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轉(zhuǎn)底爐節(jié)能技術(shù)發(fā)展路徑與行業(yè)趨勢(shì)研究:政策驅(qū)動(dòng)下的創(chuàng)新實(shí)踐

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2025-09-25  作者:路永  瀏覽次數(shù):480
 
核心提示:作為現(xiàn)代鋼鐵冶金流程中的關(guān)鍵設(shè)備,轉(zhuǎn)底爐在金屬化球團(tuán)生產(chǎn)、含鋅粉塵處理及資源綜合利用領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。在國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略深入實(shí)施的背景下,鋼鐵行業(yè)面臨著前所未有的節(jié)能減排壓力,2023年我國(guó)鋼鐵行業(yè)碳排放量約占全國(guó)總量的15%,能源消耗占工業(yè)總能耗的25% 。轉(zhuǎn)底爐的能效提升已成為行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的核心環(huán)節(jié)。2024年6月,國(guó)家發(fā)改委等部門(mén)聯(lián)合發(fā)布的《鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》明確要求,到2025年底,轉(zhuǎn)爐工序單位產(chǎn)品能耗需較2023年降低1% 以上,余熱余壓余能自發(fā)電率提高3個(gè)百分點(diǎn)。這一政策背
 

轉(zhuǎn)底爐節(jié)能技術(shù)發(fā)展路徑與行業(yè)趨勢(shì)研究:政策驅(qū)動(dòng)下的創(chuàng)新實(shí)踐

路永

河北津西鋼鐵

0  引言

作為現(xiàn)代鋼鐵冶金流程中的關(guān)鍵設(shè)備,轉(zhuǎn)底爐在金屬化球團(tuán)生產(chǎn)、含鋅粉塵處理及資源綜合利用領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。在國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略深入實(shí)施的背景下,鋼鐵行業(yè)面臨著前所未有的節(jié)能減排壓力,2023年我國(guó)鋼鐵行業(yè)碳排放量約占全國(guó)總量的15%,能源消耗占工業(yè)總能耗的25% 。轉(zhuǎn)底爐的能效提升已成為行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的核心環(huán)節(jié)。2024年6月,國(guó)家發(fā)改委等部門(mén)聯(lián)合發(fā)布的《鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》明確要求,到2025年底,轉(zhuǎn)爐工序單位產(chǎn)品能耗需較2023年降低1% 以上,余熱余壓余能自發(fā)電率提高3個(gè)百分點(diǎn)。這一政策背景為轉(zhuǎn)底爐節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新提供了強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。本文將從關(guān)鍵技術(shù)措施、國(guó)家政策支持、發(fā)展趨勢(shì)及典型案例四個(gè)維度,系統(tǒng)分析轉(zhuǎn)底爐節(jié)能領(lǐng)域的最新進(jìn)展,為行業(yè)低碳發(fā)展提供技術(shù)參考和實(shí)施路徑。

1 轉(zhuǎn)底爐節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)措施

1.1 熱工系統(tǒng)優(yōu)化與精準(zhǔn)控制

熱工系統(tǒng)的優(yōu)化是轉(zhuǎn)底爐節(jié)能的基礎(chǔ),核心在于實(shí)現(xiàn)能源輸入與工藝需求的精準(zhǔn)匹配。寶鋼股份寶山基地通過(guò)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造,對(duì)兩套25萬(wàn)噸轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)區(qū)域的21套大中型風(fēng)機(jī)開(kāi)展節(jié)能評(píng)估,最終選取18套實(shí)施改造。項(xiàng)目采用二元流葉型優(yōu)化技術(shù),以樣條曲線(xiàn)葉型取代后向直板葉型,CLARK-Y翼型替代雙凸面非對(duì)稱(chēng)翼型,并增設(shè)6套變頻調(diào)速裝置。改造后風(fēng)機(jī)機(jī)組平均小時(shí)能耗下降1129kW,綜合節(jié)電率超過(guò)30%,年節(jié)電量達(dá)800萬(wàn)度,同時(shí)解決了預(yù)處理烘干除塵風(fēng)機(jī)易超電流運(yùn)行的問(wèn)題。

