爭，電力金具行業(yè)要“加快劣質(zhì)企業(yè)退出行業(yè)”的進(jìn)程，在政府宏觀調(diào)控和市場競爭下，電力金具企業(yè)將不可避免面臨兼并重組，市場的洗禮將使面制品出現(xiàn)新都特點(diǎn)。降低成本、降低耗能，減少污染將在長時間內(nèi)成為企業(yè)發(fā)展的主題，成為企業(yè)生存關(guān)鍵點(diǎn)。本項目建成后，產(chǎn)品成本將進(jìn)一步降低，產(chǎn)品檔次將進(jìn)一步提高，能耗將進(jìn)一步下降，污染將進(jìn)一步減少，規(guī)模效益將更加顯著，市場競爭力進(jìn)一步加強(qiáng)。
第三章 市場分析
3.1 自動造型線概況
垂直分型無箱射壓造型生產(chǎn)線（以下簡稱“垂直線”）具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單緊湊、占地小、生產(chǎn)率高、投資少、噪音低、維修量小的特點(diǎn)。我國自20世紀(jì)60年代末由國外引進(jìn)第一條垂直分型無箱射壓造型生產(chǎn)線以來，垂直分型無箱射壓造型技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到鑄件生產(chǎn)中，所涉及的行業(yè)包括汽車、建筑、壓縮機(jī)、礦山、水泥、鍋爐、高鐵、廚具和市政工程等等。
3.1.1 國產(chǎn)垂直線的歷史及現(xiàn)狀
20世紀(jì)70年代初，當(dāng)時歸屬于機(jī)械部的造型機(jī)專業(yè)制造廠——保定鑄造機(jī)械廠。設(shè)計和制造了國內(nèi)第一條垂直分型無箱射壓造型生產(chǎn)線 (XZZ415)并成功應(yīng)用于國內(nèi)某汽車制造廠。但是，由于機(jī)器的結(jié)構(gòu)基本源于進(jìn)13設(shè)備，所使用的液壓元件和氣動元件多為廠內(nèi)的自制件。應(yīng)用的國產(chǎn)電氣元件質(zhì)量不可靠。加之一般人員很難掌握的機(jī)械控制箱。結(jié)果造型機(jī)不僅在使用中漏油、漏氣，故障率高。而且生產(chǎn)線的維修也很困難，所以整個70年代和80年代，保定鑄造機(jī)械廠僅生產(chǎn)了10臺左右垂直分型無箱射壓線造型生產(chǎn)線。在時間上，上海某機(jī)械廠比保定稍晚生產(chǎn)垂直分型無箱射壓造型生產(chǎn)線上海產(chǎn)的造型機(jī)采用了國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的液壓元件和氣動元件，取消了機(jī)械控制箱，雖然設(shè)備的自動化程度低一些，運(yùn)動的平穩(wěn)性差一些。但設(shè)備簡單、操作和維修方便，對于一般用戶而言更容易接受。20世紀(jì)90年代初。在國家專向資金的支持下，保定鑄造機(jī)械廠、清華大學(xué)和北京瑪鋼廠聯(lián)合開發(fā)了新型的垂直分型無箱射壓造型生產(chǎn)線 (XZZ416 )。在隨后的20多年里，垂直分型無箱射壓線造型生產(chǎn)線隨著國內(nèi)制造業(yè)水平的提高以及電氣、液壓和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，造型線的性能不斷提高，規(guī)格不斷擴(kuò)大。
目前，國產(chǎn)垂直分型無箱射壓線造型生產(chǎn)線由造型機(jī)、同步輸送機(jī)、同步皮帶機(jī)、下芯機(jī)、澆注機(jī)、加砂機(jī)和專用落砂設(shè)備組成。生產(chǎn)線由PLC+觸摸屏控制和調(diào)整，各類執(zhí)行元件按程序自動工作。壓力傳感器、位置檢測元件、電液比例元件等組成自動化系統(tǒng)使設(shè)備的動作、速度和壓力滿足設(shè)定要求。設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠。生產(chǎn)線的各類參數(shù)可以在觸摸屏上調(diào)整，操作和調(diào)整設(shè)備都很方便。由于使用了數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)液壓零件和采用高檔的液壓元件，國產(chǎn)設(shè)備中常見的漏油現(xiàn)象在垂直分型無箱射壓線造型生產(chǎn)線也得到了根本的控制。垂直線還可以根據(jù)用戶的要求配置。
