宣传贯彻标准促进热处理节能减排.docx
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宣传贯彻标准促进热处理节能减排
宣传贯彻标准促进热处理节能减排
北京航空材料研究院王广生
1概况
目的：
节约资源，保护环境，持续发展，提高效益。
目标：
国家：
能耗下降20%，污染物减少10%。
热协：
热处理能耗下降30%，污染物减少15%。
措施一、管理节能
⑴推广节能减排型技术设备；⑵规范企业生产管理。
措施二、技术改造节能
⑴收10%以上资金用于节能减排技改；⑵推广陶瓷纤维代替耐火砖的应用；⑶推广渗碳，渗氮的催渗技术；⑷推广精密控制系统；⑸推广新型清洗设备和烟气处理设备。
措施三、政策推动节能
2热处理节能
2.1热处理节能标准主要内容，见表1。
表1热处理节能标准内容
序号
标准号及名称
主要内容
1
GB10201-88热处理合理用电导则
热处理用电基本要求，热处理工艺的选择，热处理设备的基本要求，热处理工件电耗定额，技术管理
2
GB/Z18718-2002热处理节能技术导则
热处理节能的途径，提高加热设备的负荷率和利用率，提高电加热设备的热效率，提高燃烧加热设备的热效率，采用各种节能工艺措施节能，改善能源管理，合理组织生产，奖惩制度
3
GB/T15318-94工业热处理电炉节能监测方法
工业热处理电炉节能监测项目（产品可比用电耗、炉体外表温度），工业热处理电炉节能监测方法，工业热处理电炉节能监测合格指标，工业热处理电炉节能监测结果评价
4
GB/T17358-1998热处理生产电耗定额及其计算和测定方法
总则，热处理工艺电耗定额计算，热处理综合工艺电耗定额的计算，热处理工艺电耗的测定方法，热处理工艺电耗定额的考核
5
GB/T待批热处理生产燃料消耗定额及其计算和测定方法
总则，热处理工艺燃料消耗定额计算，热处理综合工艺燃料消耗定额计算，热处理燃料消耗的测定方法，热处理工艺燃料消耗定额的考核
2.2热处理节能的途径和措施
2.2.1热处理节能的途径
⑴通过有效的技术和管理可使热处理能源获得最大程度的节约。
⑵热处理加热设备应连续使用和在接近满负荷条件下工作。
⑶减少加热设备的热损失，提高热效率。
⑷回收利用燃烧废热、废气。
⑸燃料在尽可能合理的条件下得到充分燃烧。
⑹采用节能的热处理工艺。
⑺企业设专人管理能源，并建立完善的管理制度。
2.2.2提高加热设备的负荷率和利用率
⑴加热设备的生产能力应和企业的生产纲领相适应。
⑵热处理加热设备的负荷率不应低于50%。
⑶加热设备应三班连续生产和维持每周五天以上的开工时间。
⑷单件小批量生产以及热处理连续性很差的零件应委托专业厂协作加工。
2.2.3提高电加热设备的热效率
⑴电阻炉加热（850～950℃）热效率不得低于35%。
对超期服役、热效率低于30%的设备必须施行节能改造。
⑵通过以下措施使电阻炉热效率普遍提高到50%以上。
1）改进设备结构、减少散热热面积。
2）用轻质耐火砖代替重质砖。
3）用陶瓷纤维耐火材料代替耐火砖。
4）用优质耐热钢做夹具、料盘、炉罐等构件，以减轻其质量。
5）提高设备密封性，尽量避免炉壁上开孔、减少炉门开启时间和开启频繁程度。
2.2.4提高燃烧加热设备的热效率
⑴燃烧加热设备应选择优质燃料。
例如发生炉煤气、焦炉煤气、高炉煤气、天然气、液化石油气、轻油和重油，各企业可因地制宜地选取。
从环境和方便角度以用天燃气最为有利。
⑵燃烧加热设备的热效率不得低于30%。
⑶除应采取2.2所列各种措施外，尚需采取以下改善燃烧的方法，使热效率提高到50%以上。
1）使燃烧的空气系数保持在1.1～1.2范围内。
2）燃烧嘴和辐射管必须达到规定的品质标准。
3）采用可严格控制炉温和空气系数的自动调节系统。
4）燃烧嘴必须和燃料相适应，严禁更换燃料时不换烧嘴。
5）利用燃烧废热预热空气到300℃以上。
6）燃烧嘴辐射管必须具有预热空气功能。
7）经常维护和检修燃烧器，使其始终保持正常燃烧状态和规定的消耗水平。