在燃燒控制方面,蓄熱式燃燒技術(shù)的應(yīng)用顯著提升了熱效率。我國(guó)首臺(tái)金屬化球團(tuán)轉(zhuǎn)底爐(100m²爐底)采用預(yù)熱助燃風(fēng)技術(shù),將煤氣加熱至400℃、助燃風(fēng)預(yù)熱至800℃,使高溫廢氣余熱梯級(jí)利用于烘干生球,有效降低了外部能源輸入。永鋼集團(tuán)則在智能轉(zhuǎn)底爐工廠中構(gòu)建了專(zhuān)屬能源管理平臺(tái),通過(guò)5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)采集與公司級(jí)能源調(diào)度系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接,使工序、班組、產(chǎn)品的能源精細(xì)化管理成為可能,從系統(tǒng)層面優(yōu)化了能源使用效率。

1.2 余熱余能高效回收技術(shù)

轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量中高溫?zé)煔馓N(yùn)含著豐富的余熱資源,傳統(tǒng)濕法回收技術(shù)因存在煤氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)且能源利用率低,正逐步被全干法技術(shù)取代。中科院力學(xué)研究所開(kāi)發(fā)的全干法余熱回收系統(tǒng)通過(guò)三重創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)突破:采用煤氣成分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與惰性氣體注入聯(lián)動(dòng)控制的防爆抑爆系統(tǒng);開(kāi)發(fā)耐塵涂層換熱管,適應(yīng)煤氣含塵量>100g/Nm³工況的高效換熱裝置;以及通過(guò)大容量蓄熱器平衡間歇性煤氣產(chǎn)出的蒸汽蓄熱穩(wěn)流技術(shù)。該技術(shù)在示范項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)噸鋼蒸汽產(chǎn)量增加60kg,年經(jīng)濟(jì)效益超1200萬(wàn)元/100噸轉(zhuǎn)爐,推動(dòng)工序能耗降低3-5kgce/t。

在余熱發(fā)電領(lǐng)域,技術(shù)集成模式不斷創(chuàng)新。津西鋼鐵的12MW轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽發(fā)電機(jī)組利用煙氣余熱產(chǎn)生飽和蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī),年節(jié)能量達(dá)16.1萬(wàn)噸標(biāo)煤,獲得國(guó)家財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)4840萬(wàn)元?!朵撹F行業(yè)節(jié)能降碳專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》特別強(qiáng)調(diào)推廣燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(CCPP)、超高溫超高壓發(fā)電等高效利用技術(shù),鼓勵(lì)將鋼鐵低品位余熱用于城鎮(zhèn)供暖供冷,實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用。

表1:轉(zhuǎn)底爐主要余熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

技術(shù)類(lèi)型

適用溫度范圍

發(fā)電效率

應(yīng)用案例

年節(jié)能量

全干法余熱回收

400-850℃

25%-30%

中科院示范項(xiàng)目

3.2萬(wàn)噸標(biāo)煤/年

飽和蒸汽發(fā)電

200-400℃

15%-20%

津西鋼鐵

16.1萬(wàn)噸標(biāo)煤

超高溫超高壓發(fā)電

>600℃

35%-40%

寶鋼湛江基地

22萬(wàn)噸標(biāo)煤

低品位余熱供暖

80-150℃

-

首鋼遷安項(xiàng)目

減少燃煤1.8萬(wàn)噸

1.3 智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用

轉(zhuǎn)底爐的智能化控制是節(jié)能領(lǐng)域的新興方向,通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)控制大幅降低能源浪費(fèi)。永鋼5G固廢利用智能轉(zhuǎn)底爐工廠構(gòu)建了多維度數(shù)字控制系統(tǒng):大屏駕駛艙系統(tǒng)實(shí)時(shí)展示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)保參數(shù);基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)與微檢修;人員定位健康監(jiān)控系統(tǒng)保障作業(yè)安全。該工廠設(shè)備數(shù)字化、智能化覆蓋率高達(dá)99%,自動(dòng)化信息采集率達(dá)到95%,大幅降低了非計(jì)劃停機(jī)導(dǎo)致的能源損失。

