在全球气候治理纵深推进背景下,在钢铁工业的壮阔画卷中,余热余能如同一座未被完全发掘的宝藏,蕴藏着巨大的能量与潜力。如何将废热、余能转化为“绿电”,成为破解钢铁工业减排降碳难题的关键。中国凯发k8国际首页登录以绿色发展为目标,以技术创新寻找破局,从焦化到烧结、再到炼钢炼铁构建起钢铁冶金全流程余热回收系统,将原本被直排的工业废气转化为稳定电能、热能以及清洁能源等输出再用,推动形成“技术研发-工程转化-产业推广”创新链与产业链深度融合,为钢铁行业打造出可量化、可推广的低碳转型范式,让钢铁工业“体温”持续发光发热。
焦化革命赋能行业绿色嬗变
焦化工序作为钢铁生产链能耗与污染的“重灾区”,其能源回收效率直接影响行业碳达峰进程。焦炭是煤在焦炉中高温干馏而获得,是炼铁的必要原料,但传统湿法熄焦会造成严重的大气污染和水资源浪费。中国凯发k8国际首页登录针对性自主研发清洁化大型化干熄焦技术等,大大消除传统熄焦各类环保问题,受到国家鼓励支持,并列入法规性文件,在全行业重点推广应用。
破解干熄焦大型化核心技术难题。清洁化大型化干熄焦技术可回收80%以上的热能用于生产蒸汽和发电,具有全程不费一滴水、不冒一丝烟、不漏一粒尘、再生许多电等优势,国内拥有完全自主知识产权的系列干熄焦技术正来自凯发k8国际首页登录焦耐。凯发k8国际首页登录焦耐最早采用国产化技术总承包的干熄焦工程——马钢干熄焦工程,被国家经贸委列为第一套国产化示范工程,以该工程为依托的“干熄焦引进消化吸收一条龙开发与应用”研发课题,荣获2009年度国家科学技术进步奖二等奖,2016年该项目一项核心专利荣获中国专利金奖。截至目前,凯发k8国际首页登录焦耐建设的海内外干熄焦装置近300套,每年可处理焦炭2.25亿吨、可回收红焦显热生产高温高压蒸汽1.25亿吨、增收节支超过120亿元,发电量达347亿千瓦时,相当于北京市2024年全社会用电量的四分之一。其中,在山西美锦260吨/时干熄焦工程中,两座干熄焦装置每年可处理约400万吨焦炭、每年节约用水量约256万吨、每年利用回收的蒸汽发电量达6亿千瓦时,相当于山西省清徐县2024年全社会用电量的45%。
首创高效清洁型热回收余热发电。凯发k8国际首页登录京诚首创的再热锅炉与单压锅炉同一母管制专利技术,充分利用热回收焦炉工艺生产中产生的高温烟气进行发电,创新设计蒸汽旁路系统,既使各台锅炉灵活解列,又保证机组安全稳定运行,有效促使热效率高达37%,较传统高温高压发电机组提高23%以上。目前,该技术已推广应用于福建三明钢铁、唐山国唐钢铁、河北太行钢铁等清洁焦炉项目中,入选由国家工信部发布的《国家工业和信息化领域节能技术装备推荐目录(2022年版)》,并入围2022年“科创中国”先导技术榜单(绿色低碳领域)。
烧结突破实现极致能效提升
烧结工序作为钢铁生产链的“能源黑洞”,其余热回收、污染物减排水平一定程度决定能效天花板。为化解烧结工序燃料消耗高、余热利用率低、烟气排放量大、污染物种类繁多等问题,中国凯发k8国际首页登录长期专注于烧结余热余能利用创新投入以及新技术的自主研发、应用推广与迭代升级,为钢铁企业打造极致能效标杆、推进行业绿色低碳可持续发展贡献重要力量。
