2020年我國粗鋼產量達10.65億噸,占世界總產量的56.8%,鋼材產量達13.25億噸。據統計,2020年我國鋼鐵行業能源消費總量為5.75億噸標準煤,約占全球鋼鐵行業能源消費總量的44%,約占全國能源消費總量的11.6%;CO?排放量(碳排放)占全球鋼鐵行業碳排放總量的60%以上,約占全國碳排放總量的15%,可見,鋼鐵行業是我國制造業中能源消耗和碳排放大戶。
根據中鋼協會員單位能源消耗統計情況,煉鐵工序能耗最大,隨后依次是焦化、電爐、軋鋼、燒結、球團、轉爐工序。清華大學歐訓民副教授的研究表明,煉鐵工序的碳排放和減碳潛力分別位居首位,雖然軋鋼和鑄造工序的碳排放占比均為7%,但其減碳潛力分別為20%和19%,僅次于煉鐵工序。碳排放量與能源消耗密切相關,軋鋼工序產生碳排放的能源介質主要是電和燃氣(高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣、天然氣等)。據中鋼協統計數據,冷軋工序能耗高于熱軋,熱軋工序中無縫管軋機能耗最高、小型軋機能耗最低。
1. 近終形制造技術
近終形制造技術與傳統工藝相比,流程更短,生產過程更加高效,能耗及碳排放更低,被認為是近代鋼鐵工業發展中的一項重大工藝技術革新。
1.1 薄板坯連鑄連軋
薄板坯連鑄連軋是將傳統鋼鐵制造流程中相對獨立分散的連鑄、加熱、軋制等工序融為一體。薄板坯連鑄連軋生產線經過第一代單坯軋制、第二代半無頭軋制之后,目前已發展進入第三代無頭軋制階段,國內主要包括ESP、MCCR和DSCCR。ESP產線的工序能耗一般為26-28kgce/t。與傳統熱軋比較,雖然ESP電耗增加,但減少了燃氣的消耗,能耗節約74%,可減少碳排放55kgCO2/t;ESP避免了再加熱的燒損、減少切頭尾的損失,提高了成材率,如只考慮熱軋過程能耗,可節能約1.5kgce/t。另外,ESP生產的薄規格鋼板可替代部分冷軋板(即以熱代冷),進一步降低軋鋼工序能耗和碳排放。
1.2 薄帶連鑄連軋
薄帶連鑄連軋也稱超薄帶技術(如Castrip),是一種直接鑄軋出尺寸及質量特性滿足最終產品要求的近終成形技術。該技術具有流程短、能耗低、綠色環保等優勢。沙鋼超薄帶產線長度不到50m,不足傳統熱連軋產線的十分之一。Castrip產線的工序能耗約為7.5kgce/t。有資料顯示,與傳統熱軋和薄板坯連鑄連軋相比,Castrip噸鋼能耗是傳統熱軋的17%,是薄板坯連鑄連軋(如CSP)的33%。Castrip噸鋼碳排放量是傳統熱軋的26%,是薄板坯連鑄連軋的46%;如果產品“以熱代冷”,Castrip噸鋼能耗為傳統熱軋+冷軋退火產品的13%,為薄板坯連鑄連軋+冷軋退火產品的17%。Castrip噸鋼碳排放為傳統熱軋+冷軋退火產品的18%,為薄板坯連鑄連軋+冷軋退火產品的24%。據報道,沙鋼Castrip產線的總能耗和碳排放分別僅為傳統熱軋產線的16%和25%。
文章摘自:世界金屬導報