中国冶金报 中国钢铁新闻网
通讯员 南方 报道
图为中冶南方打造的宁钢智慧高炉集控中心。
图为中冶南方承接的武钢有限冷轧屋顶光伏发电项目。
图为中冶南方打造的鼎盛量子电炉工程。
图为中冶南方碳素流一体化管控平台。
图为中冶南方打造的行业首个数智孪生料场。
图为中冶南方打造的广西盛隆全球首套超临界煤气发电机组。
图为中冶南方承接的太行钢铁全球首条酸镀锌铝镁机组热试成功。
聚焦高质量发展,加快极致能效工程攻坚,既是钢铁行业转型升级的关键所在,又是打造钢铁强国、发展新质生产力的时代责任。在节能减排、能效提升的浩荡潮流中,作为冶金建设的一支重要力量,中冶南方工程技术有限公司(以下简称中冶南方)凭借着钢铁工程技术创新能力与系统集成能力,持续引领行业智能、绿色、低碳、高效发展。
沿着钢铁行业节能降耗的总体思路,中冶南方从工艺装备节能、二次能源及资源回收利用、提升能源转换效率、加强能源管理等四个方面入手,全方位推动钢铁企业构建绿色低碳发展新格局,助力行业实现能效极致利用。
工艺装备节能——
紧密围绕钢铁生产过程,
聚焦各工序能效提升,追求极致低碳
从钢铁生产过程的“源头”开始,中冶南方的数智孪生料场技术,可实现“一键”原料入库、供料、混配、自动盘库、更新库存等任务,以及各类型取/制样过程自动化,物料损失量减少85%以上,吨钢能耗降低3千克~5千克标准煤。目前,这类绿色高效智慧原料场技术已在宝武新钢、山西晋南和越南和发及印尼德信等海内外多家钢企上线,显著提升了料场转运效率和混配成分稳定性,实现料场作业效率和品质最优。其中,中冶南方打造的行业首个数智孪生料场,助力新钢原料场智能化率由20%提升至100%。
瞄准极低成本,深入挖潜极致能效。进入长流程冶炼的主要工艺环节,也是高污染和高能耗的重点部位,传统的“经验炼铁”经由中冶南方“智慧高炉解决方案”,可升级为“智慧炼铁”,降低吨钢能耗约8千克标准煤。中冶南方通过首创的专家规则对人工经验的自学习、专家规则的大数据优化、规则的低代码管理以及炉内三维成像等技术,智慧高炉解决方案能够有效服务于钢企降本增效、助力行业绿色发展。目前,该方案已在宝武、昆钢、宁钢等钢企应用。其中,宁钢2号高炉投产以来,技术经济指标明显提升,铁水成本竞争力跻身行业前列,工序能耗指标创行业标杆。
与长流程相比,总能耗仅占其30%左右的电炉短流程炼钢,日渐成为钢铁行业高效冶炼、节能降碳的优选方案。在这一领域,中冶南方早于行业提前布局,现已积累了丰富的工程建设经验。其中,自主开发的绿色高效电弧炉炼钢技术,可实现100%废钢预热,一次烟气二噁英含量<0.1ng-TEQ/Nm3,相比传统电炉,冶炼周期缩短15分钟~20分钟,电极消耗降低30%,吨钢电耗降低25%以上。
在热轧领域,中冶南方同样就多项先进技术抢先开展了多项工程实践。在高强钢连续热处理工艺方面,中冶南方在宝武武钢有限热轧厂成功打造了世界首条热轧卷板连续热处理生产线,可实现高强钢开平、淬火、回火、精整连续生产,提高生产效率在10%以上,吨钢能耗降低约10千克标准煤。在超薄带无头连铸连轧技术方面,中冶南方率先完成了国内第一条、世界第二条热轧超薄无头带钢生产线的建设。目前,全球已投产的9条这样的生产线,有6条为中冶南方总承包建设。其中,在太行钢铁项目中,中冶南方创新集成了酸洗和镀锌两大工艺,通过酸洗-镀锌联合工艺生产锌铝镁产品,可大幅减少传统生产线在产品生产过程中的能源消耗,吨钢能耗降低约20千克标准煤,成材率提高0.3%。
在冷轧领域,中冶南方首次提出“超声波-电解耦合清洗工艺”,并开发相关技术装备,通过自主开发的超声波辅助低耗高效带钢脱脂技术,可将镀锌机组清洗带钢的表面清洁度由85%提高至95%,电极板寿命由原1个月~3个月提高至18个月,较原工艺降低能耗8%。目前,其关键装备已在全国多家钢铁企业投用,并出口到了“一带一路”沿线的国家。
二次能源及资源回收利用——
将钢铁生产过程中产生的大量二次能源
进行极致回收利用,
提高能源、资源综合利用效率
在优化工艺的同时,针对生产过程中产生的废弃物,中冶南方也做了大量综合利用、循环再生的工作,进一步助力钢铁企业实现释放绿色潜力、降低资源消耗的“双赢”。