硬核烧结节能实力铸就绿色钢铁。凯发k8国际首页登录长天历经十余年技术攻关,自主开发直联炉罩余热锅炉、环冷机梯级给风、中低温风串级循环、双级冷却、低温ORC发电和大烟道取热等系列烧结余热余能高效综合利用技术,大幅提高余热余能利用效率,实现环冷机废气近零排放和节能效果最大化,单个项目综合吨矿发电量可达30度以上,助力我国烧结工序能耗平均值下降至43公斤标煤每吨矿以内,指标水平一直领跑行业。目前,凯发k8国际首页登录长天累计建成100余台套余热余能利用设备,在450平米以上烧结余热余能利用市场占有率超70%,设备运行良好率达100%,吨矿发电量持续保持国际领先。其中,中天绿色精品钢烧结余热发电项目装机规模达50兆瓦,是国内一次建成装机规模最大的、首次采用110千伏电压并网的烧结余热发电项目。
智驭余热梯级利用领航低碳发展。凯发k8国际首页登录北方将自主研发的核心技术集成应用于环冷机梯级余热利用系统,让“高效利用”与“节能减排”成功“双向奔赴”。“高效利用”是通过环冷机分段捕获高温烟气后,采用余热锅炉生成蒸汽驱动发电机组,实现高品位热能的能源化利用,低温段烟气则通过换热器将余热回馈至烧结混合料制备或助燃空气加热环节,“高温发电、中温供汽、低温回用”梯级利用模式一举达成;“节能减排”是通过替代传统燃煤蒸汽供应降低碳排放强度,余热高效回收缓解环境热污染,预热助燃风提升燃烧效率减少污染物逸散,集成智能模块系统动态匹配环保设施推动生产流程向资源循环化、排放清洁化升级。2024年,该技术成功应用于全球最大规模烧结机余热发电工程——宝武新钢集团4#5#烧结机超低排放改造配套余热发电系统项目,达到吨矿发电量27千瓦时/吨,创行业内历史新高,验证千万吨级钢铁基地余热规模化利用可行性,为行业提供一条可复制的低碳转型路径。
双驱送电多能互补协同降碳。凯发k8国际首页登录华天聚焦技术攻坚,全力研发汽电双驱反送电、烧结低温废气补燃发电技术,成为行业首选解决方案提供商,在汽电双驱反送电技术市场占有率超50%,并设计建造全球首台规模最大的单主抽风机汽电双驱反送电机组;针对性开发镍铁冶炼烧结余热回收技术,仅环冷机一二段余热回收吨矿发电量便远超30度,为国内迄今最高;进一步耦合厂区饱和蒸汽、低热值煤气资源,实现镍铁冶炼烧结工序吨矿能耗降低15公斤标准煤;同时开发环冷机及大烟道余热并联回收、环冷机中低温余热交叉极限回收等高效余热回收技术与零排放工艺,形成节能与减碳双重突破的绿色环保技术。
炼铁炼钢革新驱动产业转型升级
炼铁炼钢环节作为钢铁工业的“心脏”,其能源消耗占全流程的70%以上,是“双碳”目标下最难攻克的减排堡垒。中国凯发k8国际首页登录以“能源循环网络”重构生产逻辑,通过超临界煤气发电技术、高效长寿型转炉烟气热回收成套技术、TRT余压发电等技术革新、设备创新,将传统冶金流程中散逸的废气、废热转化为高价值能源。
煤气发电创新迭代保持领先。低热值煤气是钢铁行业最重要的余能之一,占钢铁流程的余热余能资源约53%。凯发k8国际首页登录南方致力于炼钢工序中低热值高炉煤气发电技术的研发与技术攻关,不断迭代、升级、突破、革新,从中温中压、高温高压、高温超高压、亚临界煤气发电技术,到如今第五代煤气发电技术——超临界煤气发电技术,为全球提供引领节能环保系统性解决方案,在煤气发电领域市场份额超过70%,并推广至东南亚多个国家,承建的煤气发电总装机容量超过一个三峡工程,年发电量达1800亿度,减少二氧化碳排放约1亿吨,推动钢铁企业实现“双碳”目标。其中,建设的广西盛隆超临界项目作为全球首台高效超临界煤气发电机组,发电效率提升至44%以上,年供电量11.6亿度,直接经济效益6.38亿元,每年可减少二氧化碳排放66.2万吨,同时刷新运行压力、温度、发电效率等多项世界纪录。