3.1.2 國內(nèi)垂直線應(yīng)用的現(xiàn)狀和問題
21世紀(jì)后。在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和國際鑄件生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移到我國的形勢下，垂直線的需求出現(xiàn)了較快增長，特別是2004年以后垂直線的市場迅速擴(kuò)大。2008年以后，由于國家政策的刺激和社會部分資金轉(zhuǎn)移到鑄造業(yè)以及鑄造勞動力缺乏等綜合原因，2009年和2010年垂直線的訂貨達(dá)到了高潮。2010年保定維爾鑄造機(jī)械股份有限公司垂直線訂貨80多條。達(dá)到歷史最高水平。目前，全國約有300多條國產(chǎn)和進(jìn)1：3垂直線在運(yùn)行，年產(chǎn)量鑄件在300萬噸以上國內(nèi)絕大部分地區(qū)都有使用垂直線的企業(yè)，比較集中的地區(qū)有四個：安徽寧國地區(qū)使用垂直線制造磨球，其磨球產(chǎn)量占全國的1/2以上；地區(qū)使用垂直線制造瑪鋼管件，其瑪鋼管件產(chǎn)量占全國的1/2以上；廣東地區(qū)使用垂直線制造壓縮機(jī)零件。其壓縮機(jī)零件產(chǎn)量 占全國的1/3以上；山東地區(qū)使用垂直線制造汽車零件和建筑管件，其產(chǎn)量也很大。從垂直線生產(chǎn)的情況看。產(chǎn)品的類型基本是小規(guī)格、大批量、形狀較簡單的鑄件，材質(zhì)主要是灰鐵、可鍛鑄鐵鐵和小件球鐵。對于國內(nèi)比較重視的汽車行業(yè)來說，垂直線主要生產(chǎn)變速箱端蓋、離合器壓盤、進(jìn)排氣管、制動盤、制動鉗、剎車轂、凸輪軸、曲軸等等，最近山東煙臺某企業(yè)利用砂型尺寸為850mmx650mmx (150mm～500ram)垂直線制造轎車缸體472FC。由垂直線生產(chǎn)的鑄件價格差別較大，以2011年。
目前。國內(nèi)應(yīng)用垂直線還存在許多問題。從用戶方面來講，許多用戶對垂直線的認(rèn)識仍停留在傻、大、黑、粗上，對垂直線所需的原材料和環(huán)境不能提供必要的保障比較明顯的問題是型砂質(zhì)量不好、電源質(zhì)量不高、操作人員經(jīng)常變換，結(jié)果造成鑄件的質(zhì)量和機(jī)器的運(yùn)行都不理想。其次，由于近幾年垂直線的迅速推廣。合格的操作人員和維修人員的數(shù)量跟不上市場的需要，往往出現(xiàn)新購置垂直線的企業(yè)沒有合格的操作人員和維修人員，結(jié)果也造成設(shè)備不能正常運(yùn)行。從制造商方面來講。垂直線液壓故障較多。技術(shù)資料不全面，服務(wù)人員數(shù)量和質(zhì)量滿足不了市場的需要以上這些問題都亟待解決。
3.1.3 垂直線未來發(fā)展及應(yīng)用方向
從垂直線市場看，2011年生產(chǎn)線訂貨已經(jīng)比2010年明顯下降，2012年第一季度又比2011年同期下降。預(yù)計未來國內(nèi)市場不會再有2010年的形勢，大規(guī)模投資垂直線的時代已經(jīng)過去，市場慢慢轉(zhuǎn)入常態(tài)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分垂直線的用戶鑄件訂單不足，垂直線處于半停產(chǎn)狀態(tài)。甚至有個別用戶沒有訂單，預(yù)計未來的幾年里消化已存在的垂直線的產(chǎn)能也會影響到市場銷售。
因?yàn)樘岣哞T件質(zhì)量，降低鑄件生產(chǎn)成本肯定是用戶的選擇，所以提高設(shè)備的生產(chǎn)率和擴(kuò)大垂直線的應(yīng)用范圍會成為未來幾年的方向，國產(chǎn)垂直線會向高可靠性、高生產(chǎn)率、增加規(guī)格和提高輔助功能上發(fā)展。
3.2 沖天爐行業(yè)概況
