中冶南方热工公司承建的石横特钢新建棒材加热炉项目。
本报记者杜笑通讯员南方
如今，“既要绿水青山，又要金山银山”的发展理念已经深入人心；实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和是我国政府向世界做出的庄严承诺。钢铁工业有躬身入局的责任，同时也面临着深度变革的挑战。
根据中国钢铁工业协会消息，钢铁行业已完成《钢铁行业碳达峰实施方案》初稿，正在征求各方意见。钢铁行业的减碳，最终目标是实现发展方式的变革。这个目标绝非一夕可达，需要采取许多因地制宜的解决办法，逐步完成能源结构转换，以打通更远期的减碳路径。
在工业炉减碳之路上，中冶南方热工公司依托深厚的技术实力，发挥理性的技术创造力，实事求是、循序渐进，路径明确，为实现钢铁行业碳中和保驾护航。
现行工艺下的减碳思路
现行主流工艺下，工业炉的碳排放从哪里来？一是炉体结构造成的未燃尽残余燃气直接排放，二是燃烧过程直接产生的CO2。要避免残余燃气直接排放，首先需要找到导致燃气逸散的节点。
开发烟气反吹技术。双蓄热燃烧方式下，烟气中会带走一定量换向阀间管道残留煤气。为了解决这个问题，中冶南方热工公司与河钢集团合作开发烟气反吹技术，尽最大可能回收烟气中的煤气至炉膛内燃烧，使烟气中CO平均排放指标由处理前的10000ppm~30000ppm降至2500ppm。截至目前，该技术的应用已覆盖至河北、福建多地的项目中，并输出至国外项目，每年帮助客户实现约36.5万吨碳减排。
在燃烧过程中想要减少CO2的产生，就需要全方位提高热效率。中冶南方热工公司拥有成熟的余热回收技术，根据工业炉烟气热能品位，利用多级高效热交换装备实现对各类工业烟气余热的分级回收、梯级利用。其中，锅炉烟气最低排烟温度可降低至50℃。
对燃烧装备进行节能升级。由中冶南方热工公司自主开发的MILD无焰燃烧技术，在包括高速烧嘴、自身预热式烧嘴、蓄热式烧嘴、富氧/纯氧烧嘴、燃气红外烧嘴以及各类辐射管烧嘴基础上进行了技术整合应用，形成了10余种定型系列化无焰燃烧技术及产品，适用于各种直接或间接工业加热场合。相比于传统的直接火焰加热，MILD燃烧技术能够实现更高的加热效率、更好的炉温均匀性，仅在燃烧过程中就可减少8%的碳排放。
对炉体结构进行精细化设计。由中冶南方热工公司总承包的石横特钢新建棒材加热炉项目，创新炉顶结构设计，使得炉顶有效辐射面积增加了约40%。结合炉底结构优化、烧嘴布置优化、远红外节能涂料应用等技术加持，该项目节能降耗表现优秀，比常规棒材加热炉减少了10%的吨钢煤气消耗量（约合吨钢节约标准煤38kg）。
通过智能燃烧系统提高控制精度。在工业炉使用过程中，自动及时调节合适的空燃比、炉温以及在保温待轧时自动调整烧嘴状态，都能有效降低能耗，减少工业炉碳排放。WISave中冶南方智能加热炉系统中的重要模块——智能燃烧系统，基于加热炉热工模型和燃烧优化控制模型，通过智能调节供热负荷、配比及分布，实时监控燃烧状态，实现钢坯烧损指标和能耗指标的最优化，减少约5%的燃料单耗。
开发电磁感应加热技术
目前，多家钢铁企业开始积极探索氢能冶金、电炉短流程冶金。可见，工业炉减碳真正的“革新”，将从能源结构调整开始。
开发电磁感应加热技术。电磁感应加热是一种清洁的加热方法，具有生产能耗低、效率高等优点，无废气排放，对环境无污染，真正实现加热过程中“零排放”，且易于实现机械化、自动化。为此，中冶南方热工公司早在2016年就已自主完成纵磁感应加热技术和装备的开发，并成功应用于太钢酸轧机组高牌号硅钢带加热。随后，他们陆续完成工频、超音频、高频电磁感应加热技术装备的开发和应用，涵盖横磁和纵磁两种加热技术。
中冶南方热工公司将这些技术成功应用于浙江瑞浦机械双相不锈钢方坯感应加热补热，代替了传统加热炉，降低了能耗和碳排放，并降低了污染物排放；应用于国内首条极薄规格高牌号无取向硅钢生产线——太钢硅钢CA4退火炉硅钢退火炉，快速加热利于保留更多细小均匀再结晶晶核，提高了磁性；应用于马钢酸轧感应加热、鞍钢冷轧感应加热、太钢高端冷轧取向硅钢准备机组，代替火焰加热，降低硅钢脆-韧性转变点温度、轧制边裂现象和氧化烧损,提升产品质量；应用于马钢1号镀锌线感应加热，冷轧镀锌板涂层干燥，通过感应线圈加热带钢，带钢加热涂层，使溶剂挥发，产品质量好。这些技术还有提高生产效率、加热设置灵活、保障高产品质量等优点，可广泛应用于钢铁及有色行业，并可扩展至云母生产、造纸、印染等行业。
目前，中冶南方热工公司不只是积极探索工业炉领域的碳中和，更包括在钢铁行业全流程的其他工艺及设备节点上也在进行积极探索。
《中国冶金报》（2021年11月09日05版五版）
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