如今，“既要綠水青山，又要金山銀山”的發(fā)展理念已經(jīng)深入人心；實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和是我國(guó)政府向世界作出的莊嚴(yán)承諾。鋼鐵工業(yè)有躬身入局的責(zé)任，同時(shí)也面臨著深度變革的挑戰(zhàn)。
根據(jù)中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)消息，鋼鐵行業(yè)已完成《鋼鐵行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案》初稿，正在征求各方意見(jiàn)。鋼鐵行業(yè)的減碳，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)發(fā)展方式的變革。這個(gè)目標(biāo)絕非一夕可達(dá)，需要采取許多因地制宜的解決辦法，逐步完成能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，以打通更遠(yuǎn)期的減碳路徑。
在工業(yè)爐減碳之路上，中冶南方熱工公司依托深厚的技術(shù)實(shí)力，發(fā)揮理性的技術(shù)創(chuàng)造力，實(shí)事求是、循序漸進(jìn)，路徑明確，為實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)碳中和保駕護(hù)航。
現(xiàn)行工藝下的減碳思路
現(xiàn)行主流工藝下，工業(yè)爐的碳排放從哪里來(lái)？一是爐體結(jié)構(gòu)造成的未燃盡殘余燃?xì)庵苯优欧?，二是燃燒過(guò)程直接產(chǎn)生的CO2。
要避免殘余燃?xì)庵苯优欧?，首先需要找到?dǎo)致燃?xì)庖萆⒌墓?jié)點(diǎn)。
煙氣反吹技術(shù)
雙蓄熱燃燒方式下，煙氣中會(huì)帶走一定量換向閥間管道殘留煤氣。為了解決這個(gè)問(wèn)題，中冶南方熱工公司與河鋼合作開(kāi)發(fā)煙氣反吹技術(shù)，盡最大可能回收煙氣中的煤氣至爐膛內(nèi)燃燒，使煙氣中CO平均排放指標(biāo)由處理前的10000~30000ppm降至2500ppm。截至目前，該技術(shù)的應(yīng)用已覆蓋至河北、福建多地的項(xiàng)目中，并輸出至國(guó)外項(xiàng)目，每年幫助客戶實(shí)現(xiàn)約36.5萬(wàn)噸碳減排。
圖：典型項(xiàng)目-河鋼樂(lè)亭型棒加熱爐項(xiàng)目煙氣反吹系統(tǒng)
在燃燒過(guò)程中想要減少CO2的產(chǎn)生，就需要全方位提高熱效率。
1、有效利用煙氣余熱
中冶南方熱工公司擁有成熟的余熱回收技術(shù)，根據(jù)工業(yè)爐煙氣熱能品位，利用多級(jí)高效熱交換裝備實(shí)現(xiàn)對(duì)各類工業(yè)煙氣余熱的分級(jí)回收、梯級(jí)利用。其中鍋爐煙氣最低排煙溫度可降低至50℃。
2、對(duì)燃燒裝備進(jìn)行節(jié)能升級(jí)
由中冶南方熱工公司自主開(kāi)發(fā)的MILD無(wú)焰燃燒技術(shù)，在包括高速燒嘴、自身預(yù)熱式燒嘴、蓄熱式燒嘴、富氧/純氧燒嘴、燃?xì)饧t外燒嘴以及各類輻射管燒嘴基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)整合應(yīng)用，形成了十余種定型系列化無(wú)焰燃燒技術(shù)及產(chǎn)品，適用于各種直接或間接工業(yè)加熱場(chǎng)合。相比于傳統(tǒng)的直接火焰加熱，MILD燃燒技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的加熱效率、更好的爐溫均勻性，僅在燃燒過(guò)程中就可減少8%的碳排放。
圖：中冶南方熱工公司生產(chǎn)的MILD燒嘴
圖：MILD/富氧燃燒實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（位于國(guó)家鋼鐵生產(chǎn)能效優(yōu)化工程技術(shù)研究中心燃燒與熱處理實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室位于中冶南方熱工公司園區(qū)內(nèi)）
3、對(duì)爐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)