鑄造行業(yè)作為裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)之一，改革開放以來取得了長足的發(fā)展，從2000年開始，我國鑄件產(chǎn)量就一直位居世界首位。沖天爐作為鑄鐵熔煉的首要設(shè)備延續(xù)到今天，在全國范圍內(nèi)仍然擔(dān)負(fù)著60%左右鑄鐵件的熔煉任務(wù)（主要原因是2008年之前所上項目沖天爐比重較大），因此，沖天爐熔煉技術(shù)直接關(guān)系著鑄件的內(nèi)在質(zhì)量和表面質(zhì)量；沖天爐除塵系統(tǒng)的排放濃度以及可靠程度又直接關(guān)系到鑄造企業(yè)能否允許存在的頭等大事。沖天爐按燃料可分為焦炭爐、煤粉爐、燃油（氣）爐，國內(nèi)由于受各種條件限制，其絕大多數(shù)為焦炭沖天爐，本文試圖就國內(nèi)焦炭沖天爐及除塵技術(shù)的發(fā)展歷史和使用現(xiàn)況，探討未來其技術(shù)發(fā)展方向。
3.2.1 沖天爐熔煉技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)況
1、爐型的研究
對沖天爐爐形的研究國內(nèi)始于上世紀(jì)60～70年代。早在50年代，國內(nèi)使用的沖天爐一般均采用原蘇聯(lián)的技術(shù)，大多數(shù)為三排風(fēng)口直線爐膛沖天爐。隨著技術(shù)的發(fā)展，國外提出了沖天爐焦炭燃燒由于爐子斷面阻力和壓力的不同，大量氣體將沿著爐壁急速上排，以至造成熔化帶四周上升，中間下降，呈現(xiàn)凹形斷面，直接影響鐵水溫度和質(zhì)量，這一理論被稱為“爐壁效應(yīng)”理論。經(jīng)過大量試驗(yàn)證實(shí)其理論是正確的，爐壁效應(yīng)對沖天爐燃燒氣氛、出鐵溫度影響很大，特別對于使用劣質(zhì)焦炭的沖天爐，經(jīng)常造成爐壁燒穿，中間冷料直接進(jìn)入爐缸的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)出爐鐵水不能澆注等嚴(yán)重事故。在此情況下，中小型沖天爐采用曲線爐膛的技術(shù)得到了普及。
20世紀(jì)60～70年代，國內(nèi)工業(yè)雖然受到了文革的沖擊，但也已開始出現(xiàn)了發(fā)展跡象，而所有機(jī)械工業(yè)的發(fā)展基本都離不開鑄造，與國民生活息息相關(guān)的汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、石油機(jī)械等最基礎(chǔ)、最重要的的零部件均是鑄鐵件。恰在當(dāng)時，鑄造所需原材料，特別是焦炭嚴(yán)重供應(yīng)不足，為此許多鑄造廠為了滿足生產(chǎn)要求，只能用當(dāng)?shù)赝两够F維持沖天爐的正常生產(chǎn)，鐵水溫度無法保證，甚至出現(xiàn)凍爐現(xiàn)象。為了解決鐵水溫度問題，當(dāng)時許多高校、研究所以及工廠進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和研究，推出了多排小風(fēng)口曲線爐膛沖天爐，風(fēng)口比大約在1～2%左右。雖然此爐型存在著明顯不足，但對于冷熱強(qiáng)度均較低、固定碳含量＜75%的焦炭來說也是一種不得已而為之的方法。需要說明的是，此技術(shù)為了追求鐵水溫度和所謂的焦鐵比指標(biāo)，以不惜加大送風(fēng)量造成沖天爐嚴(yán)重的氧化氣氛而導(dǎo)致大量的元素?zé)龘p換取的。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代初期，國內(nèi)改革開放政策帶來工業(yè)大發(fā)展的機(jī)遇。此時，為了克服當(dāng)時沖天爐出現(xiàn)的熔煉問題，沈陽鑄造所聯(lián)合東南大學(xué)和機(jī)械部六院三家單位開展了沖天爐爐型的重新研究。針對國內(nèi)供應(yīng)的焦炭其固定碳已＞80%的情況，在原來多排和三排風(fēng)口沖天爐的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次試驗(yàn)，取得了大量數(shù)據(jù)，提出了“沖天爐內(nèi)雙層燃燒，不但可提高鐵水溫度，也可降低元素?zé)龘p”的理論，并先后推出了兩排大間距風(fēng)口曲線爐膛3～10t/h沖天爐系列。此項技術(shù)在當(dāng)時獲得了機(jī)械部科技二等獎，并在國內(nèi)外的鑄造界引起較大的轟動。至90年代末期，我國沖天爐設(shè)備已成功實(shí)現(xiàn)了規(guī)格化、系列化、商品化的專業(yè)生產(chǎn)，并開始應(yīng)用預(yù)熱送風(fēng)、富氧送風(fēng)與脫濕送風(fēng)技術(shù)。與此同時，沖天爐加料系統(tǒng)機(jī)械化、監(jiān)控檢測技術(shù)自動化水平有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
