中冶南方熱工公司承建的石橫特鋼新建棒材加熱爐項目。
本報記者 杜笑 通訊員 南方
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2030年前碳達峰、2060年前碳中和是我國政府向世界做出的莊嚴承諾。鋼鐵工業(yè)有躬身入局的責任，同時(shí)也面臨著(zhù)深度變革的挑戰。
根據中國鋼鐵工業(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，最終目標是實(shí)現發(fā)展方式的變革。這個(gè)目標絕非一夕可達，需要采取許多因地制宜的解決辦法，逐步完成能源結構轉換，以打通更遠期的減碳路徑。
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)現鋼鐵行業(yè)碳中和保駕護航。
現行工藝下的減碳思路
現行主流工藝下，工業(yè)爐的碳排放從哪里來(lái)？一是爐體結構造成的未燃盡殘余燃氣直接排放，二是燃燒過(guò)程直接產(chǎn)生的CO2。要避免殘余燃氣直接排放，首先需要找到導致燃氣逸散的節點(diǎn)。
開(kāi)發(fā)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集團合作開(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燃燒，使煙氣中CO平均排放指標由處理前的10000ppm~30000ppm降至2500ppm。截至目前，該技術(shù)的應用已覆蓋至河北、福建多地的項目中，并輸出至國外項目，每年幫助客戶(hù)實(shí)現約36.5萬(wàn)噸碳減排。
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。中冶南方熱工公司擁有成熟的余熱回收技術(shù)，根據工業(yè)爐煙氣熱能品位，利用多級高效熱交換裝備實(shí)現對各類(lèi)工業(yè)煙氣余熱的分級回收、梯級利用。其中，鍋爐煙氣最低排煙溫度可降低至50℃。
對燃燒裝備進(jìn)行節能升級。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、自身預熱式燒嘴、蓄熱式燒嘴、富氧/純氧燒嘴、燃氣紅外燒嘴以及各類(lèi)輻射管燒嘴基礎上進(jìn)行了技術(shù)整合應用，形成了10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。相比于傳統的直接火焰加熱，MILD燃燒技術(shù)能夠實(shí)現更高的加熱效率、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。
對爐體結構進(jìn)行精細化設計。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目，創(chuàng )新?tīng)t頂結構設計，使得爐頂有效輻射面積增加了約40%。結合爐底結構優(yōu)化、燒嘴布置優(yōu)化、遠紅外節能涂料應用等技術(shù)加持，該項目節能降耗表現優(yōu)秀，比常規棒材加熱爐減少了10%的噸鋼煤氣消耗量（約合噸鋼節約標準煤38kg）。
通過(guò)智能燃燒系統提高控制精度。在工業(yè)爐使用過(guò)程中，自動(dòng)及時(shí)調節合適的空燃比、爐溫以及在保溫待軋時(shí)自動(dòng)調整燒嘴狀態(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中的重要模塊——智能燃燒系統，基于加熱爐熱工模型和燃燒優(yōu)化控制模型，通過(guò)智能調節供熱負荷、配比及分布，實(shí)時(shí)監控燃燒狀態(tài)，實(shí)現鋼坯燒損指標和能耗指標的最優(yōu)化，減少約5%的燃料單耗。
開(kāi)發(fā)電磁感應加熱技術(shù)
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?？梢?jiàn)，工業(yè)爐減碳真正的“革新”，將從能源結構調整開(kāi)始。
開(kāi)發(fā)電磁感應加熱技術(shù)。電磁感應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，對環(huán)境無(wú)污染，真正實(shí)現加熱過(guò)程中“零排放”，且易于實(shí)現機械化、自動(dòng)化。為此，中冶南方熱工公司早在2016年就已自主完成縱磁感應加熱技術(shù)和裝備的開(kāi)發(fā)，并成功應用于太鋼酸軋機組高牌號硅鋼帶加熱。隨后，他們陸續完成工頻、超音頻、高頻電磁感應加熱技術(shù)裝備的開(kāi)發(fā)和應用，涵蓋橫磁和縱磁兩種加熱技術(shù)。
中冶南方熱工公司將這些技術(shù)成功應用于浙江瑞浦機械雙相不銹鋼方坯感應加熱補熱，代替了傳統加熱爐，降低了能耗和碳排放，并降低了污染物排放；應用于國內首條極薄規格高牌號無(wú)取向硅鋼生產(chǎn)線(xiàn)——太鋼硅鋼CA4退火爐硅鋼退火爐，快速加熱利于保留更多細小均勻再結晶晶核，提高了磁性；應用于馬鋼酸軋感應加熱、鞍鋼冷軋感應加熱、太鋼高端冷軋取向硅鋼準備機組，代替火焰加熱，降低硅鋼脆-韌性轉變點(diǎn)溫度、軋制邊裂現象和氧化燒損,提升產(chǎn)品質(zhì)量；應用于馬鋼1號鍍鋅線(xiàn)感應加熱，冷軋鍍鋅板涂層干燥，通過(guò)感應線(xiàn)圈加熱帶鋼，帶鋼加熱涂層，使溶劑揮發(fā)，產(chǎn)品質(zhì)量好。這些技術(shù)還有提高生產(chǎn)效率、加熱設置靈活、保障高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應用于鋼鐵及有色行業(yè)，并可擴展至云母生產(chǎn)、造紙、印染等行業(yè)。
目前，中冶南方熱工公司不只是積極探索工業(yè)爐領(lǐng)域的碳中和，更包括在鋼鐵行業(yè)全流程的其他工藝及設備節點(diǎn)上也在進(jìn)行積極探索。
《中國冶金報》（2021年11月09日 05版五版）