在工藝控制層面,激光氣體分析技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。NextGen®、LASIRTM-R等原位激光分析儀可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)爐煙氣成分,響應(yīng)速度較傳統(tǒng)萃取法提升3倍,維護(hù)成本降低40%,為轉(zhuǎn)底爐還原氣氛的精準(zhǔn)控制提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。鞍鋼260t轉(zhuǎn)爐應(yīng)用的數(shù)字孿生系統(tǒng)通過(guò)一級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化與二級(jí)過(guò)程控制協(xié)同,優(yōu)化了氧氣供應(yīng)與溫度曲線(xiàn)配合,成功降低氧氣消耗2.5Nm³/t,提高金屬收得率0.8%。

1.4 固廢協(xié)同處理與資源回收

轉(zhuǎn)底爐在鋼鐵固廢資源化領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),通過(guò)有價(jià)元素回收實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗雙重效益。西寧特鋼開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)爐渣回用工藝針對(duì)鐵水含釩量(0.12%-0.18%)、含錳量(0.70%-0.90%)特征,優(yōu)化爐底渣添加比例,精確控制溫度和供氧制度,使冶煉后富集于轉(zhuǎn)爐渣中的釩(含量達(dá)3%)、錳(含量達(dá)8%)得以高效回收。應(yīng)用顯示,添加500kg轉(zhuǎn)爐渣經(jīng)LF精煉還原后,鋼中回釩0.015%、回錳0.08%,合金成本節(jié)約20元/噸鋼,月產(chǎn)量9萬(wàn)噸條件下年節(jié)約成本2160萬(wàn)元。

寶武集團(tuán)開(kāi)發(fā)的協(xié)同處置含鉻廢水工藝則解決了重金屬污染難題。該技術(shù)將六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻,實(shí)現(xiàn)含鉻廢水與含鋅塵泥的協(xié)同處置,在湛江和寶山鋼鐵基地應(yīng)用后,作業(yè)率超過(guò)90%,既降低了危廢處理能耗,又回收了有價(jià)金屬。中國(guó)金屬學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)認(rèn)為該技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,系統(tǒng)能效更是處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

2 國(guó)家政策支持體系

2.1 節(jié)能降碳專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃

2024年6月,國(guó)家發(fā)改委等五部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》,構(gòu)建了轉(zhuǎn)底爐節(jié)能的頂層政策框架。計(jì)劃設(shè)定了明確的量化目標(biāo):2024-2025年通過(guò)節(jié)能改造和設(shè)各更新形成節(jié)能量2000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤、減排二氧化碳5300萬(wàn)噸;到2025年底,轉(zhuǎn)爐工序能耗比2023年降低1% 以上,余熱余壓余能自發(fā)電率提高3個(gè)百分點(diǎn)以上;到2030年主要用能設(shè)備能效基本達(dá)到先進(jìn)水平。

該計(jì)劃提出七大重點(diǎn)任務(wù),直接關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)底爐節(jié)能的包括:加快用能設(shè)備更新(要求淘汰低效風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備);推動(dòng)全流程余能利用(推廣煤氣發(fā)電與余熱利用技術(shù));提升數(shù)字化管理水平(要求2025年關(guān)鍵工序數(shù)控化率達(dá)80%)。特別是針對(duì)余熱發(fā)電領(lǐng)域,計(jì)劃明確要“落實(shí)支持余熱余壓發(fā)電的價(jià)格政策”,為轉(zhuǎn)底爐余能利用項(xiàng)目創(chuàng)造了有利的經(jīng)濟(jì)環(huán)境。

2.2 財(cái)稅金融激勵(lì)措施

國(guó)家層面構(gòu)建了多維度激勵(lì)政策體系,降低企業(yè)技改成本與風(fēng)險(xiǎn):

財(cái)政直接獎(jiǎng)勵(lì):對(duì)余熱余壓利用類(lèi)技改項(xiàng)目按節(jié)能量給予補(bǔ)貼,如津西鋼鐵轉(zhuǎn)爐蒸汽發(fā)電項(xiàng)目因?qū)崿F(xiàn)年節(jié)能量16.1萬(wàn)噸標(biāo)煤,獲4840萬(wàn)元國(guó)家獎(jiǎng)勵(lì)。

稅收優(yōu)惠:節(jié)能節(jié)水、環(huán)保專(zhuān)用設(shè)備投資額按10% 抵免企業(yè)所得稅,并將數(shù)字化改造納入優(yōu)惠范圍。