進(jìn)入21世紀(jì)，焦炭價格不斷升高，沖天爐熔煉鐵液的成本也越來越高。而國家對環(huán)保的要求越來越嚴(yán)格，沖天爐面臨的主要問題就是環(huán)保問題，即噪聲和含有有害氣體及大量粉塵的高溫?zé)煔獾闹卫?，特別是粉塵，排放量大，危害大，治理困難，在很多地方因粉塵、廢氣排放難以達(dá)標(biāo)而受到限制。隨著我國電力工業(yè)的大發(fā)展，中頻感應(yīng)電爐得到了廣泛應(yīng)用，對沖天爐的應(yīng)用造成了很大沖擊，但對某些特殊的行業(yè)沖天爐作為鑄鐵熔煉設(shè)備依然為首選，特別是水冷薄爐襯連續(xù)熔煉沖天爐在國內(nèi)有了一定的發(fā)展。
2、目前國內(nèi)沖天爐爐型現(xiàn)況
隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國鑄鐵熔煉技術(shù)水平也在不斷提高，我國已擁有先進(jìn)工業(yè)國家鑄鐵熔煉爐的各種主要類型，某些經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)已跨入世界先進(jìn)行列。目前，我國大多數(shù)工廠應(yīng)用的沖天爐類型主要是兩排大間距沖天爐（或“新三化”系列）、熱風(fēng)沖天爐和熱風(fēng)水冷無爐襯沖天爐。尚有一些工廠還在應(yīng)用的多排小風(fēng)口沖天爐、卡腰式三節(jié)爐和中央送風(fēng)沖天爐，隨著我國焦炭質(zhì)量的提高及節(jié)能減排和行業(yè)準(zhǔn)入的要求，后三種的應(yīng)用正逐步減少或被替代。
3、沖天爐爐型的發(fā)展前景及展望
近年來，由于鑄造生產(chǎn)向?qū)I(yè)化、大流水化生產(chǎn)發(fā)展，機(jī)械化自動程度不斷提高，使沖天爐向“大型化、熱風(fēng)水冷無爐襯、連續(xù)出鐵液”的方向發(fā)展。與節(jié)約能源、減少環(huán)境污染和提高鐵液質(zhì)量緊密聯(lián)系在一起，形成爐體、熱風(fēng)、除塵為一體的綜合熔煉系統(tǒng)，體現(xiàn)了現(xiàn)代沖天爐的模式。
隨著國內(nèi)大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)的推進(jìn)，山東濰柴集團(tuán)新引進(jìn)美國EC&S公司的35t/h熱風(fēng)沖天爐于2007年6月18日開始正式投產(chǎn)，生產(chǎn)實(shí)際達(dá)到的熔化能力為38～45t，日化鐵量達(dá)到300t以上。有理由相信，將來國內(nèi)所使用的沖天爐一定是大型的、可長期連續(xù)生產(chǎn)的水冷薄爐襯沖天爐。而水冷沖天爐由于其風(fēng)口較多的深入爐內(nèi)，因此，將不存在爐壁效應(yīng)、曲線爐膛、風(fēng)口排數(shù)等問題，水冷單排風(fēng)口、直線爐膛也將是長期連續(xù)生產(chǎn)的水冷沖天爐主要爐型特點(diǎn)。
3.2.2 沖天爐除塵技術(shù)的發(fā)展
1、沖天爐除塵問題的提出
國內(nèi)沖天爐除塵系統(tǒng)的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代中期，起因是城市環(huán)境保護(hù)已經(jīng)開始提到議事日程，而鑄造廠（車間）是機(jī)械類工廠中對環(huán)境影響最大的生產(chǎn)點(diǎn)，沖天爐又是鑄造車間環(huán)境污染的最為嚴(yán)重的設(shè)備。因此，國內(nèi)機(jī)械工業(yè)的環(huán)境治理把沖天爐的除塵作為了工作重點(diǎn)。
20世紀(jì)70年代以前，國內(nèi)沖天爐只是在煙囪上安裝火花捕集器以收集生產(chǎn)產(chǎn)生的煙塵，以達(dá)到到凈化煙氣的作用?；鸹ú都鲀H僅能沉降較大顆粒的粉塵，而對人體危害最大的小顆粒粉塵幾乎不起任何作用。因此，從開始重視環(huán)境保護(hù)，火花捕集器就沒有被列為沖天爐除塵系統(tǒng)的專用設(shè)備。70年代，國內(nèi)開始著手對沖天爐進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)除塵技術(shù)的研究和應(yīng)用，80年代初，幾種沖天爐除塵技術(shù)首先在上海地區(qū)進(jìn)行了大力推廣和應(yīng)用。