典型案例：由中冶南方熱工公司總承包的石橫特鋼新建棒材加熱爐項(xiàng)目，創(chuàng)新?tīng)t頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得爐頂有效輻射面積增加了約40%。結(jié)合爐底結(jié)構(gòu)優(yōu)化、燒嘴布置優(yōu)化、遠(yuǎn)紅外節(jié)能涂料應(yīng)用等技術(shù)加持，該項(xiàng)目節(jié)能降耗表現(xiàn)優(yōu)秀，比常規(guī)棒材加熱爐減少了10%的噸鋼煤氣消耗量（約合噸鋼節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤38kg）。
圖：石橫特鋼新建棒材加熱爐項(xiàng)目
4、通過(guò)智能燃燒系統(tǒng)提高控制精度
在工業(yè)爐使用過(guò)程中自動(dòng)及時(shí)調(diào)節(jié)合適的空燃比、爐溫，以及保溫待軋時(shí)自動(dòng)調(diào)整燒嘴狀態(tài)，都能有效降低能耗，減少工業(yè)爐碳排放。
WISave中冶南方智能加熱爐系統(tǒng)中的重要模塊——智能燃燒系統(tǒng)，基于加熱爐熱工模型和燃燒優(yōu)化控制模型，通過(guò)智能調(diào)節(jié)供熱負(fù)荷、配比及分布，實(shí)時(shí)監(jiān)控燃燒狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)鋼坯燒損指標(biāo)和能耗指標(biāo)的最優(yōu)化，減少約5%的燃料單耗。
圖：WISave能環(huán)管理界面示例
能源結(jié)構(gòu)調(diào)整
目前，多家鋼鐵企業(yè)開(kāi)始積極探索氫能冶金、電爐短流程冶金。可見(jiàn)，工業(yè)爐減碳真正的“革新”，將從能源結(jié)構(gòu)調(diào)整開(kāi)始。
電磁感應(yīng)加熱技術(shù)
電磁感應(yīng)加熱是一種清潔的加熱方法，具有生產(chǎn)能耗低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)廢氣排放，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，真正實(shí)現(xiàn)加熱過(guò)程中“零排放”，且易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。中冶南方熱工公司早在2016年就已自主完成縱磁感應(yīng)加熱技術(shù)和裝備的開(kāi)發(fā)，并成功應(yīng)用于太鋼酸軋機(jī)組高牌號(hào)硅鋼帶加熱。隨后陸續(xù)完成工頻、超音頻、高頻電磁感應(yīng)加熱技術(shù)裝備的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，涵蓋橫磁和縱磁兩種加熱技術(shù)。
典型應(yīng)用業(yè)績(jī)：
1、應(yīng)用于ESP連鑄連軋補(bǔ)熱，代替?zhèn)鹘y(tǒng)加熱爐，降低能耗，降低碳排放，降低污染物排放。代表項(xiàng)目：浙江瑞浦機(jī)械雙相不銹鋼方坯感應(yīng)加熱補(bǔ)熱。
2、應(yīng)用于硅鋼退火爐，快速加熱利于保留更多細(xì)小均勻再結(jié)晶晶核，提高磁性。代表項(xiàng)目：國(guó)內(nèi)首條極薄規(guī)格高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼生產(chǎn)線——太鋼硅鋼CA4退火爐。
3、應(yīng)用于冷軋生產(chǎn)線，代替火焰加熱，降低硅鋼脆-韌性轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度、軋制邊裂現(xiàn)象和氧化燒損,提升產(chǎn)品質(zhì)量。代表項(xiàng)目：馬鋼酸軋感應(yīng)加熱、鞍鋼冷軋感應(yīng)加熱、太鋼高端冷軋取向硅鋼準(zhǔn)備機(jī)組。
4、應(yīng)用于冷軋鍍鋅板涂層干燥，通過(guò)感應(yīng)線圈加熱帶鋼，帶鋼加熱涂層，使溶劑揮發(fā)，加熱時(shí)間短，產(chǎn)品質(zhì)量好。代表項(xiàng)目：馬鋼1#鍍鋅感應(yīng)加熱。
此技術(shù)還有提高生產(chǎn)效率、加熱設(shè)置靈活、保障高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于鋼鐵及有色行業(yè)，并可擴(kuò)展至云母、造紙、印染等行業(yè)。
圖：典型項(xiàng)目-馬鋼冷軋總廠1720酸軋線設(shè)備能力提升改造工程感應(yīng)加熱器
中冶南方熱工公司仍在積極探索，不止是工業(yè)爐領(lǐng)域的碳中和，更包括鋼鐵行業(yè)全流程上的其他工藝及設(shè)備節(jié)點(diǎn)。技術(shù)整合與技術(shù)創(chuàng)新的過(guò)程是復(fù)雜的，也是艱難的，但踐行央企社會(huì)責(zé)任，我們責(zé)無(wú)旁貸。
