“高爐能效提升是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)高爐工序能效從基準(zhǔn)水平到標(biāo)桿水平需多個(gè)新技術(shù)耦合應(yīng)用。”12月9日，在鋼鐵行業(yè)能效標(biāo)桿三年行動(dòng)方案現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)會(huì)上，東北大學(xué)低碳鋼鐵前沿技術(shù)研究院院長(zhǎng)、教授儲(chǔ)滿生介紹了我國(guó)目前高爐能效達(dá)標(biāo)桿技術(shù)的最新進(jìn)展。
“系統(tǒng)能效提升是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的技術(shù)路徑之一，高爐能效提升是鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳的重點(diǎn)。”儲(chǔ)滿生介紹了我國(guó)低碳高爐研究背景，“我國(guó)高爐-轉(zhuǎn)爐流程產(chǎn)量約占我國(guó)粗鋼總產(chǎn)量的90%，高爐能耗和碳排放占鋼鐵生產(chǎn)全流程的70%以上。”
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)高爐工序能效基準(zhǔn)水平為435千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，平均水平為378千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，標(biāo)桿水平為361千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，從基準(zhǔn)水平到標(biāo)桿水平需降低能耗74千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，能效需提升17%，任務(wù)艱巨。”儲(chǔ)滿生坦言，“我國(guó)高爐尚有較大的提效降碳潛力。”
他提出，要開展高爐提效降碳新技術(shù)多維度研究，新技術(shù)主要包括復(fù)合鐵焦?fàn)t、高爐富氫噴吹技術(shù)、頂煤氣循環(huán)-氧氣高爐、智能化高爐等，多維度主要體現(xiàn)在技術(shù)可行性、能效提升、經(jīng)濟(jì)性、減碳效果等方面。
從復(fù)合鐵焦?fàn)t料來(lái)看，儲(chǔ)滿生介紹，復(fù)合鐵焦是具有高反應(yīng)性、高強(qiáng)度的碳鐵復(fù)合新型煉鐵爐料。使用復(fù)合鐵焦降低熱空區(qū)溫度，增強(qiáng)間接還原驅(qū)動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。“這是高爐能效提升的關(guān)鍵技術(shù)之一，但受限于炭化裝置開發(fā)。”
從高爐富氫噴吹技術(shù)來(lái)看，高爐富氫噴吹是高爐風(fēng)口噴吹純氫/富氫還原氣，部分代替煤或焦炭，增加爐內(nèi)煤氣含氫量，強(qiáng)化氫在爐內(nèi)中上部參與間接還原，實(shí)現(xiàn)高能效和低碳化。“中國(guó)是世界焦?fàn)t煤氣第一大生產(chǎn)國(guó)，2021年共生產(chǎn)約2000億立方米焦?fàn)t煤氣，富余量約達(dá)1000億立方米，且價(jià)格相對(duì)低廉。”儲(chǔ)滿生認(rèn)為，這是我國(guó)發(fā)展高爐富氫噴吹技術(shù)的資源優(yōu)勢(shì)，“噴吹焦?fàn)t煤氣具有顯著的節(jié)能減排效果，但總體上受限于氣源供應(yīng)和噴吹量。”
從頂煤氣循環(huán)-氧氣高爐技術(shù)來(lái)看，該技術(shù)的特點(diǎn)表現(xiàn)為爐頂煤氣循環(huán)利用、二氧化碳脫除、全氧冶煉等方面。儲(chǔ)滿生以中國(guó)寶武HYCROF爐（富氫碳循環(huán)氧氣高爐）初步試驗(yàn)結(jié)果為例介紹，全氧噴吹高溫煤氣后，隨著煤氣噴吹量的上升，日均鐵水燃料比逐漸下降。相比于基準(zhǔn)期的574千克/噸鐵，固體燃料消耗下降30%，碳減排約20%，實(shí)現(xiàn)了日產(chǎn)生鐵1350噸以上，相比基準(zhǔn)期利用系數(shù)提高約23%。儲(chǔ)滿生表示，頂煤氣循環(huán)-氧氣高爐具有更高的能效提升效果和更好的綜合效益，待技術(shù)成熟后有望大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
針對(duì)智能化高爐，儲(chǔ)滿生介紹，基于大數(shù)據(jù)的智能化高爐煉鐵技術(shù)主要包括高爐全鏈條數(shù)據(jù)治理與關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，數(shù)據(jù)、機(jī)理與知識(shí)融合的高爐動(dòng)態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)，高爐運(yùn)行狀態(tài)科學(xué)評(píng)價(jià)-預(yù)測(cè)-溯因協(xié)同診斷機(jī)制，高爐煉鐵多目標(biāo)智能優(yōu)化決策機(jī)制與自愈策略等。“基于數(shù)據(jù)和機(jī)理融合驅(qū)動(dòng)的智能化高爐技術(shù)是賦能煉鐵高能效低碳化的重要手段，見效快，實(shí)施難度相對(duì)小，應(yīng)加緊研發(fā)應(yīng)用。”
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