綠色金融支持:依托擴(kuò)大制造業(yè)中長(zhǎng)期貸款投放專(zhuān)項(xiàng)工作,為節(jié)能降碳項(xiàng)目提供優(yōu)先信貸支持,并發(fā)展綠色債券、轉(zhuǎn)型金融產(chǎn)品等多元化融資工具。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)與技術(shù)推廣

政策體系強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)作用,要求加快制修訂《粗鋼生產(chǎn)主要工序單位產(chǎn)品能源消耗限額》等強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),合理提高能效指標(biāo)。對(duì)能效未達(dá)到基準(zhǔn)水平或環(huán)保績(jī)效C、D級(jí)的鋼鐵項(xiàng)目,將依據(jù)差距執(zhí)行階梯電價(jià)制度,形成倒逼機(jī)制。

同時(shí),國(guó)家建立了技術(shù)推廣平臺(tái),工信部定期發(fā)布《國(guó)家工業(yè)節(jié)能技術(shù)裝備推薦目錄》,中國(guó)金屬學(xué)會(huì)組織評(píng)選“綠色低碳先進(jìn)技術(shù)”,如2021年“綠色高效轉(zhuǎn)底爐協(xié)同處理鋼鐵廠固危廢成套工藝”被列為推廣技術(shù)。行業(yè)協(xié)會(huì)則通過(guò)案例征集,將永鋼5G智能轉(zhuǎn)底爐工廠列為“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能綠色低碳發(fā)展優(yōu)秀案例”,促進(jìn)最佳實(shí)踐共享。

表2:轉(zhuǎn)底爐節(jié)能?chē)?guó)家扶持政策體系

政策類(lèi)型

代表性文件/措施

轉(zhuǎn)底爐相關(guān)支持內(nèi)容

實(shí)施部門(mén)

專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃

《鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》(2024)

轉(zhuǎn)爐工序能耗降1%+,自發(fā)電率提3%+

發(fā)改委、工信部等五部門(mén)

財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)

節(jié)能技術(shù)改造財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金

按噸標(biāo)煤節(jié)能量給予補(bǔ)貼

財(cái)政部、發(fā)改委

稅收優(yōu)惠

環(huán)保專(zhuān)用設(shè)備企業(yè)所得稅抵免(10%)

余熱鍋爐、變頻器等設(shè)備投資抵稅

稅務(wù)總局

綠色金融

制造業(yè)中長(zhǎng)期貸款擴(kuò)容政策

節(jié)能項(xiàng)目?jī)?yōu)先信貸支持

人民銀行、金融監(jiān)管總局

標(biāo)準(zhǔn)約束

階梯電價(jià)制度

對(duì)低效產(chǎn)能加價(jià)電費(fèi)

發(fā)改委、市場(chǎng)監(jiān)管總局

技術(shù)推廣

綠色低碳技術(shù)目錄

轉(zhuǎn)底爐協(xié)同處置技術(shù)推廣

工信部、行業(yè)協(xié)會(huì)

3 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 氫冶金與低碳工藝融合

氫基直接還原正在引領(lǐng)轉(zhuǎn)底爐工藝革命,通過(guò)改變還原劑本質(zhì)降低碳排放。歐洲ULCOS項(xiàng)目驗(yàn)證噴吹富氫物質(zhì)可降低碳排放15%-20%,為轉(zhuǎn)底爐氫還原提供技術(shù)儲(chǔ)備。國(guó)內(nèi)示范項(xiàng)目逐步展開(kāi),寶武集團(tuán)在湛江基地開(kāi)展的富氫碳循環(huán)氧氣高爐試驗(yàn),通過(guò)噴吹焦?fàn)t煤氣(含氫55%-60%),實(shí)現(xiàn)減碳15%的階段性目標(biāo),為轉(zhuǎn)底爐氫冶金提供了工程經(jīng)驗(yàn)。

工藝耦合創(chuàng)新方面,轉(zhuǎn)底爐-電爐短流程模式展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。釩鈦鐵礦經(jīng)轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原后進(jìn)入電爐熔分,較傳統(tǒng)高爐流程降低能耗30%,同時(shí)實(shí)現(xiàn)鐵、釩、鈦綜合回收?!秾?zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》明確提出,到2025年電爐鋼產(chǎn)量占比提升至15%,廢鋼利用量達(dá)3億噸,為轉(zhuǎn)底爐-電爐協(xié)同工藝創(chuàng)造了廣闊前景。

