国内外铸造业节能减排的实践－法规、管理、技术

陈维平   柳 哲   罗 杰

（华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心，广州，510640）

    摘要：本文综述了国内外铸造行业的能耗排放现状及节能减排措施，分析了我国与发达国家在铸造业节能减排工作方面的努力和成就，指出了我国在铸造业节能减排的努力方向。

    关键词：铸造；节能减排；评述

       铸造既是制造业的基础，同时也是基础产业。目前，铸造业的污染重、能耗高。因此，铸造行业的节能减排是实现社会的节能减排的重要组成部分，是世界各国普遍关注的重大问题之一。在工业化的道路上，欧美、日本等主要发达国家已走过数百年的历程，在能源节约和减少污染排放等方面，他们不仅制定了较完整的政策体系，也积极投入技术创新并发挥市场的作用，铸造行业的节能减排取得重大成效。国内先进的大型铸造企业重视技术改造、加强企业管理，节能减排的成效显著。其相关的节能减排工作措施可以为我国的综合节能减排及铸造行业的节能减排提供有益的借鉴和参考。

    一、国外发达国家铸造行业的节能减排

    1.1 政府设置相应的管理部门和咨询服务部门

        欧美等国都有政府机构专门管理节能工作，但机构设置和职能不尽相同。美国和加拿大的节能归能源部管理，美国专设有能源部能效和可再生能源局（EERE）。日本对节能工作实行全国统一管理，地方政府没有相应的机构负责节能管理。日本的节能管理工作由经济产业省代管的资源能源厅负责。

       为促进节能的政策在企业中实施，有的政府还设置了节能咨询机构。德国政府非常重视节能减排咨询机构建设，2002年成立的德国能源局，其主要工作之一就是为企业和公众提供节能减排咨询。同时，政府鼓励发展小型的节能咨询机构。1977年，德国还在欧洲首次开办了“能源管理师”培训课程，2006年己经在欧盟10多个国家中得到广泛推广，取得从业资格的已有600多人。全德国节能咨询机构有近400家，极大地满足了企业和公众的需求。并且，德国的节能减排机构研究认为，通过加强企业的管理可为企业减少15%～20%的能源消耗。企业纷纷通过专门的节能咨询机构，谋求科学管理方法。很多企业采取合同能源管理

       项目资助：广东省重大科技专项（节能减排与可再生能源），项目编号：2008A080800022

       方式，委托节能机构对本企业进行能源管理，达到节能减排目的。

    1.2通过法律、政策等推动节能减排工作开展

       由于节能动因已经从能源安全转向环境保护，需要政府和法律政策的干预。为了确保节能减排效果的实现，西方发达国家都制定了相应的节能和减排的法律予以保障。美国的环境立法起步较早，法制完善，早在1864年就已经制定了《煤烟法》，随后相继颁布《废弃物法》(1879)、《清洁空气法》(1970)等。1970年美国实施《国家环境政策法》。德国的《废弃物处理法》最早制定于1972年。之后，又相继出台了《废弃物限制及废弃物处理法》、《循环经济与废弃物管理法》、《节省能源法案》、《国家持续发展战略报告》。日本从1979年起，先后制定了《节约能源法》、《关于促进利用再生资源的法律》、《合理用能及再生资源利用法》、《废弃物处理法》、《化学物质排出管理促进法》、《2010年能源供应和需求的长期展望》。发达国家通过法律对能源消耗和污染标准进行了严格、详细的限制，任何企业如有违规行为，该企业和政府执法部门都将面临非常大的社会压力，如果一家企业被判处违反节能、洁能法规，处罚将非常严历，要么倒闭垮台，要么常年承担清理污染责任而负担沉重。

       发达国家一方面通过法律法规的手段强制要求企业进行节能减排，另一方面也通过税收政策及市场化机制对企业的节能减排工作进行引导和鼓励。加大专项奖励和采取特别的税收政策是发达国家促进节能减排工作的重要手段之一。

