03.04 我國造出“永動機”式鍊鋼?不消耗能源還能發電,如何做到的?

我國是一個能源消耗大國,近年來除了大力研發新能源外,對傳統能源的開發利用也達到了一個新高度,以鋼鐵行業為例,鋼鐵生產的能耗問題以及帶來的汙染排放物一直被社會各界廣泛關注,那有沒有一種不消耗能源就能鍊鋼的方式?


我國造出“永動機”式鍊鋼?不消耗能源還能發電,如何做到的?

我國還真就造出了鋼鐵產業“永動機”。根據能量守恆定律,能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只會從一種形式轉換成另一種形式。而在鍊鋼領域,有一種負能鍊鋼技術,目前我國眾多大中型鋼鐵企業已實現負能鍊鋼,鍊鋼需要煤炭燃燒帶來熱量,而國內鍊鋼工序能耗已經降至負30公斤標準煤一噸鋼鐵。通俗來說相當於煉一噸鋼,不僅沒有能源消耗,還賺了30公斤煤。

我國造出“永動機”式鍊鋼?不消耗能源還能發電,如何做到的?

這個看似不可思議的結果,究竟是怎麼實現的?

負能鍊鋼是一個工程概念,是指在鍊鋼過程中所回收的能量大於所消耗的能量,鍊鋼過程中需要用到水、電、氣、煤氣、氧氣等多種能源,業內為了便於統一計算,便將這些能源折算為標準煤,當鍊鋼工序耗能為正,也就是能耗消耗大於回收量時,為耗能鍊鋼,當鍊鋼工序為0,也就是能源消耗等於回收能量時,為零能鍊鋼。當鍊鋼工序能耗為負時,也就是負能鍊鋼。

我國造出“永動機”式鍊鋼?不消耗能源還能發電,如何做到的?

負能鍊鋼是目前鍊鋼工序中的核心技術,國內外眾多企業也將負能鍊鋼作為提高經濟效益與環保水平的衡量標準。負能鍊鋼也並不是一項單一的技術,而是將所有鍊鋼環節結合,形成了一種綜合技術。按照鍊鋼能耗的計算公式來看,要想實現負能鍊鋼有兩大關鍵影響因素。第一是降低鍊鋼過程中的能源消耗。第二是提高能源回收量。例如用過的熱水、氧氣、電等進行二次回收,當回收的能量大於所消耗的煤炭時,負能鍊鋼也就隨之實現。

我們先來說第一點:降低能源消耗。鍊鋼廠通過優化鍊鋼工藝,提高鍊鋼生產效率,穩定鋼水質量,最終提高合格產品產量,在一種耗能不變的情況下,合格產品產量的提高,將大幅降低能源消耗,除了提高合格產品產量外,鋼鐵廠在加強對水、電、氣等能源介質的管理,有效防止能源浪費,最終減少能源消耗。

我國造出“永動機”式鍊鋼?不消耗能源還能發電,如何做到的?

不過,降低能源消耗,並不等於不用能源,更不可能降為零。因此,要實現負能鍊鋼,更關鍵的是提高能源回收水平,尤其是煤氣回收量,當鋼鐵在轉爐鍊鋼中,回收的能源主要為煤氣和蒸汽,這兩種能源也是負能鍊鋼的關鍵所在,佔整個工序能源回收80%以上。一般當轉爐煤氣回收量大於100立方米1噸鋼,蒸汽回收量大於80公斤一噸鋼時,就可以實現負能鍊鋼,轉爐鍊鋼產生的煙氣溫度高達1450到1600攝氏度左右,這些煙氣富含的煤氣,是一種熱值極高的燃料,裡面夾雜著大量粉塵,要想回收利用這些煤氣,必須除掉其中的粉塵,並將溫度降低至合適水平。對此,研發人員開發了幹法降溫祛除工藝,通過蒸發冷卻器,將高溫煤氣降溫,再利用電除塵器去除煤氣中的灰塵,然後通過煤氣冷卻液再次降溫,將其變為70度左右的乾淨煤氣,並儲存至煤氣櫃。當蒸發冷卻器在工作時會採用冷卻裝置進行降溫,這個過程會產生大量蒸汽,而蒸汽會再次進行回收並用於發電。按照當前的水平,五座120噸的轉爐產生的蒸汽可以建造一套15兆瓦的發電機組,研發電量超過9000萬千瓦時。

我國造出“永動機”式鍊鋼?不消耗能源還能發電,如何做到的?

國內眾多鍊鋼廠每年儲存的煤氣和發電量可以抵消鍊鋼煤炭浪費能源。根據計算得出,每一噸鋼材則可以節省30公斤標準煤,這就是我國的負能鍊鋼。中國負能鍊鋼其實已經經歷了30多年。1989年,寶鋼集團率先實現負11公斤標準煤負能鍊鋼,並於1996年全面實現負能鍊鋼,1999年正式開始全國推廣,鞍鋼,武鋼,馬鋼等眾多鋼鐵企業實現轉爐工序負能鍊鋼。

我國造出“永動機”式鍊鋼?不消耗能源還能發電,如何做到的?

近年來,隨著技術工藝不斷進步,我國鍊鋼能耗進一步降低,部分鋼鐵企業煤氣回收量達到160立方米,1噸鋼蒸汽回收量達到100公斤1噸高以上,是國際標準的近2倍,技術水平領先全球,世界鋼協曾公開稱,全球最先進最清潔的鋼廠在中國,不過負能鍊鋼雖然可以節省大量能源,但依舊屬於傳統能源,隨著我國對新能源領域大力投資,未來全球最先進的清潔能源,必將在中國誕生。



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