高炉能效提升是钢铁行业实现‘双碳’目标的关键 储满生：我国高炉尚有较大提效降碳潜力

“高炉能效提升是钢铁行业实现‘双碳’目标的关键，实现高炉工序能效从基准水平到标杆水平需多个新技术耦合应用。”12月9日，在钢铁行业能效标杆三年行动方案现场启动会上，东北大学低碳钢铁前沿技术研究院院长、教授储满生介绍了我国目前高炉能效达标杆技术的最新进展。

 

“系统能效提升是钢铁行业实现‘双碳’目标的技术路径之一，高炉能效提升是钢铁行业节能降碳的重点。”储满生介绍了我国低碳高炉研究背景，“我国高炉-转炉流程产量约占我国粗钢总产量的90%，高炉能耗和碳排放占钢铁生产全流程的70%以上。”

 

据统计，我国高炉工序能效基准水平为435千克标准煤/吨，平均水平为378千克标准煤/吨，标杆水平为361千克标准煤/吨，从基准水平到标杆水平需降低能耗74千克标准煤/吨，能效需提升17%，任务艰巨。”储满生坦言，“我国高炉尚有较大的提效降碳潜力。”

 

他提出，要开展高炉提效降碳新技术多维度研究，新技术主要包括复合铁焦炉、高炉富氢喷吹技术、顶煤气循环-氧气高炉、智能化高炉等，多维度主要体现在技术可行性、能效提升、经济性、减碳效果等方面。

 

从复合铁焦炉料来看，储满生介绍，复合铁焦是具有高反应性、高强度的碳铁复合新型炼铁炉料。使用复合铁焦降低热空区温度，增强间接还原驱动力，以实现节能降耗。“这是高炉能效提升的关键技术之一，但受限于炭化装置开发。”他说。

 

从高炉富氢喷吹技术来看，高炉富氢喷吹是高炉风口喷吹纯氢/富氢还原气，部分代替煤或焦炭(2842, 23.00, 0.82%)，增加炉内煤气含氢量，强化氢在炉内中上部参与间接还原，实现高能效和低碳化。“中国是世界焦炉煤气第一大生产国，2021年共生产约2000亿立方米焦炉煤气，富余量约达1000亿立方米，且价格相对低廉。”储满生认为，这是我国发展高炉富氢喷吹技术的资源优势，“喷吹焦炉煤气具有显著的节能减排效果，但总体上受限于气源供应和喷吹量。”

 

从顶煤气循环-氧气高炉技术来看，该技术的特点表现为炉顶煤气循环利用、二氧化碳脱除、全氧冶炼等方面。储满生以中国宝武HYCROF炉（富氢碳循环氧气高炉）初步试验结果为例介绍，全氧喷吹高温煤气后，随着煤气喷吹量的上升，日均铁水燃料比逐渐下降。相比于基准期的574千克/吨铁，固体燃料消耗下降30%，碳减排约20%，实现了日产生铁1350吨以上，相比基准期利用系数提高约23%。储满生表示，顶煤气循环-氧气高炉具有更高的能效提升效果和更好的综合效益，待技术成熟后有望大规模工业化应用。

 

针对智能化高炉，储满生介绍，基于大数据的智能化高炉炼铁技术主要包括高炉全链条数据治理与关联规则挖掘，数据、机理与知识融合的高炉动态数字孪生系统，高炉运行状态科学评价-预测-溯因协同诊断机制，高炉炼铁多目标智能优化决策机制与自愈策略等。“基于数据和机理融合驱动的智能化高炉技术是赋能炼铁高能效低碳化的重要手段，见效快，实施难度相对小，应加紧研发应用。”储满生提出。