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首鋼“燒結環冷零排放技術”破繭成蝶

2025年03月25日09:03   來源:首鋼新聞中心
摘要:該項目歷時8年基礎研究、1年工程攻堅取得的突破性創新成果,在首鋼股份360m²燒結機上實現了環冷廢氣“零排放”與能源利用率大幅提升,為鋼鐵行業綠色低碳發展樹立了新標桿

攻關故事

近日,由首鋼技術研究院、首鋼股份及首礦建公司聯合攻關、研發的“燒結環冷余熱高效利用及廢氣零排放技術開發與應用”項目榮獲首鋼科學技術獎一等獎。該項目歷時8年基礎研究、1年工程攻堅取得的突破性創新成果,在首鋼股份360m2燒結機上實現了環冷廢氣“零排放”與能源利用率大幅提升,為鋼鐵行業綠色低碳發展樹立了新標桿。

1、破解行業痛點 從能耗大戶到節能先鋒

鋼鐵行業是國民經濟的重要支柱,但燒結工序作為其核心環節之一,能耗占比高達15%-20%,且污染物排放問題突出。“每生產1噸燒結礦,就有10公斤標煤的熱量消散在空氣中,尤其是環冷機中后段廢氣量大、攜帶顯熱多,這樣白白排放掉,著實可惜。”首鋼技術研究院首席技術專家潘文指著環冷機上的排氣口,眉頭緊鎖。更棘手的是,國內外尚無燒結機在30%高比例煙氣循環條件下實現環冷機廢氣零排放的先例。如何同時實現燒結環冷機能源利用效率提升和清潔生產,成為行業亟待解決的難題。

將環冷機廢氣返回到燒結機料面是最經濟、最高效、最環保的回收利用方式。但是,環冷機中后段廢氣溫度低、體量巨大,燒結機實施煙氣循環后料面難以消納如此巨量的煙氣,同時環冷機冷卻制度改變后燒結礦冷卻效果難以得到保證……每一項都是橫亙在團隊面前的“技術冰山”。潘文表示:“我們不僅要解決余熱利用的技術瓶頸,還要確保廢氣零排放后燒結礦質量穩定,這對系統協同性和工藝精準性提出了極高要求。”

由技術研究院、首鋼股份及首礦建公司聯合組成的技術團隊直面挑戰,以極致效率、極致能效、極低成本、極優配置——“四個極致”為目標,圍繞環冷機余熱回收、廢氣零排放、冷卻制度優化等核心問題踏上了一段持續數年的技術長征之路。

2、三大創新突破 技術引領行業變革

環冷-燒結風量協同匹配,實現廢氣全量回收。針對環冷機中后段廢氣溫度低、利用難度大的問題,團隊創新提出“環冷機與燒結機風量協同利用”技術路徑。通過優化風量匹配模型,將環冷機外排廢氣全量輸送至燒結機料面,作為助燃空氣循環利用,首次在燒結機煙氣循環比例高達30%的條件下實現廢氣零排放。該技術突破傳統余熱回收的局限,使廢氣利用率提升至100%。

梯級循環技術,低品質余熱“變廢為寶”。項目首創“廢氣梯級循環利用”技術,通過將低溫廢氣與高溫燒結礦進行高效的熱交換,將低溫廢氣轉化為高品質熱能。技術實施后,首鋼股份余熱鍋爐入口溫度提高40℃-60℃,燒結工序蒸汽回收量提升近40%,年增加發電量超1600萬千瓦時,相當于減排二氧化碳1.2萬噸。

智能監測系統,保障生產穩定高效。為確保廢氣零排放后燒結礦冷卻效果,團隊開發了國內首套“燒結礦冷卻狀態在線監測系統”,實時監控出礦溫度、粒度等關鍵參數,實現了冷卻制度的動態調整。系統應用后,燒結礦返礦率降低0.3個百分點,固體燃耗降低0.6kg/t,在節能降耗的同時,產品質量保持行業領先水平。

3、成效亮眼 經濟效益社會效益雙豐收

基于現場的創新,有傳承、有延伸、有顛覆。憑借這項創新技術的加持,自2024年4月這項技術投用以來,首鋼股份360m2燒結機累計節約標準煤超3.2萬噸,年經濟效益達1058萬元。

“現在,燒結環冷機上再也沒有外排口了,徹底實現了零排放!另外,每年通過環冷機余熱發電系統增產的蒸汽獲得的額外發電量,就能供一個3萬戶規模的城鎮用上1個月,要是用來給新能源汽車充電,可以繞著地球赤道跑1500圈!”潘文自豪地說。

首鋼股份煉鐵作業部燒結首席作業長王春來也激動地說:“我們是發起者,更是第一受益者。這個項目在燒結工序節能和環保等方面起到了示范引領作用,也必將促進燒結綠色、低碳技術的發展。”

首鋼的實踐印證了一個真理:在“雙碳”進程中,沒有天生的領跑者,只有永不言棄的破局者。這項來之不易的技術創新也獲得了鋼鐵同行們的高度評價。2024年,首鋼股份8號360m2燒結機在全國重點大型耗能鋼鐵生產設備節能降耗對標競賽中獲得了“冠軍爐”稱號。中國鋼鐵工業協會專家評價道:“這項技術為行業提供了可復制的低碳解決方案,對實現‘雙碳’目標具有重要示范意義;同時,也重塑了人們對傳統工業的認知——高耗能與高效率、重污染與零排放之間,只隔著一道創新的橋梁。”目前,該技術已申請專利7項,相關技術創新成果被納入《鋼鐵行業超低排放改造技術指南》。

在“雙碳”目標引領下,科技創新正成為鋼鐵行業綠色崛起的核心引擎,“燒結環冷余熱高效利用及廢氣零排放技術”的成功開發,是首鋼推動技術創新成為第一競爭力的生動實踐,彰顯了首鋼在原始創新方面的強大實力,也標志著我國鋼鐵工業在節能降耗與環境保護領域邁出了重要一步,為全球鋼鐵行業探索經濟效益與生態效益的協同發展提供了新路徑。

項目名片

燒結環冷余熱高效利用及廢氣零排放技術開發與應用,是首鋼集團有限公司技術研究院、北京首鋼股份有限公司、北京首鋼礦山建設工程有限責任公司合作完成的創新項目。該項目首次實現了燒結機煙氣循環比例高達30%條件下的環冷機廢氣零排放,開發了環冷機廢氣梯級循環利用技術,實現了低品質余熱向高品質余熱的高效轉換,開發了燒結礦冷卻狀態在線監測系統,制定了環冷機零排放條件下的合理冷卻制度,實現了燒結礦高效冷卻,取得了顯著的經濟效益和社會效益。

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