03.04 我国造出“永动机”式炼钢?不消耗能源还能发电,如何做到的?

我国是一个能源消耗大国,近年来除了大力研发新能源外,对传统能源的开发利用也达到了一个新高度,以钢铁行业为例,钢铁生产的能耗问题以及带来的污染排放物一直被社会各界广泛关注,那有没有一种不消耗能源就能炼钢的方式?


我国造出“永动机”式炼钢?不消耗能源还能发电,如何做到的?

我国还真就造出了钢铁产业“永动机”。根据能量守恒定律,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转换成另一种形式。而在炼钢领域,有一种负能炼钢技术,目前我国众多大中型钢铁企业已实现负能炼钢,炼钢需要煤炭燃烧带来热量,而国内炼钢工序能耗已经降至负30公斤标准煤一吨钢铁。通俗来说相当于炼一吨钢,不仅没有能源消耗,还赚了30公斤煤。

我国造出“永动机”式炼钢?不消耗能源还能发电,如何做到的?

这个看似不可思议的结果,究竟是怎么实现的?

负能炼钢是一个工程概念,是指在炼钢过程中所回收的能量大于所消耗的能量,炼钢过程中需要用到水、电、气、煤气、氧气等多种能源,业内为了便于统一计算,便将这些能源折算为标准煤,当炼钢工序耗能为正,也就是能耗消耗大于回收量时,为耗能炼钢,当炼钢工序为0,也就是能源消耗等于回收能量时,为零能炼钢。当炼钢工序能耗为负时,也就是负能炼钢。

我国造出“永动机”式炼钢?不消耗能源还能发电,如何做到的?

负能炼钢是目前炼钢工序中的核心技术,国内外众多企业也将负能炼钢作为提高经济效益与环保水平的衡量标准。负能炼钢也并不是一项单一的技术,而是将所有炼钢环节结合,形成了一种综合技术。按照炼钢能耗的计算公式来看,要想实现负能炼钢有两大关键影响因素。第一是降低炼钢过程中的能源消耗。第二是提高能源回收量。例如用过的热水、氧气、电等进行二次回收,当回收的能量大于所消耗的煤炭时,负能炼钢也就随之实现。

我们先来说第一点:降低能源消耗。炼钢厂通过优化炼钢工艺,提高炼钢生产效率,稳定钢水质量,最终提高合格产品产量,在一种耗能不变的情况下,合格产品产量的提高,将大幅降低能源消耗,除了提高合格产品产量外,钢铁厂在加强对水、电、气等能源介质的管理,有效防止能源浪费,最终减少能源消耗。

我国造出“永动机”式炼钢?不消耗能源还能发电,如何做到的?

不过,降低能源消耗,并不等于不用能源,更不可能降为零。因此,要实现负能炼钢,更关键的是提高能源回收水平,尤其是煤气回收量,当钢铁在转炉炼钢中,回收的能源主要为煤气和蒸汽,这两种能源也是负能炼钢的关键所在,占整个工序能源回收80%以上。一般当转炉煤气回收量大于100立方米1吨钢,蒸汽回收量大于80公斤一吨钢时,就可以实现负能炼钢,转炉炼钢产生的烟气温度高达1450到1600摄氏度左右,这些烟气富含的煤气,是一种热值极高的燃料,里面夹杂着大量粉尘,要想回收利用这些煤气,必须除掉其中的粉尘,并将温度降低至合适水平。对此,研发人员开发了干法降温祛除工艺,通过蒸发冷却器,将高温煤气降温,再利用电除尘器去除煤气中的灰尘,然后通过煤气冷却液再次降温,将其变为70度左右的干净煤气,并储存至煤气柜。当蒸发冷却器在工作时会采用冷却装置进行降温,这个过程会产生大量蒸汽,而蒸汽会再次进行回收并用于发电。按照当前的水平,五座120吨的转炉产生的蒸汽可以建造一套15兆瓦的发电机组,研发电量超过9000万千瓦时。

我国造出“永动机”式炼钢?不消耗能源还能发电,如何做到的?

国内众多炼钢厂每年储存的煤气和发电量可以抵消炼钢煤炭浪费能源。根据计算得出,每一吨钢材则可以节省30公斤标准煤,这就是我国的负能炼钢。中国负能炼钢其实已经经历了30多年。1989年,宝钢集团率先实现负11公斤标准煤负能炼钢,并于1996年全面实现负能炼钢,1999年正式开始全国推广,鞍钢,武钢,马钢等众多钢铁企业实现转炉工序负能炼钢。

我国造出“永动机”式炼钢?不消耗能源还能发电,如何做到的?

近年来,随着技术工艺不断进步,我国炼钢能耗进一步降低,部分钢铁企业煤气回收量达到160立方米,1吨钢蒸汽回收量达到100公斤1吨高以上,是国际标准的近2倍,技术水平领先全球,世界钢协曾公开称,全球最先进最清洁的钢厂在中国,不过负能炼钢虽然可以节省大量能源,但依旧属于传统能源,随着我国对新能源领域大力投资,未来全球最先进的清洁能源,必将在中国诞生。



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