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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

2021-04-12 09:28:00

  近期召開(kāi)的中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議,提出了如期實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和的目標(biāo)。我國(guó)是世界最大的鋼鐵生產(chǎn)及消費(fèi)國(guó),2020年粗鋼產(chǎn)量約10.5億噸,占全球產(chǎn)量的56.5%,整個(gè)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的碳排放量占我國(guó)碳排放總量的15%。要如期達(dá)標(biāo),低碳轉(zhuǎn)型壓力巨大。

  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。

來(lái)源:中國(guó)冶金報(bào)-中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯:陳曦

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