2、沖天爐機(jī)械通風(fēng)除塵系統(tǒng)方式及特點(diǎn)
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沖天爐機(jī)械通風(fēng)除塵系統(tǒng)在國內(nèi)大致有以下５種形式：
1）顆粒層除塵器。
2）高效旋風(fēng)除塵器。
3）高壓靜電除塵器。
4）濕法除塵器。
5）多管水冷除塵器加布袋除塵器。
6）脈沖式除塵器
7）脈沖式濾筒除塵器
表:3-1：沖天爐各類除塵系統(tǒng)特點(diǎn)
| 序號 | 除塵器形式 | 特點(diǎn) | 備注 |
| 1 | 顆粒層除塵器 | 排放濃度接近400mg/m3，且維修工作量較大 | |
| 2 | 高效旋風(fēng)除塵器 | 維修工作量小，但對粒徑50μ以下的粉塵幾乎不起作用 | |
| 3 | 高壓靜電除塵器 | 維修工作較為危險，且有一定的使用范圍，排放濃度接近200mg/m3左右 | |
| 4 | 濕法除塵器 | 可造成二次污染，且難以治理 | |
| 5 | 多管水冷除塵器加布袋除塵器 | 一次投資大且維修工作量大，但排放濃度可小于100mg/m3 | 可用強(qiáng)制風(fēng)冷器代替水冷 |
| 6 | 脈沖式除塵器 | 1無需預(yù)除塵設(shè)備，能一次性處理高達(dá)1000mg/m3濃度的煙塵，排放小于50mg/m3，工藝流程簡單；2袋室內(nèi)無需噴吹管，機(jī)外換袋方便；3嵌入式彈性袋口，密封性能好；4脈沖閥數(shù)量小，清灰強(qiáng)度大，動作迅速；5整機(jī)采用微機(jī)自動控制，各參數(shù)易于調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無崗位工作；6濾袋使用壽命二年以上；7易實(shí)現(xiàn)隔離檢修。 | |
| 7 | 脈沖式濾筒除塵器 | 1、除塵器除塵效率高，過濾效果好，外形尺寸小，運(yùn)行穩(wěn)定；2、濾筒采用骨架安裝，密封性能好，牢固可靠；3、濾筒使用壽命長，安裝、維修方便；4、箱體采用氣密性設(shè)計，密封性好，檢查門用優(yōu)良的密封材料，漏風(fēng)率很低；5、進(jìn)、出口風(fēng)道布置緊湊，氣流阻力小。 |
在20世紀(jì)90年代后期，筆者曾經(jīng)對國內(nèi)幾個大城市中的沖天爐除塵系統(tǒng)使用情況做了調(diào)查研究，最近幾年也密切注意到了國內(nèi)沖天爐除塵設(shè)備的應(yīng)用。但總體看來，形勢不容樂觀。國內(nèi)雖然在環(huán)保方面制定了嚴(yán)厲的法規(guī)，但沖天爐機(jī)械除塵設(shè)備的安裝率不榮樂觀，而安裝設(shè)備的工廠其使用率不足70％，正是目前的現(xiàn)狀。一方面是受利益的驅(qū)使，必然產(chǎn)生盡可能不投資，不使用的心理；另一方面，上有政策下有對策的惡習(xí)，更加惡化了這方面的工作；另一方面是除塵設(shè)備的配套問題和設(shè)備本身的技術(shù)存在的問題，也使得用戶有力投資，無力管理。
但是，隨著綜合國力的增強(qiáng)，黨和國家各級政府已加大了環(huán)境治理力度。還我藍(lán)天白云，已成了廣大市民的強(qiáng)烈要求和渴望。進(jìn)入21世紀(jì)后，北京、上海、沈陽、武漢等大中城市市區(qū)的鑄造廠已陸續(xù)關(guān)閉搬遷。這方面的情況應(yīng)引起鑄造工廠（車間）密切注意，否則，將會給生產(chǎn)安排帶來不必要的麻煩，并且可能給企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。
4、沖天爐除塵排放標(biāo)準(zhǔn)
