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70周年系列报道--推进绿色低碳转型 践行央企使命担当—中冶京诚低碳业务发展纪实(发表于《世界金属导报》微信公众号2021年08月10日)

发布时间: 2021-09-07 访问量:0

1951至2021年,中冶京诚(北京院)走过了70年光荣历程,伴随着共和国的建设、改革开放和迈向新时代,已发展成为我国冶金行业集工程咨询、设计、工程承包业务的大型科技型国际化工程技术公司。作为冶金建设国家队排头兵,深入贯彻党中央、国务院关于“碳达峰、碳中和”重要决策部署,全流程、全过程大力推进钢铁行业绿色低碳转型,践行央企使命与担当,为实现两个一百年奋斗目标贡献力量。

国内最早开展钢铁行业低碳技术咨询

自2000年开始,在国家相关部委的组织下,中冶京诚(北京院)参加中荷、中意气候变化国际合作项目,开展行业应对气候变化的能力建设,组织低碳政策研究、标准及规范制定,开展低碳技术交流,参与清洁发展机制项目(Clean Development Mechanism, CDM) 。在 《京都议定书》确定的清洁发展机制下,中冶京诚为包钢干熄焦、马钢干熄焦、南钢转炉煤气回收发电、柳钢干熄焦、八一钢铁干熄焦等20余项CDM项目提供咨询服务,其中11个项目成功在联合国CDM执行理事会注册,占同期全国钢铁行业注册项目的1/4,助力南钢等企业获得收益5000多万元。

中冶京诚主持完成国家标准《钢铁企业节能设计规范》(GB/T 50632-2019),并先后完成国务院发展研究中心《中国工业低碳和绿色增长-钢铁行业分析》 、NRDC中国煤控《钢铁行业“十三五”煤控中期评估与后期展望》、北京市经开区《钢铁工业碳排放计算模型与低碳支撑技术清单及相关标准制定》等重要低碳课题。此外,中冶京诚还参与完成了国家标准《温室气体排放核算与报告要求》(GB/T 32151.5-2015)和《基于项目的温室气体减排量评估技术规范-钢铁行业余能利用》(GB/T 33755-2017)两项钢铁行业首批低碳技术标准编制,为中国钢铁行业碳核算奠定基础。

依托钢铁工程设计,凭借在低碳领域长期的研究与实践积累,自2013年开始,中冶京诚为钢铁企业开展定制化节能、低碳规划咨询服务。为酒钢、宝钢、本钢、鞍钢、南钢、晋钢、建龙等多家钢铁集团编制低碳规划或节能规划;为宁波钢铁、济源钢铁、湛江钢铁等企业编制节能评估报告。这些低碳节能规划和节能评估基于用技术解决企业实际问题,为钢铁企业提供切实可行的绿色化工艺技术提升、节能改造方案,全面助力钢铁企业实现绿色高质量发展。

钢铁企业全流程、全过程低碳创新与技术落地

中冶京诚经过多年积淀,形成了近期以长流程节能减碳为主的技术集成,包括制造流程的优化与变革、能源结构的优化、节能降碳技术的深度研发与应用、系统管理节能降碳、行业间的耦合发展;中远期以短流程(DRI+废钢/废钢的电炉短流程)为研发方向的技术先导,全流程、全过程提供钢铁企业低碳发展路径和落地减碳技术。

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中冶京诚钢铁生产全流程、全过程低碳解决方案

制造流程减碳

近期我国钢铁生产以“高炉+转炉”长流程为主的流程格局不会发生根本性变化,降低长流程钢铁生产碳排放是当前重点工作。中冶京诚已经开发基于长流程的低碳冶金技术,具体包括富氢烧结、高比例球团、高炉低碳炼铁、薄板坯连铸连轧、长材直轧等重点技术。

在可预见的未来,“氢基竖炉+电弧炉+无头轧制或近终型铸轧技术” 或“废钢电炉+无头轧制或近终型铸轧技术”是我国钢铁行业绿色低碳发展的主要降碳工艺。中冶京诚总体设计的河钢宣钢氢能源开发和利用工程将建成全球首套新一代低碳氢能源示范装置,全球首次开发实施“焦炉煤气自重整制气基竖炉直接还原”制备高品质脱氧球团技术,可实现CO2减排60%。

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河钢宣钢氢能源开发和利用示范项目开工

电炉炼钢本身就是钢铁工艺低碳路径中的核心工序。中冶京诚自主研发的CERI-S1-Arc新型废钢预热电炉技术,采取新型“竖井+推钢机构+水平加料” 的复合型废钢预热技术, 通过“高温烟气+急冷预热锅炉+活性炭吸附”全程超净消除二噁英,通过“活性炭吸附+电凝并的耦合布袋除尘”实现颗粒物、二噁英和CO2协同减排。

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中冶京诚CERI-S1-Arc新型废钢预热电炉

 Castrip®薄带铸轧技术,可利用最低的投资和运行成本生产薄带产品(0.8mm-2mm),产品可广泛用于高质量、高强度结构用薄板领域。其占地小等优点使Castrip®工厂能够立足于许多因市场约束而无法支撑CSP或热连轧的地区。作为Castrip®超薄带技术国内独家技术合作和装备成套负责方,中冶京诚设计并部分供货了沙钢Castrip®薄带铸轧项目。作为热轧产品使用时,Castrip®产品的吨钢能耗、CO2排放分别是常规热连轧流程的16%和25%,是薄板坯流程的32%和44%;替代冷轧产品(以热带冷)时,其吨钢能耗、CO2排放分别是“常规热连轧+冷轧流程”的13%和18%,是“薄板坯流程+冷轧流程”的17%和24%。

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中冶京诚专利技术在沙钢Castrip®薄带铸轧生产线上的应用