2.2.5采取各种节能工艺措施节能
⑴通过实际测定，修正在各类加热设备中的加热计算系数，最大限度地缩短加热时间。
⑵碳素结构钢和低合金结构钢尽量采用不均匀奥氏体化淬火方式，取消加热保持时间（实行所谓“零保温淬火”）。
⑶采用加速化学热处理的催渗措施。
⑷用低温热处理代替高温热处理。
⑸用局部（感应或火焰）热处理代替整体热处理。
⑹用中碳结构钢感应淬火代替渗碳淬火。
⑺尽可能利用锻造余热施行热处理。
⑻采用可施行快速热处理的金属材料，如快速渗碳钢、快速渗氮钢、低淬透性钢等。
⑼建立热处理设备的严格检修维护制度，严格控制工装和工艺材料品质，力求减少和避免返工、返修和报废。
2.2.6改善能源管理、合理组织生产
⑴热处理企业或热处理分厂、车间设专职或兼职能源管理员，在企业有关领导直接领导下负责企业、分厂、车间的能源管理工作。
⑵能源管理员必须经国家能源主管举办的能源管理学习班培训，取得结业证书后方可担任。
⑶能源管理员要对本单位或部门的燃料、电力消耗，各项能源利用指标、每台设备的能耗统计数字进行经常性记录[（见附录A）（标准的附录）]，并计算单位产量能耗，节能指标完成情况以及具体节能措施效果等[（见附录B）（标准的附录）]。
所有指标的计算应符合GB/T17358、GB/T50162、JB/T50163、JB/T50164的规定。
⑷能源管理员应督促制订各种热处理件的节能工艺规范，并监督执行。
⑸能源管理员应经常提出各项措施建议，并组织开展群众性节能技改活动。
2.2.7奖惩制度
⑴国家和地方政府主管部门对热处理节能效率优异企业在精神和物质上应予鼓励和奖赏、对严重浪费能源者给予惩罚。
建议国家主管部门委托全国或地方行业协会监督代行。
⑵企业内部按所属各热处理部门的节能工作优劣实行奖惩。
具体办法由各企业自定，报行业协会核定。
2.3热处理设备节能监测
2.3.1产品可比用电单耗
⑴在测试期内，测算以下参数
a.实际生产耗电量
在一个生产周期内供给该电炉本体加热元件的电能量和直接用于生产工艺的辅助设备的耗电量合计为实际消耗电能量W，kWh。
b.产品的实际质量
该电炉本次热处理的各种合格产品（工件）的实际质量mi（kg），其中i＝1，2，3……n，为产品（工件）品种。
⑵测试周期的总折合质量m2按式
（1）计算：
n
m2＝∑mi.K1.K2.K3.K4……………………………………………………
（1）
i=1
其中：
K1——产品（工件）单件质量折算系数，按表2确定；
K2——产品（工件）类别折算系数，按表3确定；
K3——热处理温度折算系数，按表4确定；
K4——热处理工艺折算系数，按表5确定。
表2产品（工件）单件质量折算系数
单件产品（工件）质量
kg/件
＞0.3
0.1～0.3
＜0.1
K1
1.0
1.2
1.5
表3产品（工件）类别折算系数
产品（工件）类别
工模具类
一般工件类
K2
1.2
1.0
表4热处理温度折算系数
热处理温度℃
＞1000
700～1000
500～700
350～500
≤350
K3
1.5
1.0
0.7
0.5
0.3
表5热处理工艺折算系数
热处理工艺
渗碳渗氮
盐浴
铝合金淬火
钢材淬火
退火保温
时间＞20h
退火保温
时间10～20h
正火、退火保温时间＜10h
K4
2.0
1.5
1.2
1.1
1.7
1.3
1.0
⑶测试周期内的合格产品的可比用电单耗bk（kWh/kg）按式
（2）计算：
b2＝W/m2…………………………………………………………………
（2）
⑷产品可比用电单耗应符合以下要求：
对于一个生产周期测定和计算得出的结果，应有bk≤kWh/kg。
2.3.2炉体外表面温升
⑴用温度测量仪表测量电炉最高工作温度下的热稳定状态时炉体外表面任意测量点的温度与特定环境温度之差，即表面温升Δθ（℃）。
⑵炉体外表面温度测量点应分别在炉壳（指侧壁和炉顶）、炉门（或炉盖）任选3～5点，但不得在距炉口（指炉门口、炉盖口、加热元件和热电偶引出孔等）和穿透炉衬的紧固件的周围30cm范围之内。
