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)展理念已經深入人心；實現(xiàn)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，同時也面臨著深度變革的挑戰(zhàn)。
根據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會消息，鋼鐵行業(yè)已完成《鋼鐵行業(yè)碳達峰實施方案》初稿，正在征求各方意見。鋼鐵行業(yè)的減碳，最終目標是實現(xiàn)發(fā)展方式的變革。這個目標絕非一夕可達，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實力，發(fā)揮理性的技術創(chuàng)造力，實事求是、循序漸進，路徑明確，為實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)碳中和保駕護航。
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？一是爐體結構造成的未燃盡殘余燃氣直接排放，二是燃燒過程直接產生的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(jié)點。
開發(fā)煙氣反吹技術。雙蓄熱燃燒方式下，煙氣中會帶走一定量換向閥間管道殘留煤氣。為了解決這個問題，中冶南方熱工公司與河鋼集團合作開發(fā)煙氣反吹技術，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，每年幫助客戶實現(xiàn)約36.5萬噸碳減排。
在燃燒過程中想要減少CO2的產生，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，根據(jù)工業(yè)爐煙氣熱能品位，利用多級高效熱交換裝備實現(xiàn)對各類工業(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℃。
對燃燒裝備進行節(jié)能升級。由中冶南方熱工公司自主開發(fā)的MILD無焰燃燒技術，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輻射管燒嘴基礎上進行了技術整合應用，形成了10余種定型系列化無焰燃燒技術及產品，適用于各種直接或間接工業(yè)加熱場合。相比于傳統(tǒng)的直接火焰加熱，MILD燃燒技術能夠實現(xiàn)更高的加熱效率、更好的爐溫均勻性，僅在燃燒過程中就可減少8%的碳排放。
對爐體結構進行精細化設計。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)新爐頂結構設計，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(jié)能涂料應用等技術加持，該項目節(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)約標準煤38kg）。
通過智能燃燒系統(tǒng)提高控制精度。在工業(yè)爐使用過程中，自動及時調節(jié)合適的空燃比、爐溫以及在保溫待軋時自動調整燒嘴狀態(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(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，通過智能調節(jié)供熱負荷、配比及分布，實時監(jiān)控燃燒狀態(tài)，實現(xiàn)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。
開發(fā)電磁感應加熱技術
目前，多家鋼鐵企業(yè)開始積極探索氫能冶金、電爐短流程冶金?？梢?，工業(yè)爐減碳真正的“革新”，將從能源結構調整開始。
開發(fā)電磁感應加熱技術。電磁感應加熱是一種清潔的加熱方法，具有生產能耗低、效率高等優(yōu)點，無廢氣排放，對環(huán)境無污染，真正實現(xiàn)加熱過程中“零排放”，且易于實現(xiàn)機械化、自動化。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和裝備的開發(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(xù)完成工頻、超音頻、高頻電磁感應加熱技術裝備的開發(fā)和應用，涵蓋橫磁和縱磁兩種加熱技術。
中冶南方熱工公司將這些技術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(tǒng)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(guī)格高牌號無取向硅鋼生產線——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-韌性轉變點溫度、軋制邊裂現(xiàn)象和氧化燒損,提升產品質量；應用于馬鋼1號鍍鋅線感應加熱，冷軋鍍鋅板涂層干燥，通過感應線圈加熱帶鋼，帶鋼加熱涂層，使溶劑揮發(fā)，產品質量好。這些技術還有提高生產效率、加熱設置靈活、保障高產品質量等優(yōu)點，可廣泛應用于鋼鐵及有色行業(yè)，并可擴展至云母生產、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(jié)點上也在進行積極探索。
《中國冶金報》（2021年11月09日 05版五版）
