Wie kann man den Glühprozess optimieren, um seine Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern?

Die Optimierung der Umweltleistung des Glühprozesses muss von mehreren Dimensionen wie Energieverbrauch, Ressourcennutzung und Schadstoffemissionen ausgehen und die Prozessmerkmale mit der Innovation grüner Technologien verbinden. Folgende sind die spezifischen Optimierungsrichtungen und Implementierungsstrategien:

I. Optimierung des Energieverbrauchs: Reduzierung von Kohlendioxidemissionen und Wärmeverlusten

1. Aufrüstung effizienter Heiztechnologien

Verwendung von Induktionsheizung oder Optimierung von Widerstandöfen: Die Effizienz der Induktionsheizung ist um 15 % - 30 % höher als die traditioneller Widerstandöfen, und die Heizgleichmäßigkeit ist gut (z. B. kann die Mittel-Frequenz-Induktionsheizung lokale Präzisionsheizung erreichen), was den Energieverschwendung reduziert.

Aufrüstung der Ofendämmmaterialien: Durch die Verwendung von Nano-Dämmmaterialien (z. B. Aerogelfilz, Keramikfaserdecke) wird der Wärmeverlust der Ofenwand um mehr als 50 % reduziert, und die Heiz-/Abkühlzeit wird verkürzt.

Wasserstoff/Stickstoff-Kreislauf-Rückgewinnungssystem: Durch Palladiummembranreinigung (H₂) oder Druckwechseladsorption (PSA, N₂)-Technologie wird die Rückgewinnungsrate des Schutzgases in der Glühabgas auf über 95 % erhöht, was den Kauf von frischem Gas reduziert.

Mischgasersatzlösung: Für nicht ultrahochreine Anforderungen wird N₂+H₂ (niedriger Wasserstoffgehalt) oder N₂+Ar-Mischgas anstelle von reinem Wasserstoff verwendet, um den Wasserstoffverbrauch und die Explosionsgefahr zu reduzieren.

2. Pfad zur Herstellung von klimafreundlichen Gasen

Grüner Wasserstoff ersetzt grauen Wasserstoff: Es wird regenerative Energie zur Wasserelektrolyse eingesetzt, um Wasserstoff (grüner Wasserstoff) herzustellen, der den herkömmlichen kohlebasierten Wasserstoff (grauer Wasserstoff) ersetzt. Die Verwendung von 1 kg grünem Wasserstoff kann die CO₂-Emissionen um etwa 9 kg reduzieren.

Lokale Stickstoffproduktion: Es wird ein Druckwechseladsorptions-Stickstoffgenerator (PSA-N₂) vor Ort installiert, um die Kohlenstoffemissionen bei der Beförderung von gekauften Stickstoffflaschen zu vermeiden (der Energieverbrauch für den Transport macht etwa 20 % aus).

III. Intelligente Prozessparameter und Ausrüstung: Präzise Steuerung zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung

1. Optimierung des Anlassprozessmodells

Kollaborative Steuerung von Temperatur, Zeit und Atmosphäre auf der Grundlage von KI: Vorhersage der optimalen Anlassparameter durch maschinelles Lernalgorithmen (z. B. LSTM-Neuralnetzwerke), um den Energieverschwendung durch übermäßiges Anlassen zu reduzieren (kann die Prozesszeit um 10%-20% verkürzen).

Durchbruch in der Niedertemperaturanlasstechnologie: Entwicklung eines neuen Niedertemperaturanlassprozesses für austenitischen Edelstahl (z. B. 450-600℃ anstelle der traditionellen 700℃ oder höher), kombiniert mit einer Schnellkühlungstechnologie, um die Leistung aufrechtzuerhalten und den Energieverbrauch um 30% zu reduzieren.

2. Intelligente Überwachung und Störungswarnung

Echtzeit-Massenspektrometrieanalyse der Ofenatmosphäre: Installation eines Online-Massenspektrometers zur Überwachung des O₂- und H₂O-Gehalts, um wiederholtes Anlassen aufgrund von Atmosphärenschwankungen zu vermeiden (wiederholtes Anlassen macht etwa 15% des Energieverbrauchs aus).

Digitaler Zwilling des Geräteenergieverbrauchs: Ein digitaler Zwilling-Modell des Glühofens wird erstellt, um die Energieverbrauchsverteilung in Echtzeit zu simulieren, die Anordnung der Heizelemente zu optimieren und die lokale Überhitzung zu reduzieren.

IV. Reduzierung und Wiederverwertung von Schadstoffen

1. Verbesserte Abgas-/Abwasserbehandlung

Katalytische Verbrennung von VOCs-Abgas (RCO): Wenn vor dem Glühen organische Lösungsmittel zur Reinigung des Werkstücks verwendet werden, muss am Abgasauslass ein RCO-Gerät installiert werden, um VOCs in CO₂ und H₂O zu zersetzen, mit einer Entfernungsrate von >98%.

Kühlwasserrücklaufsystem: Ein Gegenstromkühlturm + Weichwasseraufbereiter wird verwendet, um eine 100%-ige Wiederverwertung des Kühlwassers zu erreichen und die Abwasseremissionen um Tausende von Tonnen pro Jahr zu reduzieren.

2. Nutzung von Feststoffabfallressourcen

Rückgewinnung von Zunder/Metallabfällen: Eine geringe Menge an Zunder, die durch Blankglühen entsteht (aufgrund der reinen Schutzatmosphäre beträgt die Zundermenge weniger als 0,1%), kann durch Säurelösung für Metalle wie Nickel und Chrom zurückgewonnen werden, mit einer Rückgewinnungsrate von über 95%.

Regeneration von abgeschrotteten Ofenauskleidungsmaterialien: Altes keramisches Faservlies kann nach Zerkleinerung und Aufschmelzen zu Isoliersteinen verarbeitet und in anderen Industrieöfen eingesetzt werden.

V. Innovation in grünen Prozessen und alternative Technologien

1. Erforschung neuer Anlagetechnologien

Pulsierendes elektrisches Feld-Anlassen (PEA): Die Kornfeinung wird durch einen Pulsstrom induziert, der das Material bei Raumtemperatur weich machen kann, wodurch der Hochtemperaturerhitzungsschritt entfällt und der Energieverbrauch nahezu null ist (geeignet für dünnwandige Rohre).

Laser-Oberflächenanlassen: Anstelle eines Gesamtanlassens wird die Rohroberfläche lokal mit einem hochenergetischen Laserstrahl erwärmt. Der Energieverbrauch wird um mehr als 70 % reduziert, und es wird nur eine Schutzgasatmosphäre aus inertem Gas (z. B. Ar) benötigt.

2. Anlassen ohne Schutzgas

Vakuumanlassen ersetzt die Gasverschottung: Bei herkömmlichen Edelstählen wie 304 und 316L wird ein Hochvakuum (＜10⁻³Pa) zum Anlassen verwendet, um Oxidation zu vermeiden und den Schutzgasverbrauch zu sparen (der Energieverbrauch des Vakuumsystems ist um 15 % geringer als bei der Gasverschottung).

Schlagwörter: Nahtlose Edelstahlrohre, Umwelt, Glühen im hellen Ofenverfahren