高爐改造、智慧制造

　　中國(guó)鋼鐵業(yè)正進(jìn)行全球最嚴(yán)超低排放工程

　　傳統(tǒng)的高爐煉鐵是整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，也是鋼鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)中能源消耗最大的一道工序，整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，70%的能源消耗都產(chǎn)生在這個(gè)環(huán)節(jié)。根據(jù)測(cè)算，傳統(tǒng)煉鐵高爐每煉一噸鐵水，就會(huì)排放兩噸二氧化碳。

　　要實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)中碳排放的減量，對(duì)傳統(tǒng)高爐進(jìn)行工藝和技術(shù)的改造升級(jí)變得迫在眉睫。中國(guó)寶武新疆八鋼氧氣高爐爐長(zhǎng)田寶山所說(shuō)的出路，是對(duì)高爐煉鐵工藝的改進(jìn)，降低碳排放。眼下，他們正在對(duì)430立方米的氧氣試驗(yàn)高爐進(jìn)行調(diào)試。這座氧氣高爐和傳統(tǒng)的煉鐵高爐究竟有哪些不同呢？

　　技術(shù)的難點(diǎn)在于要通過(guò)提高進(jìn)入高爐的氧氣純度，讓高爐內(nèi)只生產(chǎn)對(duì)煉鐵有用的一氧化碳和廢氣二氧化碳，再將一氧化碳留在高爐內(nèi)代替化石燃料煉鐵，從而減少對(duì)化石原料的使用。如果達(dá)到50%的富氧量，可以減排10%左右的二氧化碳。

　　經(jīng)過(guò)五六個(gè)月的連續(xù)奔忙，他們終于實(shí)現(xiàn)了第一階段的目標(biāo)，富氧達(dá)到百分之三十五，爐內(nèi)溫度正常，試驗(yàn)高爐整體運(yùn)行平穩(wěn)。

　　在整個(gè)鋼鐵行業(yè)，低碳冶煉已經(jīng)成為了這個(gè)春天的一股風(fēng)潮，在距離烏魯木齊3900公里的上海寶山區(qū)寶山鋼鐵股份有限公司，一群研究員正忙著對(duì)燒結(jié)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，為今天的燒結(jié)試驗(yàn)做好準(zhǔn)備。

　　由于鐵礦石品類(lèi)不一，為了能提高煉鐵效率，在傳統(tǒng)高爐進(jìn)行煉鐵之前，都需要對(duì)鐵礦石進(jìn)行燒結(jié)處理，從而為高爐提供更好的原料。但傳統(tǒng)燒結(jié)作為煉鐵高爐的前端環(huán)節(jié)，對(duì)煤炭的用量較大，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w。通常，燒結(jié)工序產(chǎn)生的二氧化碳占全流程的15%左右。而中國(guó)寶武中央研究院高級(jí)主任研究員李建所研究的微波燒結(jié)則是通過(guò)電能來(lái)代替煤炭，解決這個(gè)環(huán)節(jié)的碳排放問(wèn)題。

　　2021年1月，經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)備的三次優(yōu)化后，這臺(tái)價(jià)值上千萬(wàn)的微波燒結(jié)設(shè)備終于可以正常運(yùn)行，每天可消化兩噸鐵礦石原料，生產(chǎn)出1.8噸左右的燒結(jié)塊原料。而根據(jù)檢測(cè)設(shè)備對(duì)燒結(jié)之后排出的氣體檢測(cè)，可以明顯看到污染物的排放量。

　　李建測(cè)算過(guò)，采用傳統(tǒng)燒結(jié)工藝，每煉出一噸成品原料，二氧化碳等氣體排放量約為6000毫克每立方米，而通過(guò)微波燒結(jié)工藝，每煉出一噸成品原料，二氧化碳等氣體排放量?jī)H為25毫克每立方米，相當(dāng)于99%的污染氣體都可以通過(guò)這個(gè)新工藝被消減掉。與此同時(shí)，也可以減少對(duì)煤炭等化石能源的使用。