3.2 設(shè)備大型化與模塊化設(shè)計(jì)

大型轉(zhuǎn)底爐工程應(yīng)用成為行業(yè)主流趨勢(shì),永鋼25萬(wàn)噸/年含鐵鋅塵泥處理項(xiàng)目(2020年投產(chǎn))采用多頭水冷螺旋出料機(jī)和振動(dòng)布料機(jī)關(guān)鍵技術(shù),設(shè)備利用率達(dá)95%,處理規(guī)模較早期項(xiàng)目提升3倍以上。設(shè)備大型化顯著降低了單位能耗,根據(jù)熱平衡測(cè)算,300m²以上轉(zhuǎn)底爐比100m²級(jí)熱效率提高約12%。

中天鋼鐵集團(tuán)2025年獲得的新型轉(zhuǎn)底爐出料裝置專(zhuān)利代表了模塊化設(shè)計(jì)方向。該專(zhuān)利采用“第一驅(qū)動(dòng)油缸+活動(dòng)推桿+刮料板”設(shè)計(jì),刮料板整塊結(jié)構(gòu)與爐底接觸磨損控制在同一接觸線(xiàn)內(nèi),既提高出料效率,又降低維護(hù)成本。海陸重工開(kāi)發(fā)的緊湊型余熱鍋爐則通過(guò)模塊化設(shè)計(jì),適應(yīng)轉(zhuǎn)爐間歇運(yùn)行特性,使安裝周期縮短40%,為老舊車(chē)間改造提供了便利。

3.3 數(shù)字孿生與AI優(yōu)化

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的能效管理平臺(tái)成為轉(zhuǎn)底爐智能化的核心載體。永鋼項(xiàng)目構(gòu)建的“一總部多基地”智能化運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)底爐群集中監(jiān)控與協(xié)同優(yōu)化,使設(shè)備故障率降低25%,非計(jì)劃停機(jī)減少40%,能效提升8.3%。該平臺(tái)集成設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、故障預(yù)測(cè)、VR檢修等功能,形成“感知-分析-決策”閉環(huán)控制。

人工智能驅(qū)動(dòng)工藝優(yōu)化進(jìn)入實(shí)用階段。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù),構(gòu)建轉(zhuǎn)底爐還原過(guò)程的溫度-氣氛-能耗多目標(biāo)優(yōu)化模型,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)尋優(yōu)控制。寶鋼開(kāi)發(fā)的RHF-DT系統(tǒng)在數(shù)字空間中映射物理轉(zhuǎn)底爐運(yùn)行狀態(tài),提前20分鐘預(yù)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng),使金屬化率標(biāo)準(zhǔn)差從1.8% 降至0.6%,能源穩(wěn)定性顯著提升。

4 典型案例分析

4.1 永鋼5G智能轉(zhuǎn)底爐工廠

永鋼集團(tuán)年處理25萬(wàn)噸含鐵鋅塵泥項(xiàng)目總投資3億元,于2020年8月投產(chǎn),是全球領(lǐng)先的固廢利用智能工廠。項(xiàng)目采用“配料→混碾→壓球→轉(zhuǎn)底爐還原(20-30min)→兩級(jí)冷卻”技術(shù)路線(xiàn),核心創(chuàng)新點(diǎn)包括:

智能布料系統(tǒng):振動(dòng)布料裝置確保生球單層均勻分布,減少溫度分布不均導(dǎo)致的能源浪費(fèi);

水冷合金螺旋出料機(jī):解決1300℃高溫出料難題,使用壽命達(dá)傳統(tǒng)設(shè)備的3倍;

5G能源管理平臺(tái):實(shí)現(xiàn)工序級(jí)能耗追溯,班組能源績(jī)效可視化考核。

.項(xiàng)目投產(chǎn)后,金屬化率達(dá)75%-86%,ZnO粉塵富集度>25%,年回收鐵鋅資源18萬(wàn)噸。智能化管控使能耗降低12.5%,2022年入選工信部“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能綠色低碳發(fā)展優(yōu)秀案例集”,成為行業(yè)標(biāo)桿。