在废气治理方面,中冶南方自主研发的高安全性转炉煤气干法净化与回收系统,相比湿法除尘系统,可节电60%、节水80%,并低能耗、高质量回收煤气,实现负能炼钢。
在废液治理方面,中冶南方是目前国内唯一一家同时具备盐酸废液再生、混酸废液再生和硫酸废液资源化回收能力的企业。中冶南方自主研发的高效低耗安全不锈钢混酸废液资源化再生利用技术,使硝酸回收率相对于常规喷雾焙烧工艺提高约10%,降低能耗约400kJ/L废酸,极大地推动了国内钢铁企业装备绿色化升级步伐。
同时,基于钢铁企业特别限排标准和准Ⅳ类地表水质排放标准,中冶南方自主开发的综合污水深度处理工艺集成技术,可实现钢铁联合企业全厂综合污水超低排放工艺技术、装置的集成和创新,填补了行业内该领域空白。
提升能源转换效率——
深度开发能源转换功能价值,
挖掘能源转换潜力,实现极致能效提升
在能源转换的大趋势下,钢铁企业作为重点控排对象,对打破能源转化行业壁垒、增加清洁能源供应的兴趣越发浓厚。中冶南方也以此为出发点,在降低能源成本最直接、提升效益最显著的各类发电技术方面,积累了多年工程技术经验。
在光伏发电领域,中冶南方先后承接了10余项光伏发电项目,项目类型包括地面集中式以及分布式,总装机容量约290兆瓦,年均总发电量约2.9亿千瓦时,年节约标准煤约8.7万吨、减排24万吨二氧化碳、减排29吨二氧化硫及减排44吨氮氧化物。
针对高炉富余煤气,中冶南方持续迭代煤气高效发电技术,开发了国内首台(套)超高压、亚临界、超临界煤气发电机组,拥有30兆瓦~150兆瓦全系列低热值煤气高效发电解决方案,将煤气发电效率提升至45%左右,相较于传统高温高压技术,降低吨钢能耗约40千克标准煤。
针对高、中、低品位余热,中冶南方首创了转底炉烟气余热发电技术,开发了烧结烟气余热发电、蒸汽-煤气余能协同发电、高炉冲渣水余热三联供等系列余热回收利用技术,建立余热资源深度、梯级、协同利用技术体系,吨钢能耗降低超30千克标准煤。
针对新型节能量子电炉,中冶南方开发了快速急冷高效换热锅炉,首创了量子电炉烟气余热发电技术,实现了量子电炉烟气余热高效利用与清洁排放,吨钢能耗降低超10千克标准煤。
加强能源管理——
推动钢铁企业深化能源管控系统建设,
应用系统管理方法降低能源消耗、
提高能源利用率
从体系管理入手,以系统化手段,更精细、更智能地提高能源利用效率,是不少钢铁企业寻求提高能源利用效率的新解决之道。为此,中冶南方开发了多项智慧管理系统,为钢铁企业能源管理数智赋能。
为实现能源的全局管理和优化调度,中冶南方自主开发的钢铁企业能源管理系统,旨在打造覆盖全厂、面向未来的能源管控一体化系统,形成钢铁企业全厂能源的一体化监控、调度和管理。目前,中冶南方的工序级能源管理已在涟钢硅钢、广钢宽厚板项目中使用,企业级能源管理系统正在某钢铁企业建设实施。
除能源动态精细化管理之外,在中冶南方绘制的能效提升与绿色低碳技术路线图中,建立适合钢铁行业碳排放计算和评价的科学方式,也是其中的重要一环。中冶南方自主研发的钢铁生产低碳管理系统,可实现企业级、工序级、机组级和产品级碳排放核算评价,一键生成核算报告,为钢铁企业开展碳资产管理和参与碳市场交易提供准确的数据基础。目前,该系统已在新钢、涟钢、玉昆钢铁等多家企业中应用。
针对钢铁企业的发电项目,中冶南方可凭借发电机组的集群化智慧运营技术,打造智能生态电厂。中冶南方通过构建煤气-蒸汽-电力协同管控模型,实现煤气波动、峰谷电价等情况下发电机组的智慧调度与效益寻优;进一步构建能效评估及诊断技术体系,开发全局级能源协同平衡和优化调度技术,实现冶金全流程能源数智管控与系统性平衡优化,吨钢能耗降低10千克标准煤。
瞄准极致能效目标,结合钢铁企业实际生产需求,中冶南方重点关注稳定顺行、循环利用、深入挖潜、精细管理等方面,通过工艺装备技术的不断升级,为目标攻关提供硬支撑。面对“2024年国内生产总值能耗降低2.5%左右”的挑战,中冶南方愿以更智能高效、绿色环保的技术探索与工程实践,服务钢铁企业与钢铁行业提质增效、高质量发展。
(图片均由中冶南方提供)