测得的各组表面温升值取其最大值为监测结果。
⑶特定环境温度指距电炉外壁中心1cm处，并采取隔热措施使温度计不直接受电炉及其它热源影响时测得的环境温度。
⑷炉体外表面温升应符合以下要求：
a.对于在额定温度下工作的电炉，表面温升应符合表6的要求。
表6表面温升规定值
炉型
额定温度℃
表面温升Δθ℃
炉壳
炉门或炉盖
箱式电阻炉
750
950
1200
1350
1500
≤50
≤50
≤80
≤80
≤100
≤50
≤80
≤100
≤100
≤100
台车式电阻炉
950
≤50
≤100
井式电阻炉
950
1200
≤50
≤80
≤100
≤130
低温井式回火炉
650
≤50
≤100
井式气体渗碳炉
950
≤50
≤100
电极盐浴炉
≤850
1300
≤60
≤90
-
-
b.对于不是在额定温度下工作的电炉，应按公式（3）计算后与表6比较，看是否符合要求：
Δθ≤〔（θ―20）/（θn―20）〕·Δθn…………………………………（3）
式中：
Δθ——测得的表面温升，℃
θ——测量时的工作温度，℃
θn——电炉的额定温度，℃
Δθn——在额定温度下的最大允许表面温升（见表6），℃
2.3.3空炉损耗功率比
GB/T10201-88《热处理用电导则》对热处理设备提出了空炉损耗功率比R的要求。
R＝po/pc×100%
式中：
po—空炉损耗功率，KW
pc—额定功率，KW
空炉损耗功率比应满足表7要求。
表7电阻炉、电极盐浴炉空炉损耗额功率比
炉型
额定功率
KW
额定温度
℃
空炉损耗额功率比，%
一等
二等
箱式炉
≥14
≥20
1350
1200
≤32
≤27
36
≤35
井式炉
≥50
1200
≤12
≤26
箱式炉、震底炉、密封多用炉、小型连续炉
15～75
950
≤27
≤33
台车式炉、大型连续炉、输送带式炉
≥65
950
≤18
≤23
井式加热炉、井式气体渗碳炉
≥25
950
≤22
≤27
井式回火炉、井式渗氮炉
≥25
650
≤14
≤16
小箱式炉、气体发生炉
2.5～12
2.5～10
6～10
10～14
1000
1200
1300
1600
≤27
≤34
≤37
≤36
≤32
≤40
≤43
≤42
油浴炉
≥6
300
≤32
≤35
电极盐浴炉
≥30
≥20
≥25
650
850
1300
——
——
——
≤27
≤40
≤56
2.4热处理工艺能耗要求
GB/T17358-1998《热处理生产电耗定额及计算和测定方法》标准对常用热处理工艺提出了电耗定额要求，应满足表8要求。
表8常用热处理工艺电耗定额
热处理工艺
定额
kWh/kg
热处理工艺
定额
kWh/kg
淬火
正火
退火
球化退火
去应力退火
固溶热处理（不锈钢）
高温回火（＞250℃）
中温回火（250～500℃）
低温回火（250℃）
时效（固溶热处理后）
0.300
0.240
0.330
0.390
0.180
0.540
0.180
0.150
0.120
0.120
气体渗碳（渗层深＜1.5mm）
气体渗碳（渗层深1.5～3.0mm）
渗碳-淬火-回火（渗层深＜1.5mm）
渗碳-淬火-回火（渗层深1.5～3.0mm）
碳氮共渗
氮碳共渗（软氮化）
气体渗氮
离子渗氮
感应淬火
冷处理
0.750
1.050
0.960
1.260
0.510
0.180
0.540
0.750
0.150
0.090
GB/T待批标准《热处理生产燃料定额及其计算和测定方法》对常用热处理工艺燃料消耗定额要求，应满足表9要求。
表9常用热处理工艺燃料消耗定额
热处理工艺
燃料消耗定额
（KJ/kg）
热处理工艺
燃料消耗定额
（KJ/kg）
淬火
正火
退火
球化退火
去应力退火
不锈钢固溶处理
低温（＜250℃）回火
中温（250～500℃）回火
高温（＞500℃）回火
2000
1600
2200
2600
1200
3600
800
