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流程系統(tǒng)優(yōu)化讓工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排
(時(shí)間:2022/8/10 10:37:44)

  我國(guó)工業(yè)能源消費(fèi)量占全社會(huì)能源消費(fèi)總量的65%左右,實(shí)現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能,有助于減少化石能源使用,從源頭減少二氧化碳排放。
  聯(lián)合攻關(guān)煙氣余熱回收、凈化難題
  無論是煉鋼,還是燒制水泥、反應(yīng)爐生產(chǎn)化工產(chǎn)品,都會(huì)排放大量含塵的煙氣。這些煙氣溫度高達(dá)800℃—1200℃,余熱品位高。
  “冶金、建材、能源、化工等行業(yè)能耗占我國(guó)工業(yè)總能耗的70%以上,其中,煙氣余能就占到工業(yè)能耗的17%,相當(dāng)于年均消耗3.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤!敝貞c大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院院長(zhǎng)廖強(qiáng)教授說,提升高溫高含塵工業(yè)煙氣的余熱回收效率,在國(guó)內(nèi)外都是一個(gè)技術(shù)難題。
  此外,上述行業(yè)的煙氣年排塵量高達(dá)634.3萬噸,占工業(yè)煙塵排放量的50%。
  于是,在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“工業(yè)含塵廢氣余熱回收技術(shù)”的支持下,重慶大學(xué)、北京科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所等10家科研院所的專家和企業(yè)的研發(fā)人員組成項(xiàng)目組進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。
  “我們根據(jù)煙氣性質(zhì)進(jìn)行分類,將煙氣分為含凝結(jié)性塵粒煙氣、高溫高含塵煙氣、含低濃度亞微米級(jí)塵粒煙氣3種!绷螐(qiáng)說,研究團(tuán)隊(duì)分別針對(duì)3種煙氣的不同特點(diǎn),發(fā)明了高溫凝塵自適調(diào)控黏附捕集與動(dòng)態(tài)定向置換脫附技術(shù),首次實(shí)現(xiàn)了凝塵低流阻連續(xù)化過濾和余熱一體化回收;發(fā)明了具有梯級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)三維超大拓展表面蜂巢式新型蓄熱、換熱體元件和具有超大拓展表面防磨除灰三維肋管強(qiáng)化傳熱技術(shù),形成了具有三維超大拓展表面蓄熱、換熱高含塵煙氣連續(xù)高效余熱回收與凈化一體化技術(shù);研發(fā)了能滿足高溫低濃度亞微米級(jí)煙塵粒子深度凈化的新型膜材料制備技術(shù),突破膜材料溫度使用限制的瓶頸……
  “這些關(guān)鍵技術(shù)在未來5年的實(shí)施,將引領(lǐng)國(guó)際工業(yè)高溫高含塵煙氣余熱回收和凈化技術(shù)的發(fā)展。”廖強(qiáng)說。
  項(xiàng)目組形成了集理論、技術(shù)、裝備與應(yīng)用示范于一體的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系,并在該技術(shù)體系基礎(chǔ)上,首次實(shí)現(xiàn)了高溫高含塵煙氣深度凈化和高效換熱一體化技術(shù)集成、裝置工程示范。通過示范工程的運(yùn)行,含凝結(jié)性和亞微米級(jí)塵粒高達(dá)74000毫克/立方米的高溫?zé)煔,?shí)現(xiàn)了連續(xù)余熱深度回收和凈化,平均余熱回收率達(dá)82.27%,凈化后煙氣平均含塵濃度4.82毫克/立方米。當(dāng)前,工業(yè)含塵廢氣余熱回收技術(shù)已在發(fā)電、冶金、水泥制造等領(lǐng)域的20余家企業(yè)推廣應(yīng)用。近3年來,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值2.3億元,利潤(rùn)超過5000萬元,稅收接近3000萬元,節(jié)約標(biāo)煤45萬噸,減排二氧化碳約120萬噸,應(yīng)用前景廣闊。
  新技術(shù)推廣后產(chǎn)十億噸鋼可節(jié)約三千萬噸標(biāo)煤
  鋼鐵工業(yè)是我國(guó)制造業(yè)煤炭能源消費(fèi)的最大產(chǎn)業(yè),占全國(guó)工業(yè)部門一次能源消費(fèi)總量的15%左右,二氧化碳排放量約占工業(yè)的16%,鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)不可或缺的一環(huán)。
  鋼鐵生產(chǎn)由煉鐵、煉鋼、軋鋼等多道工序組成,生產(chǎn)過程是連續(xù)不斷的!斑@些特點(diǎn)決定了鋼鐵生產(chǎn)的流程系統(tǒng)優(yōu)化以及開發(fā)關(guān)鍵界面銜接技術(shù)、裝備對(duì)其節(jié)能減排的重要作用!北本┛萍即髮W(xué)教授郭占成說。
  于是,國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“化工冶金流程工業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能技術(shù)”以鋼鐵生產(chǎn)流程為載體,針對(duì)煉鐵—煉鋼、煉鋼—連鑄、連鑄—軋鋼區(qū)段的工序間,進(jìn)行合理匹配與動(dòng)態(tài)運(yùn)行優(yōu)化,結(jié)合人工智能控制技術(shù),開發(fā)了不同單元界面的能量流與物質(zhì)流優(yōu)化管控系統(tǒng)。
  位于河北唐山的首鋼京唐公司,全流程按照一體化調(diào)控原則進(jìn)行動(dòng)態(tài)合理調(diào)控。通過鐵水包、鋼包和鑄坯識(shí)別定位,實(shí)現(xiàn)鋼鐵制造流程物流智能化感知跟蹤;通過鐵水包(機(jī)車)、鋼包周轉(zhuǎn)和鑄坯調(diào)度,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的物流智能化決策管控;通過能源介質(zhì)的合理調(diào)配,實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)過程物質(zhì)流、能量流和信息流的耦合調(diào)配等。
  郭占成說,這些技術(shù)在首鋼京唐公司應(yīng)用后,噸鋼節(jié)能近30公斤標(biāo)準(zhǔn)煤,節(jié)能效果近5%。項(xiàng)目成功開發(fā)了中間包電磁加熱技術(shù)和裝備,填補(bǔ)了我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)的空白,經(jīng)包頭鋼鐵集團(tuán)等多家鋼鐵企業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用,取得了與進(jìn)口設(shè)備相比能效提高10%以上的效果。針對(duì)傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)中,副產(chǎn)品煤氣利用效率低的問題,項(xiàng)目開發(fā)了以焦?fàn)t煤氣為主要能源的甲基丙烯酸甲酯合成新工藝,完成了千噸級(jí)技術(shù)示范,形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新工藝,為實(shí)現(xiàn)鋼—化聯(lián)產(chǎn)煤炭能源梯級(jí)利用提供了關(guān)鍵技術(shù)。
  郭占成說,這些技術(shù)和裝備如在全國(guó)鋼鐵企業(yè)推廣應(yīng)用,以年產(chǎn)10億噸鋼估算,節(jié)能潛力約為3000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。



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