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；實現(xiàn)2030年前碳達峰、2060年前碳中和是我國政府向世界作出的莊嚴承諾。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(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(jié)點。
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10000~30000ppm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。
圖：典型項目-河鋼樂亭型棒加熱爐項目煙氣反吹系統(tǒng)
在燃燒過程中想要減少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，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℃。
2、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，形成了十余種定型系列化無焰燃燒技術及產(chǎn)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。
圖：中冶南方熱工公司生產(chǎn)的MILD燒嘴
圖：MILD/富氧燃燒實驗平臺（位于國家鋼鐵生產(chǎn)能效優(yōu)化工程技術研究中心燃燒與熱處理實驗室，實驗室位于中冶南方熱工公司園區(qū)內）
3、對爐體結構進行精細化設計
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）。
圖：石橫特鋼新建棒材加熱爐項目
4、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。
圖：WISave能環(huán)管理界面示例
能源結構調整
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。
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(chǎn)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。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。
典型應用業(yè)績：
1、應用于ESP連鑄連軋補熱，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。代表項目：浙江瑞浦機械雙相不銹鋼方坯感應加熱補熱。
2、應用于硅鋼退火爐，快速加熱利于保留更多細小均勻再結晶晶核，提高磁性。代表項目：國內首條極薄規(guī)格高牌號無取向硅鋼生產(chǎn)線——太鋼硅鋼CA4退火爐。
3、應用于冷軋生產(chǎn)線，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(chǎn)品質量。代表項目：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。
4、應用于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)，加熱時間短，產(chǎn)品質量好。代表項目：馬鋼1#鍍鋅感應加熱。
此技術還有提高生產(chǎn)效率、加熱設置靈活、保障高產(chǎn)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、造紙、印染等行業(yè)。
圖：典型項目-馬鋼冷軋總廠1720酸軋線設備能力提升改造工程感應加熱器
中冶南方熱工公司仍在積極探索，不止是工業(yè)爐領域的碳中和，更包括鋼鐵行業(yè)全流程上的其他工藝及設備節(jié)點。技術整合與技術創(chuàng)新的過程是復雜的，也是艱難的，但踐行央企社會責任，我們責無旁貸。