节能技术减碳

节能就可以降低化石燃料的消耗,进而降低CO2排放,这已是钢铁行业的共识。

针对烧结工序大烟道烟气显热和冷却机废气余热资源,中冶京诚独创烧结烟气恒温复合循环余热回收技术,可实现烧结烟气和冷却废气双热源平衡互补取热。特别是重点烟气回收区域的双向换热恒温调节技术,既可保证烧结工艺排烟温度稳定,又能产出高品质过热蒸汽用于钢铁企业生产或发电,发电量可达吨烧结矿25kWh,提高钢厂用电自给率。该技术产品荣获五矿集团科技进步一等奖,已广泛应用于济源钢铁、抚钢新钢、武钢等40余项工程项目。      在转炉烟气余热回收方面,中冶京诚开发了高效长寿型成套技术,可实现吨钢回收蒸汽90-120kg,活动烟罩等易损段使用寿命达3年以上,余热回收量比传统技术增加10%-20%,指标遥遥领先。该技术荣获5项省部级科技大奖,系统集成市场占比60%,已累计设计、供货200余台套。     在超高参数煤气发电技术方面,中冶京诚依托强大的综合咨询能力和全专业配套体系,秉持差异化做精品工程的理念,实现了钢铁行业单超机组、双超机组、亚临界机组业绩的全覆盖,发电煤气单耗等方面处于行业先进水平。

中冶京诚冷轧退火炉节能减排关键技术,包括双极换热燃烧系统、保护气预热、余热蒸汽锅炉、纳米保温材料、燃气红外烘干、智能板温控制技术。基于年产35万t的冷轧板连续退火或镀锌机组,每年可节约天然气合计333万m3,减排CO2 6516t。该技术已应用于宝钢黄石镀铝锌、河北安丰镀锌、台湾尚承镀锌等多个冷轧项目。

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中冶京诚双极换热燃烧系统退火炉及智能控制技术

在加热炉节能领域,中冶京诚开发了包括富氧燃烧、梯级余热回收、空燃比精确控制、液压站“伺服电机+定量泵”关键技术,可分别节能3%~8%,近3年广泛应用于65个总承包项目,市场占有率35%。

能源结构减碳

中冶京诚注重推广使用清洁能源,从调整能源结构方面,实践减碳新路径。2009年跨入太阳能行业,专门从事集中式光伏发电系统、分布式光伏发电系统、多能互补发电系统的推广应用,承建并运维多项省部级重点并网光伏电站和分布式光伏电站示范项目。

智能管控降碳

智能制造赋能低碳发展是钢铁行业实现降碳路径之一。

中冶京诚开发系列化的智能管控产品,为钢铁企业建设公司级管控调度中心,联合生产调度、质量大数据监控、能源调度、设备管控、物流管理等业务于一体,以数字化工厂平台为基础,实现企业多部合一,协同增效,总体提高生产效率5%,降低运营成本5%。近年来已在一重集团、临沂钢铁、五矿营钢、山西晋钢、紫金铜业等企业广泛实施。

中冶京诚智慧能源管控系统,可实现钢铁企业水、电、风、气的一体化、无人化管理。结合煤气和电力负荷预测、发电优化控制等动态调度模型,提高能源的利用率,实现高效的能源调度管理。利用远程集控及无人值守技术,减少站所定员超30%,通过高级调度模型,提高煤气利用率及自发电比率,实现总体能耗下降。日前,已在河南济源钢铁、河钢石钢、凌钢、五矿营钢、紫金矿业、江阴兴澄、陕钢汉钢等工程实施。

中冶京诚电网智能管控系统(CERIGRID),为用户提供安全可靠、经济高效、节能环保、友好灵活、自愈自复的一站式智能电网解决方案,包含有电网管控系统、电网潮流控制系统、机网协调系统、电网设备运维数据中心、电能质量监测系统、智能辅助监控系统。基于CPS架构的钢铁企业电网智能管控平台,将信息化系统和企业电网深度融合,保证电网安全运行,实现源网荷自动潮流快速控制,供配电设备全生命周期管理和电网故障的精确定位、实时分析及提前预警,全面解决钢铁厂内部电网建设、管理、运维中的各种问题。该系统在纵横钢铁应用效果显著,可提升自发电率7%以上,每年为企业节约3.6亿度电;首次实现了70ms内完成电网潮流的快速精准控制,实现了发电设备、用电设备高效协调运行,降低设备故障率10%,节约设备检修成本20%,每年节约费用约 3.39亿元;应用该平台间接带来煤炭、天然气等资源的消耗减少,每年减少CO2排放约30万t。

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中冶京诚电网智能管控系统(CERIGRID)

行业协同减碳

钢铁企业除了在生产链条中多措并举减碳以外,在远期需要考虑负碳技术,中冶京诚正在开展适合钢铁企业的二氧化碳一级捕集、二级精制和钢化联产固碳技术的研发和工程化应用。

首家中国中冶低碳技术研究院引领中国冶金绿色高质量发展

为了深入贯彻落实党中央、国务院关于“碳达峰、碳中和”的重大战略决策,助推中国中冶在低碳技术方面的创新引领和高技术高质量发展,切实承担起引领中国冶金实现智能化、绿色化、低碳化、高效化发展的“钢铁强国”责任,中冶京诚在中国冶金科工集团指导下,率先成立中国中冶低碳技术研究院(北京)。该低碳技术研究院将建立冶金低碳发展领域的技术体系和标准体系,培养一批优秀工程技术人才,形成一批具有自主知识产权的核心技术,打造从技术咨询、路径规划到低碳工艺、装备、产品、建造、运维的全产业链、全方位的综合能力,进一步提升中冶京诚在低碳发展业务领域的核心竞争力和影响力。