高爐能效提升是鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)‘雙碳’目標的關鍵 儲滿生：我國高爐尚有較大提效降碳潛力

“高爐能效提升是鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)‘雙碳’目標的關鍵，實現(xiàn)高爐工序能效從基準水平到標桿水平需多個新技術耦合應用。”12月9日，在鋼鐵行業(yè)能效標桿三年行動方案現(xiàn)場啟動會上，東北大學低碳鋼鐵前沿技術研究院院長、教授儲滿生介紹了我國目前高爐能效達標桿技術的最新進展。

 

“系統(tǒng)能效提升是鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)‘雙碳’目標的技術路徑之一，高爐能效提升是鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳的重點。”儲滿生介紹了我國低碳高爐研究背景，“我國高爐-轉爐流程產(chǎn)量約占我國粗鋼總產(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，我國高爐工序能效基準水平為435千克標準煤/噸，平均水平為378千克標準煤/噸，標桿水平為361千克標準煤/噸，從基準水平到標桿水平需降低能耗74千克標準煤/噸，能效需提升17%，任務艱巨。”儲滿生坦言，“我國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多維度研究，新技術主要包括復合鐵焦爐、高爐富氫噴吹技術、頂煤氣循環(huán)-氧氣高爐、智能化高爐等，多維度主要體現(xiàn)在技術可行性、能效提升、經(jīng)濟性、減碳效果等方面。

 

從復合鐵焦爐料來看，儲滿生介紹，復合鐵焦是具有高反應性、高強度的碳鐵復合新型煉鐵爐料。使用復合鐵焦降低熱空區(qū)溫度，增強間接還原驅動力，以實現(xiàn)節(jié)能降耗。“這是高爐能效提升的關鍵技術之一，但受限于炭化裝置開發(fā)。”他說。

 

從高爐富氫噴吹技術來看，高爐富氫噴吹是高爐風口噴吹純氫/富氫還原氣，部分代替煤或焦炭(2842, 23.00, 0.82%)，增加爐內煤氣含氫量，強化氫在爐內中上部參與間接還原，實現(xiàn)高能效和低碳化。“中國是世界焦爐煤氣第一大生產(chǎn)國，2021年共生產(chǎn)約2000億立方米焦爐煤氣，富余量約達1000億立方米，且價格相對低廉。”儲滿生認為，這是我國發(fā)展高爐富氫噴吹技術的資源優(yōu)勢，“噴吹焦爐煤氣具有顯著的節(jié)能減排效果，但總體上受限于氣源供應和噴吹量。”

 

從頂煤氣循環(huán)-氧氣高爐技術來看，該技術的特點表現(xiàn)為爐頂煤氣循環(huán)利用、二氧化碳脫除、全氧冶煉等方面。儲滿生以中國寶武HYCROF爐（富氫碳循環(huán)氧氣高爐）初步試驗結果為例介紹，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。相比于基準期的574千克/噸鐵，固體燃料消耗下降30%，碳減排約20%，實現(xiàn)了日產(chǎn)生鐵1350噸以上，相比基準期利用系數(shù)提高約23%。儲滿生表示，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，待技術成熟后有望大規(guī)模工業(yè)化應用。

 

針對智能化高爐，儲滿生介紹，基于大數(shù)據(jù)的智能化高爐煉鐵技術主要包括高爐全鏈條數(shù)據(jù)治理與關聯(lián)規(guī)則挖掘，數(shù)據(jù)、機理與知識融合的高爐動態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)，高爐運行狀態(tài)科學評價-預測-溯因協(xié)同診斷機制，高爐煉鐵多目標智能優(yōu)化決策機制與自愈策略等。“基于數(shù)據(jù)和機理融合驅動的智能化高爐技術是賦能煉鐵高能效低碳化的重要手段，見效快，實施難度相對小，應加緊研發(fā)應用。”儲滿生提出。