       在增收特别税收方面，德国根据企业的污水排放量和污水水质，在全国范围内征收水污染税，年税收入超20亿马克；瑞典从1991年起开始对二氧化硫排放征收空气污染税，促使生产者安装污染控制设备的同时转向使用低含硫量燃料。通过减免税收政策性促进节能减排也是重要的举措之一。在欧洲，法国通过减免税，鼓励在工业领域采取用节能型设备，如政府采取多项措施鼓励使用同时能生产电力和热能的设备。日本则对使用列入目录的多种节能设备实行税收减免优惠，减免税收约占设备购置成本的7％。

       在充分利用政策和制度强制要求的同时，发达国家也充分利用市场的机制进行调解。1990年，美国对《清洁空气法》进行了修改，将二氧化硫排放权交易在法律上予以确认。 排污权交易实现后的几年内，二氧化硫排放削减量超过实际预定目标，而排污许可证的价格也远低于预期水平，充分体现出排污权交易在改善环境质量和降低减排成本上的优势。排污权交易市场上一类活跃的主体是专营排污的企业。美国的Natsource公司与传统企业的不同之处在于，其主营业务是经营温室气体排放权的买卖，提供交易、咨询和相应的信息服务。能源服务公司 (ESCO) 就是按合同对能源进行统一管理的一种运作机制，是以盈利为目的的能源专业化服务公司。 

    1.3通过技术创新采用新技术和新设备

       通过技术创新提高能源利用率、减少污染排放是节能减排的重要保证。欧盟成员国依靠政策引导，开发出了一系列的节能减排技术，通过不断改造工业制造业的高耗能设备、采用先进的生产技术来实现节能减排。

       芬兰贸工部设有专门的扶持基金，对节能和新能源类项目提供的资金支持一般占项目总费用的25％，最高可达40％。在政府政策引导和资金扶持下，芬兰企业不断改进现有的工业生产流程，采用高能效生产工艺，明显提高了能源利用率。西班牙也针对投资比较大、回收期长的节能减排项目提供25％的税收补贴，主要用于专用设备的购置；对企业节能减排项目可行性研究提供75％的资金支持。

       德国的钢铁研究中心，将节能减排作为重点研究课题，通过优化工艺流程、研发新型钢材和提高废钢材重复利用率实现节能减排。瑞士 GF 公司开发的“冲天炉抽烟粉尘”专利技术可以降低熔炼费用, 有利于解决铸造厂的粉尘问题。德国 KunGEA 2H Water Technologies GmbHststoff公司开发出生物废气净化设备。（GEA 2H 的系列品牌产品在冶金和钢铁，化工等行业废气除尘和废水处理中不仅高效节能，而且即耐腐蚀又耐高温，如在废气净化设备中反应温度在100 摄氏度，有的可达到140摄氏度。反应器可达到10 米高）造型制芯时产生的有害气体，通过活性氧化沉淀物和水分，以及借助于微量有机物的生物化学氧化，把废气中的有害物质分离出来。

       欧盟通过成员国企业联合的方式，将工厂产生的余热收集起来，直接提供给其它制造业企业或城市耗能设备。据悉，仅此一项改造就节省电能20％，减少二氧化碳及有害气体排放量1 5％。同时，欧盟成员国通过不断改造工业制造业的高耗能设备，以及更多地采用供热、供气和发电相结合的方式，提高了热量回收利用效率。这极大地促进了垃圾焚烧新技术和设备的开发、生产及实际应用，从而提高了垃圾和烟气中的有机物燃烧效率和热利用效率，大幅度地减少了有害物质的生成，最大限度地减少了环境污染和温室气体排放量。

       日本钢铁行业十分重视节能环保和废物利用。20世纪90年代中期，吨钢的综合能耗已达国际领先水平，工业三废排放达标，固体废物利用率达95%以上。1997年，日本钢铁行业协会组织了2010年企业行动计划，提出在节能方面吨钢能耗在1990年的基础上减低10%，除积极推广成熟节能技术外，还要大力开发和应用节能新技术；同时，提出通过高炉吃废塑料100万吨，相当于节约钢铁能耗2%。利用钢铁余热用于区域供热，相当于节约钢铁能耗1%；在固体废弃物方面，生产的钢铁渣和铁尘泥利用率从1990年的95%提高到99%；加强对废钢罐壳的回收利用，已超过政府规定的75%的回收利用率。日本的钢铁企业广泛采用熄焦发电等节能技术，其能源单耗水平全球最低，仅为我国企业的三分之二。