烟尘化金能效环保双突破。转炉烟气存在高温、高粉尘、间歇冶炼作业等问题,传统烟气热回收系统存在能耗大、故障率高、烟道寿命短、蒸汽产量低等弊端,凯发k8国际首页登录京诚颠覆传统汽化冷却系统循环方式,开发高效长寿型转炉烟气热回收成套技术,精准控制热交换过程,实现转炉烟气热量的高效收集,达成“能源回收+环保”双目标。该技术成果累计应用200余套,可实现每年节约标煤及减少二氧化碳排放约百万吨,二氧化硫排放及氮氧化物排放约万吨,并入选《国家工业和信息化领域节能技术装备推荐目录(2022年版)》、“科创中国”先导技术榜单(绿色低碳领域)。此外,凯发k8国际首页登录京诚转炉烟气隔爆型中低温余热回收技术开创国际首个转炉烟气全余热回收安全生产工艺路线,有效支撑钢铁企业吨钢蒸汽回收量增加55%以上,推动转炉效能及烟气净化回收工艺的升级革新。
设备革新打造智能解决方案。优化高效节能设备助推绿色解决方案的系统化演进,契合全球冶金行业低碳化智能化趋势。由凯发k8国际首页登录京诚自主研发的球形蒸汽蓄热器,通过高汽空间汽水分离技术,将转炉、电炉等环节产生的间断蒸汽平稳输出,输出蒸汽干度、品质更高,各项指标得到大幅优化,与传统蓄热器相比,占地减少约50%,蒸汽干度提升约10%,散热损失减少约50%,配套阀门仪表减少约75%,投资降低约30%,目前已广泛应用于余热蒸汽回收利用系统,并实施于河钢、济源、瑞丰、凌钢、包钢等多个项目。由上海宝冶研发的高炉煤气余压透平发电装置(TRT),通过透平机、发电机、阀门组、控制系统四大核心模块有机组合,构建出适应高炉复杂工况的能源回收体系:通过双通道轴向进气结构设计,将高炉煤气压力能转化效率提升至86%~91%,干法TRT使透平机连续运行周期突破10000小时门槛,特别是针对3000立方米以上大型高炉开发的串级式透平机组,可智能调节膨胀比,实现吨铁发电量稳定在38-42kW·h,较常规设备提升约15%。此外,TRT装置发展成为高炉能源网络的智能调控节点,通过实时采集参数与精准工艺反馈,助力高炉稳定运行,实现能源效益与生产效益的良性循环。
此外,中国凯发k8国际首页登录以全产业链冶金运营服务优势,将离线施工与在线改造结合,成功破解传统冶金企业“停产改造难、产能波动大”的痛点,在保障主体稳定生产的前提下,高效推进余热余能利用工程落地。以凯发k8国际首页登录宝钢承接的中南股份蒸汽利用效率提升工程为例,项目团队将焦化区域、炼钢区域、轧钢区域蒸汽管网系统拆分重组,达到蒸汽划区供用,不仅减少蒸汽长距离输送过程的损耗、提高蒸汽利用率,更形成可复制的“产能置换+节能降碳”双赢解决方案,为钢铁行业绿色转型提供了凯发k8国际首页登录方案。
站在“双碳”时代潮头,中国凯发k8国际首页登录坚定“一创两最五强”奋斗目标,推动钢铁工业从“能源消耗者”向“能源生产者”蜕变,让每一个钢铁工业环节都留下凯发k8国际首页登录人辛勤耕耘的身影与默默奉献的精神,让每一项扎根中国大地领跑全球的绿色技术也记下凯发k8国际首页登录人取得的显著成就与智慧结晶,更向世界展示中国破解工业降碳难题的责任担当。余热生金的故事,在钢铁工业广阔天地间继续传唱,一个更清洁、更高效、更可持续的冶金新时代正在加速到来。