　　就在李建忙著對(duì)微波燒結(jié)裝置進(jìn)行又一次的改進(jìn)試驗(yàn)時(shí)，在距離燒結(jié)試驗(yàn)基地不遠(yuǎn)處的寶鋼股份寶山基地1號(hào)高爐內(nèi)，中國(guó)寶武中央研究院高級(jí)主任研究員徐萬(wàn)仁正在對(duì)高爐內(nèi)的天然氣代替煤炭裝置進(jìn)行調(diào)試。

　　這套裝置通過(guò)采用天然氣等清潔能源代替煤炭進(jìn)行高爐煉鐵，從而達(dá)到減少碳排放的目的。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用天然氣，每煉一噸鐵水，可以減少二氧化碳排放20公斤，可節(jié)省近80公斤的煤炭。

　　根據(jù)上海天然氣價(jià)格每立方兩元左右的價(jià)格，與傳統(tǒng)煤粉相比，這個(gè)價(jià)格足足貴了一倍。采用天然氣或富氫氣體來(lái)代替煤炭，雖然目前來(lái)看是虧本的，但卻為未來(lái)的變革做好了技術(shù)儲(chǔ)備。除了采用天然氣，研究人員們還在進(jìn)行更多的嘗試。

　　2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和

　　鋼鐵行業(yè)在努力

　　除了加速冶煉環(huán)節(jié)的技術(shù)攻關(guān)，綠色產(chǎn)品的低碳發(fā)展也顯得尤為重要。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2020年寶鋼汽車(chē)鋼板銷(xiāo)售量達(dá)到了1200多萬(wàn)噸，全國(guó)幾乎每?jī)奢v車(chē)中就有一輛使用了寶鋼的汽車(chē)鋼板。

　　以汽車(chē)車(chē)身為例，車(chē)身上約有300多個(gè)關(guān)鍵零部件用到寶鋼的汽車(chē)鋼材，如果使用新型的超高強(qiáng)度鋼材，可使車(chē)身減重百分之二十到三十左右。而每使用一噸超強(qiáng)鋼，可實(shí)現(xiàn)減排0.4噸二氧化碳，與此同時(shí)，超高強(qiáng)鋼通過(guò)降低油耗，還可協(xié)助汽車(chē)在行駛過(guò)程中減排兩噸二氧化碳。

　　目前，在上海寶鋼，從原料進(jìn)廠到煉鐵工序、煉鋼工序、熱軋工序、冷軋工序以及最終的產(chǎn)品交付，整個(gè)流程都已經(jīng)納入智慧制造的范圍中，每道工序均有一條樣板線。

　　特別是在冷軋黑燈工廠，已經(jīng)完全看不到傳統(tǒng)鋼廠的燈火通明，在這座工廠，通過(guò)應(yīng)用信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了行車(chē)無(wú)人化、物流作業(yè)無(wú)人化、3D崗位無(wú)人化，大大降低了能耗，提升了生產(chǎn)效率。

　　不僅是在寶武集團(tuán)這樣的行業(yè)巨無(wú)霸，目前，我國(guó)的整個(gè)鋼鐵行業(yè)都在進(jìn)行著低碳轉(zhuǎn)型的背水一戰(zhàn)。推進(jìn)節(jié)能技術(shù)改造、降低單位工業(yè)增加值的能源消耗，成為了整個(gè)行業(yè)的必修課。

　　危中求機(jī)領(lǐng)跑未來(lái)

　　作為能源消耗高密集型行業(yè)，鋼鐵行業(yè)在制造業(yè)31個(gè)門(mén)類(lèi)中碳排放量最大。可以看到，鋼鐵行業(yè)的龍頭企業(yè)，已經(jīng)率先開(kāi)始了全鏈條的改造升級(jí)，從生產(chǎn)端的低碳冶煉，到產(chǎn)品端的綠色新品，在這場(chǎng)前所未有的硬仗中，我們看到了他們的智慧、勇氣和決心。我們希望，中國(guó)的鋼鐵行業(yè)，能夠在行業(yè)排頭兵的帶領(lǐng)下，堅(jiān)持綠色可持續(xù)發(fā)展的理念，進(jìn)一步加快創(chuàng)新步伐，成為全球鋼鐵產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展的先行者、領(lǐng)跑者。