       总体来讲，为促进节能减排，欧、美、日等发达国家无论实行强制性政策还是实行引导性政策，其立足点都放在充分利用市场机制上。同时，企业也积极利用政策进行技术创新，环保行业不断兴起并发挥重要作用。欧美国家在节能减排所取得的重大进展，是其政府政策和市场机制相互配合的结果。

       目前，中国与主要发达国家的铸件能耗情况见表3，可见发达国家经过多年来的治理和探索，其铸造行业的能耗已经得到了明显的下降，能源利用率得到了明显的提高。

表3  几个主要国家吨铸件的能耗

 
    二、我国铸造业的节能减排现状

       我国的工业基础较差，铸造行业的整体水平与发达国家相比存在着较大的差距。2006年我国铸造行业的能耗约为0.8 tce/万元，是整个机械制造工业的4.4倍。每生产1吨合格铸件，大约要排放粉尘50kG，废气1000～2000M³，废砂约1吨，废渣0.3吨，单位产品“三废”排放量是国外工业发达国家的10倍。

       近年来，我国政府和社会通过制定相关政策和采取相关措施，加大了对铸造行业节能减排工作的力度，取得了一定的成绩，主要的情况如下：

    2.1通过政策、法律加强监管和引导

       “十一五”规划纲要提出了新中国成立以来第一个节能减排的战略目标：五年内，单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。基于这个宏观的战略目标，国家出台了一系列的政策法规。2007年，国务院成立了节能减排工作领导小组，温家宝总理任组长；国务院常务会议和领导小组会议多次专题研究节能减排工作；国务院召开了全国节能减排工作电视电话会议，全面部署节能减排工作；印发了《节能减排综合性工作方案》。同时，国务院批转了《节能减排统计监测及考核实施方案和办法》，加大节能减排的考核力度，实行严格的问责制。2008年我国修订了《节约能源法》、《水污染防治法》，出台了《国务院关于加强节能工作的决定》，将节约资源提升到我国的基本国策的高度，将节能目标完成情况作为对地方人民政府及其负责人考核评价的内容；

       目前，我国正在研究开征环保税，推动现行税制的“绿色化”改造；多次改革资源税，逐步调高税率，陆续出台煤炭、原油、锰矿石等资源的税额标准；筹备建立工业节能减排技术改造项目储备库，项目征集范围主要包括重点节能技术改造专项、工业节水技术改造专项、工业“三废”综合利用技术改造专项，以及重点行业的污染治理、清洁生产专项等；着手研究推出准入制度，淘汰落后的生产技术和企业，提高企业的规模和水平。

    2.2加强科技创新，打造示范工程建设

       为实现铸造行业的节能减排，进行技术创新和推广应用是根本。针对国家的宏观政策，各省市也制定了相应的政策，在政策、资金上支持企业增强技术创新能力建设，加大科技投入，支持产、学、研联合开发先进适用的提高能源利用率和铸造清洁化节能生产技术。

       早在2001年，在全球环境基金的资助下，中国农业部、联合国开发计划署和联合国工业发展组织在中国共同组织实施了“中国乡镇企业节能与温室气体减排项目”，如天津市津南区7家有铸造工序的工业企业列入“中国乡镇企业节能与温室气体减排项目”计划，分别得到1万美元的项目支持资金和区政府给予的5万元节能技改资金。项目实施后，7家企业实现年节约标煤850余吨，减排二氧化碳2100多吨，企业平均节能率16.7%，技改后废品率降低了3.4%。目前，7个项目实施单位已成为津南铸造行业示范点。另外，我国各省市也相应开展了铸造企业示范工程的建设，通过这些示范工程建设，很好地促进了新技术的交流和推广，极大地推动了整个铸造行业的节能减排工作。