表3:永鋼轉(zhuǎn)底爐項(xiàng)目主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

指標(biāo)類(lèi)別

參數(shù)/數(shù)值

行業(yè)平均水平

提升效果

處理能力

25萬(wàn)噸/年

8-15萬(wàn)噸

規(guī)模效應(yīng)降低單位能耗

金屬化率

75%-86%

65%-75%

金屬回收率提高10%+

設(shè)備利用率

95%

80%-85%

減少啟停能耗損失

自動(dòng)化采集率

95%

70%-80%

數(shù)據(jù)支撐精細(xì)調(diào)控

噸固廢處理能耗

78kgce/t

95-110kgce/t

節(jié)能18%-30%

人工效率

280噸/人·年

150-200噸/人·年

勞動(dòng)生產(chǎn)率提升40%

4.2 寶鋼轉(zhuǎn)底爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造

寶鋼股份寶山基地針對(duì)兩座25萬(wàn)噸轉(zhuǎn)底爐的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)開(kāi)展系統(tǒng)性節(jié)能診斷,發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行效率僅60%-65%,遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值。改造方案采用三重技術(shù)路徑:

1、氣動(dòng)性能優(yōu)化:應(yīng)用二元流葉輪設(shè)計(jì)技術(shù),對(duì)18套風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行重新設(shè)計(jì),提升氣動(dòng)效率;

2、變頻調(diào)速控制:增設(shè)6套高壓變頻器,根據(jù)工況實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速;

3、系統(tǒng)匹配改造:優(yōu)化管網(wǎng)結(jié)構(gòu),減少?gòu)濐^和變徑管導(dǎo)致的壓力損失。

項(xiàng)目實(shí)施后,風(fēng)機(jī)系統(tǒng)綜合節(jié)電率達(dá)30% 以上,年節(jié)電量800萬(wàn)度,相當(dāng)于減少標(biāo)煤消耗980噸,減排二氧化碳6200噸。項(xiàng)目投資回收期僅2.1年,展示了設(shè)備改造在轉(zhuǎn)底爐節(jié)能中的顯著效益。

5 結(jié)論與展望

轉(zhuǎn)底爐節(jié)能技術(shù)正處于從單一設(shè)備改造向系統(tǒng)能效提升、從傳統(tǒng)工藝優(yōu)化向低碳冶金轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段。通過(guò)熱工優(yōu)化、余熱回收、智能控制與固廢協(xié)同的技術(shù)集成,現(xiàn)代轉(zhuǎn)底爐已實(shí)現(xiàn)能耗降低12%-30% 的顯著成效。在國(guó)家《鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》的驅(qū)動(dòng)下,以永鋼智能工廠、寶鋼風(fēng)機(jī)改造為代表的實(shí)踐案例,驗(yàn)證了技術(shù)創(chuàng)新與政策引導(dǎo)協(xié)同的巨大潛力。

未來(lái)轉(zhuǎn)底爐節(jié)能發(fā)展將聚焦三大方向:一是氫基還原規(guī)?;?,開(kāi)展富氫燃?xì)庵苯舆€原工業(yè)試驗(yàn),將碳排放強(qiáng)度再降低15%-20%;二是數(shù)字孿生深度應(yīng)用,構(gòu)建轉(zhuǎn)底爐能效優(yōu)化模型,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)尋優(yōu)控制,使金屬化率波動(dòng)控制在0.5%以?xún)?nèi);三是標(biāo)準(zhǔn)體系完善,制定《轉(zhuǎn)底爐能效限定值及能效等級(jí)》等標(biāo)準(zhǔn),引導(dǎo)行業(yè)規(guī)范發(fā)展。

隨著2025年國(guó)家能效約束目標(biāo)的臨近,轉(zhuǎn)底爐節(jié)能技術(shù)將加速迭代。只有通過(guò)工藝革新、設(shè)備升級(jí)、智能管控的多維協(xié)同,轉(zhuǎn)底爐才能在鋼鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型中發(fā)揮更重要的作用,為國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。建議企業(yè)結(jié)合《專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》要求,優(yōu)先實(shí)施風(fēng)機(jī)、水泵等高耗能設(shè)備更新,探索氫冶金與數(shù)字化融合創(chuàng)新,充分利用財(cái)稅金融政策降低技改成本,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的雙贏。

參考文獻(xiàn)

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