1000
1200
时效（固溶处理后）
气体渗碳（渗层深＜1.5mm）
气体渗碳（渗层深1.5mm～3.0mm）
渗碳、淬火、回火（层深＜1.5mm）
渗碳、淬火、回火（层深1.5mm～3.0mm）
碳氮共渗
氮碳共渗
气体渗氮
火焰淬火
800
5000
7000
6400
8400
3400
1400～1600
5000
1000
3热处理减排标准
3.1热处理减排标准主要内容，见表10
表10热处理减排标准
序号
标准号及名称
主要内容
1
GB15735-2004金属热处理生产过程安全卫生要求
热处理生产的危险因素和有害因素，热处理厂房和作业环境，生产物料和剩余物料，生产装置，热处理工艺作业，安全、卫生防护技术措施
2
JB8434-1996热处理环境保护技术要求
热处理环境污染分类和来源，技术要求，其它要求
3
JB/T5073-1991热处理车间空气中有害物质了限值
技术要求，综合利用
4
JB/T9052-1999热处理盐浴有害固体废物污染管理的一般规定
技术要求，盐浴有害固体废物的管理
5
JB/T6047-1992热处理盐浴有害固体废物无害化处理方法
基本方法，盐浴废渣处理工艺，安全技术要求，有害物质分析
6
JB/T7519-1994热处理盐浴（钡盐、硝盐）有害固体废物分析方法
氯化钡的测定，亚硝酸钠的测定
7
GB9078-1996工业炉窑大气污染物排放标准
技术内容，监测，标准实施
8
GB3095-1996环境空气质量标准
环境空气质量功能区的分类和标准分类，浓度限值，监测，数据统计的有效性规定，标准的实施
9
GB8978-1996污水综合排放标准
技术内容，监测，标准实施监督
10
GB12348-90工业企业厂界噪声标准
标准值，监测方法
11
GB12349-90工业企业厂界噪声测量方法
测量条件，测量记录及数据处理
12
GB8702-88电磁辐射防护规定
电磁辐射防护限值，对电磁辐射源的管理，电磁辐射监测，监测的质量保证，名词解释
3.2热处理生产的危险因素和有害因素
⑴热处理生产常见的危险因素
热处理生产常见的危险因素有：
易燃物质、易爆物质、毒性物质、高压电、炽热物体及腐蚀性物体、致冷剂、坠落物体或进出物等。
其来源和危害程度见表11。
表11热处理生产常见的危险因素
类别
来源
危险程度
易燃物质
1.淬火和回火用油
2.有机清洗剂
3.渗剂、燃料和制备可控气氛的原料：
煤油、甲醇、
乙醇、乙醇乙酯、异丙醇、丙酮、天然气、丙烷、丁
烷、液化石油气、发生炉煤气、氢等
1.油温失控超过燃点即自行燃烧,易酿成火灾
2.有机液体挥发物和气体燃烧泄出后遇明火即燃烧
易爆物质
1.熔盐
2.固体渗碳剂粉尘
3.渗剂、燃料、可控气氛
4.火焰淬火用氧气和乙炔气
5.高压气瓶、储罐
1.熔盐遇水即爆炸，硝盐浴温度超过600或与氯化物、炭粉、油脂接触即爆炸
2.燃气、炭粉在空气中的浓度达到一定极限值遇明火即爆炸
3.气瓶、储罐遇明火或环境温度过高易爆炸
毒性物质
1.液体碳氮共渗、氮碳共渗和气体氮碳共渗用的原料及排放物；氰化纳、氰化钾、氢氰酸盐
2.气体渗碳的排放物；一氧化碳
3.盐浴中的氯化钡、亚硝酸钠和钡盐渣
造成急性中毒死亡
高压电
1.高频设备
2.中频设备
3.一般工业用电
电击、电伤害、甚至死亡
炽热物体及腐蚀性物质
1.高温炉
2.炽热工件、夹具和吊具
3.热油、熔盐
4.激光束
5.硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钾
1.热工件、热油、熔盐和强酸、强碱使皮肢烧伤
2.激光束使皮肤及视网膜烧伤
致冷剂
氟利昂、干冰酒精混合物、液氮
造成局部冻伤
坠落物体或迸出物
1.工件装运、起吊
2.工件校直崩裂
3.工件液裂
造成砸伤或死亡
⑵热处理生产常见的有害因素
热处理生产常见的有害因素有：
热辐射、电磁辐射、噪声、粉尘和有害气体等。
其来源和有害程度见表12。
表12热处理生产常见的有害因素
类别
来源
有害程度