       南京市秣陵铸造总厂被列为中国乡镇铸造行业首批示范点。在铸造行业示范点工作的基础上， 2006年5月进入项目二期的能效推广工程。江苏省冶金设计院有限公司承接了南京市溧水中山铸造有限公司等六家企业的二期项目推广工程，利用冲天炉余热和废热对鼓风进行预热、采用冲天炉和中频炉混炼工艺、发展和推广消失模铸造技术、采用先进铸造型砂工艺，对这六家企业进行技术改造。通过技术改造，6 家铸造企业的生产能力从年产铸件20500吨提高到25500吨，产量上升了20% 左右；单位能耗减少了23%，6 家铸造企业每年总能耗减少1587吨标准煤, 每家企业平均节能量达264.5t 标准煤， 其中能耗降低最多的企业达每年减少540吨标准煤；6 家铸造企业的CO₂年排放量减少了3957吨，降低了23%左右。可见，通过示范工程的建设和推广，节能减排取得了显著成果。

    2.3节能减排工作取得阶段性成绩

       从我国整体来看，铸造行业的节能减排工作自开展以来取得了阶段性的成绩。涌现出了许多先进的省份和企业。例如：

新兴铸管集团有限公司是国务院国资委列入的30户节能减排重点监测企业之一，其通过企业内部出台相关政策，加强科技创新等举措取得了不错的效果。2007年新兴铸管集团出台了节能减排实施意见，并配套了《节能减排考核奖惩办法》。《意见》建立了“一级抓一级，一级考核一级”的节能减排目标责任和评价考核制度，并提出了各年度节能减排的具体目标。在工艺改进方面，新兴铸管集团有限公司，特别是新兴铸管集团邯郸实业公司瞄准企业本身存在的3个循环链（工业用水循环，可燃气体回收，固体废弃物循环），大力实施了5个节能减排措施：工业用水形成闭路循环系统；轧钢加热炉改造；提高扁钢成材率，降低废钢铁料的产出；调整产品结构，综合利用钢铁废料；改造化锌炉、启用节电设备。通过一系列政策的实施和技术的改进，新兴铸管集团公司节能减排已经初见成效：2008年，万元产值综合能耗同比下降24%；万元增加值综合能耗同比下降36.8%；吨钢综合能耗同比下降24.04千克标煤；节能80.5万吨标煤；二氧化硫减排2737.4吨，同比下降12.9%；COD减排2144.83吨，同比下降46.1%。

       一汽铸造有限公司是我国大型骨干铸造企业。在过去的几年中，一汽铸造启动了包括粘土砂、树脂砂再生利用项目，废型砂和废渣综合再利用项目，熔模铸造旧砂回收再利用项目等6项废弃物再利用项目的研究和实施。同时，加大力度进行优化铸件工艺设计、采用先进的熔炼工艺和设备，发展优质铸态铸件，提高一次性成品率。在管理方面，通过“定责任、抓过程、控过程”的方式加强了对能源的管理和充分利用。在宣传教育方面，不仅编制了《铸造一厂能源管理培训教材》和对员工进行培训，也通过开展工会活动等各种活动进行宣传教育，大大提高了员工的节能意识和能力。通过深化节能管理和坚持不懈的努力与改进，大大降低了企业的生产成本，创造了可观的节能效益。目前，一汽铸造公司的吨能源消耗已从2003年的880 kg标煤/t降低到599 kg标煤/t；万元产值能源单耗由2003年1 400 kg标煤/万元下降至748 kg标煤/万元，大大降低了产品的生产成本，提高了企业的市场竞争力。

       上海宏钢电站设备铸锻有限公司是我国铸造行业节能减排工作的先进代表。3年前的宏钢还是到处冒黑烟，又脏又乱的一幅传统铸造企业的景象。经过整顿改造，如今的宏钢已成为花园式企业。环保设备的投入占企业固定资产的30%还多，每年环保设备维护费也在150万元左右。实现了烟气全部回收，噪音降到了国家标准以下，废渣也部分回收利用。企业不仅通过了ISO9000、ISO14000，还获得了ohsas18000职业健康安全认证。企业在节能减排上的成绩还吸引了联合国工业组织及巴西、印度等海外同行纷纷前来参观考察。