國家于1996年發(fā)布了最新的沖天爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)，詳見GB9078-1996《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。值得注意的是：標(biāo)準(zhǔn)要求1997年7月1日以前的沖天爐煙塵排放濃度，一類地區(qū)<150mg/m3，二類地區(qū)<200mg/m3，三類地區(qū)<300mg/m3；而1997年7月1日以后安裝的沖天爐，一類地區(qū)禁排，二類地區(qū)<150mg/m3，三類地區(qū)<200mg/m3。從上面的數(shù)據(jù)可以看出，除特殊工業(yè)區(qū)（三類地區(qū)，例如鋼鐵公司所在地）外，其余最大的排放濃度要求均小于150mg/m3，這與以前套用的鍋爐標(biāo)準(zhǔn)相比要嚴(yán)厲得多。最近幾年國家有關(guān)部門對環(huán)境保護(hù)和治理提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，要求新建沖天爐的粉塵排放濃度低于50mg/m3，改建沖天爐的粉塵排放濃度低于100mgm3，爐氣黑度小于林格曼黑度 1 級。目前，年產(chǎn)低于2000t 鑄件的小型鑄造廠如果不能解決沖天爐的粉塵污染問題，將面臨被環(huán)保部門強(qiáng)行關(guān)閉的危險。
5、沖天爐除塵設(shè)備選擇注意事項
要滿足GB9078-1996《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，在沒有新技術(shù)出現(xiàn)之前，采用多管水冷除塵器或強(qiáng)制風(fēng)冷器加布袋除塵器系統(tǒng)是比較可靠的沖天爐除塵系統(tǒng)形式。但這一除塵系統(tǒng)所需設(shè)備目前尚未有標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品供應(yīng)，因此在沖天爐除塵系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選擇時應(yīng)重點(diǎn)從以下方面考慮：
（1）除塵器布袋的品質(zhì)
濾料的品質(zhì)選擇決定了除塵器的運(yùn)行阻力和運(yùn)行費(fèi)用、投資費(fèi)用，直接影響煙塵的排放濃度。
濾料的選用應(yīng)按生產(chǎn)工藝的要求、含塵氣體及粉塵的理化特性、所配除塵器的清灰型式來分析選用。主要考慮因素為：達(dá)到用戶要求的排放濃度、使用壽命，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。
（2）減少煙氣外溢
收煙口位置及抽風(fēng)量要使火花捕集器內(nèi)形成負(fù)壓，確保在沖天爐加料口和火花捕集器頂部既不會冒煙，又節(jié)約風(fēng)機(jī)的動力消耗；改進(jìn)除塵器提升剛性氣閥為柔性氣閥，增加其氣密性，減少清灰用的壓縮空氣的耗量。
（3）高溫?zé)煔獾睦鋮s
煙氣溫度控制直接影響密閉罩及除塵系統(tǒng)的吸煙效果、爐內(nèi)微負(fù)壓形成和布袋的壽命。
保證冷卻器出口煙氣溫度低于120 ℃。
（4）余熱利用技術(shù)
充分利用冷卻器熱能，通過水－水換熱器供給有用的生活用水，既節(jié)約加熱用的燃料，又減少了大氣污染物的排放和熱污染。
（5）沖天爐除塵系統(tǒng)工藝流程
圖3-1：典型沖天爐除塵系統(tǒng)工藝流程示意圖
近年來，我國的沖天爐技術(shù)緊跟機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，以節(jié)能降耗、優(yōu)質(zhì)高效、安全環(huán)保為目標(biāo)取得了很大的進(jìn)步，沖天爐也已走上大容量、長爐齡、外熱風(fēng)的發(fā)展之路。目前小容量、短爐齡、常溫送風(fēng)的兩排大間距沖天爐正處于向外熱風(fēng)、長爐齡、大容量的水冷薄爐襯的沖天爐轉(zhuǎn)型。而沖天爐除塵系統(tǒng)設(shè)備目前尚未有標(biāo)準(zhǔn)話的設(shè)備供應(yīng)，各地、各廠對沖天爐除塵系統(tǒng)的改造還趨于各種各樣、五花八門的狀態(tài)，加上設(shè)備質(zhì)量魚龍混雜，因此，出現(xiàn)了工廠既是上了沖天爐除塵系統(tǒng)也難以使用，造成大量的資金浪費(fèi)和繼續(xù)嚴(yán)重污染的情況。
略……
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