热辐射
1.高温炉
2.炽热工件、夹具和吊具
造成疲劳、中暑、衰竭
电磁辐射
高频电源
可能造成中枢神经系统功能障碍和植物神经失调
噪声
1.喷砂、喷丸
2.加热炉的燃烧器
3.真空泵、压缩机和通风机
4.中频发电机
5.超声波清洗设备
长期处于高强度噪声（90＞dB）会造成听力下降
粉尘
1.喷砂时的石英砂、喷丸时的粉尘
2.浮动粒子炉的石墨和氧化铝粉
3.固体渗碳剂
长期处于高浓度粉尘作业会引起矽肺
有害气体
1.盐浴炉烟雾
2.一氧化碳、氨和甲醇、乙醇蒸气
3.强酸、强碱的挥发物
4.油蒸气
5.氟利昂
造成各种慢性疾病
3.3热处理生产现场有害物质的限量
⑴工作场地空气中的有害物质的最高容许浓度不超过JB/T5073的规定（见表13）
一氧化碳的最高容许浓度在和业时间短暂时可放宽：
在作时间1h内，容许达到50mg/m3；0.5h内容许达到100mg/m3；15min-20min内容许达到200mg/m3。
在上述条件下反复作业时，两次之间须间隔2h以上。
表13工作场地空气中的有害物质的最容许浓度
有害物质
最高容许浓度（mg/m3）
有害物质
最高容许浓度（mg/m3）
一氧化碳
二氧化碳
苛性碱（换算成NaOH）
氮氧化物（换算成NO2）
氨
氰化氢及氢氰酸盐（HCN）①
氯
氯化氢及盐酸
甲醇
30
15
0.5
5
30
0.3
1
15
50
丙酮
苯a
三氯乙烯
氟化物（换算成F）
二甲基甲酰胺①
粉尘
钡及其化合物
400
40
30
1
10
2（含10%以上游离二氧化硅）
1（含80%以上游离二氧化硅）
0.5（推荐值）
①除经呼吸道毒害人体外，尚易经皮肤吸收的有害物质。
⑵工作场地的噪声不得超过90dB。
⑶作业部位高频辐射的电场强度不超过20v/m，磁场强度不超过5A/m。
3.4热处理炉窑排放限度
⑴GB9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》对热处理炉的要求如表14所示。
3.5热处理生产排放的废气、废水、废渣及噪声电磁辐射等必须符合相应的国家标准。
表14热处理炉窑排放限度
序号
有害污染物名称
标准
级别
1997年1月1日前
安装的工业炉窑
1997年1月1日起
新、改、扩建的工业炉窑
排放浓度mg/m3
排放浓度mg/m3
1
二氧化硫
燃煤（油）炉窑
一
1200
禁排
二
1430
850
三
1800
1200
2
氟及其化合物（以F计）
一
6
禁排
二
15
6
三
50
15
3
铅
一
0.5
禁排
二
0.10
0.10
三
0.20
0.10
4
汞
一
0.008
禁排
二
0.010
0.010
三
0.020
0.010
5
铍及其化合物（以Be计）
一
0.010
禁排
二
0.015
0.010
三
0.015
0.015
6
烟（粉）尘浓度
一
100
禁排
二
300
200
三
350
300
7
烟气黑度（林格曼级）
一
1
二
1
1
三
1
1
4结束语
在节能减排工作中，标准是法规、是依据和准绳，应该很好的宣传和贯彻。
其中GB10201-88《热处理合理用电导则》和GB15735-2004《金属热处理生产过程安全卫生要求》，JB8434-1996《热处理环境保护技术要求》、GB9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》及环境空气，污水排放、厂界噪声、电磁辐射等国标均为强制性标准，热处理生产过程中必须执行。
GB/T15318-94《工业热处理电炉节能监测方法》虽为推荐性国标，但也是节能监测必须执行的。
其它推荐性标准也为节能减排提出目标、方向和措施，具有重要指导作用。
认真宣传和贯彻标准必将推动节能减排工作。
标准具有时间性、所有标准都会被修订更新，所以在执行各项标准时要注意收集最新版本。
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