       近年来，随着我国铸造行业节能减排工作力度的加大，节能减排工作也取得了非常突出的成绩。2007年中国大中型钢铁企业吨钢综合能耗632.12千克标煤／吨，比上年下降1.3％；SO2排放总量756,367.91吨，比上年下降0.51％；COD排放总量59,964.78吨，比上年下降8.76％；工业粉尘排放总量382,274.92吨，比上年下降2.79％。2008年我国吨钢综合能耗629.93千克标煤/吨，比上年下降0.27％；吨钢可比能耗609.61千克标煤/吨，比上年下降0.77％；吨钢耗用新水5.09立方米/吨，比上年下降5.11％；外排废水中的COD比上年下降28.99％，二氧化硫排放量下降3.82％，工业烟尘排放量下降7.48％，工业粉尘排放量下降12.06％。

       总体看来，我国的节能减排工作取得了一定的成绩，尤其是国家的一些大型铸造企业，其节能减排效果明显，取得了突出的成绩。但是，整体行业与国外发达国家相比还存在较大的差距。主要是由于我国存在着大量的小型铸造企业，这些企业技术力量薄弱、管理落后，能耗和污染相当严重。我国铸造行业的整体技术水平和管理水平比较落后，国家相关的法规政策需要完善并要加大监管和政策的执行力度。因此，要改变我国铸造整个行业的能耗污染严重状况的任务仍然十分艰巨。

      结束语

       总之，我国铸造行业积极响应党和国家的号召，充分利用政府的有利政策大力进行技术改造和管理创新，在节能减排方面做出了积极的努力并取得了较好的成绩。但是，我们也应该清醒的认识到，目前我国铸造行业总体上的能耗高、污染严重，与国外发达国家相比差距很大，无论是国家的引导和企业的创新方面都有很大的发挥空间。铸造业的节能减排是以提高铸件质量、降低废品率、减少消耗为中心，以发展优质铸件，提高性能和质量、降低废品率、减少消耗为主攻方向，以发展近净成形技术、计算机技术应用、新材料技术，采用先进熔炼工艺与设备、造型工艺与设备，烟尘治理与废渣综合利用等技术集成和创新为主要手段，是先进技术、先进设备、先进管理的集成与创新的综合节能减排。笔者认为，我国铸造行业节能减排工作需要不断努力和完善的方面有：
    （1）完善国家政策相配套的法规和体制，为今后行业的节能减排工作提出具体的要求和引导；
    （2）加快铸造行业的产业结构调整，加快铸造行业准入制度及相关标准的制定和实施，促进铸造业健康快速发展；
    （3） 加强节能减排工作的宣传，加强示范工程的技术的推广和应用，加强与国内外先进铸造企业之间的交流与合作；
    （4）加大铸造行业的人才培养和科技创新投入，提高企业的管理水平和技术水平。

陈维平教授简介：
　　陈维平(Chen Weiping)，男，汉族，湖南株洲人，1959年8月生，中共党员，工学博士。现任华南理工大学机械工程学院教授、博士生导师，金属新材料制备与成形研究开发中心副主任，政府特殊津贴专家，广东省高校“千百十工程”省级培养对象。1982年7月， 本科毕业于湖南大学铸造专业，获学士学位；1993年8月, 硕士研究生毕业于湖南大学环境工程专业，获硕士学位；2000年12月, 博士研究生毕业于湖南大学材料学专业，获博士学位。1982年8月至1985年5月在中南无线电厂工作，任技术员；1985年6月至2001年7月在湖南大学环境保护研究所工作，曾任副所长；2001年8月至今，在华南理工大学机械工程学院任教。1994年8月被晋升为副教授，1999年6月被评聘为教授，2001年3月被评聘为博士生导师。兼任教育部高等学校机械学科（材料成型及控制工程）教学指导委员会委员，中国机械工程学会高级会员，中国机械工程学会铸造分会理事，中国材料网理事会常务理事，中国机械工程教育协会材料成型及控制学科(铸造）教学委员会委员，中国环境科学学会环境评价委员会常务委员，中国金属学会粉末冶金分会超细与纳米材料学术委员会委员，广东省铸造学会副理事长，广东省材料研究学会理事，广州金属学会理事，《特种铸造及有色合金》、《铸造》、《China Foundry》杂志编委,曾兼任《中国科技信息》特约编辑。