大同特钢知多厂炼钢减排CO2

大同特钢知多厂炼钢减排CO₂

郭廷杰

　 1前言

　 2009年12月在丹麦哥本哈根召开的“联合国气候变化大会”上，我国承诺2020年单位GDP的CO₂排放量比2005年减少40％～45％的目标，对带动发展中国家主动减排CO₂以抑制地球生态恶化起了带头作用。为确保完成这一重大国际承诺，预计从明年开始将把单位GDP的CO₂减排指标作为约束性指标考核。钢铁工业作为CO₂排放大户，不论是从贯彻科学发展观，还是从为防止地球变暖做贡献角度出发，均应做好准备并认真实施减排CO₂的目标。为此，本文介绍者日本大同特殊钢公司知多厂的经验，以供参考。

　 2知多厂炼钢部门

　 1997年由联合国组织制定的《京都议定书》规定了日本2010年CO₂排放比1990年减少6％的考核指标。大同特殊钢按照日本铁钢联盟的志愿行动计划制订了2010年CO₂排放比1990年减少10％的目标。其中知多厂CO₂的排放量占公司总排放量的76％，每年排放约107．6万t CO₂，具体炼钢工序占知多厂CO₂排放量的59％，即占公司总排放量的45％，从而成为减排的重点：该炼钢部门有70t电炉5座、LF炉3座、RH炉3座、AOD炉1座、CC 2座、PHC 1座及铸造设备等。月产钢能力15万t，主要能源有电力、喷吹用碳材和重油等燃料。减排CO₂的主要措施是将能源损失降到最小和向CO₂排放少的能源转换等。

　 3 将能源损失降到最小

　 3．1抑制散热损失

　 知多厂月产钢800种之多，由于工艺不同导致各工序间的转换和等待时间较长，钢水从70t电炉出钢后由精炼到连铸完毕共需4h，其间的散热损失甚大。据此，采取了以下改善措施：

　 (1)钢水包绝热化。加大钢水包炉衬和内壁优质绝热材的厚度，同时为解决钢水包容量由此减小的问题，改变炉衬用耐火砖砌筑方式，以保持容量不变。因此，钢水包外壳温度由原来的429℃下降到328℃，相应每分钟的钢水温降亦由0．5℃减少到0．4℃；

　 (2)提高钢包盖的适用性。由于钢包盖的装卸均用天车操作，过去因受天车负荷重的制约，导致耗时太长。据此，对钢包盖采取轻量化改造措施，即改用优质绝热材，并在适当加厚的条件下较多地减薄了一般耐火材料，使钢包盖减轻至4t。不但绝热性有所改善，加上减轻后各部天车均可装卸，因而使连铸结束后内壁耐火材料的表面温度提高了140℃，在装下一炉钢水前的温度则提高了70℃。由此，使表面粘附的凝固渣易清除，钢水包的准备时间缩短了15min，最终使(电炉 LF炉)电耗降低了2％。

　 3．2降低EAF喷吹碳材的损失

　 电弧炉生产加入的废钢通过电力、氧气燃烧加热熔化，其间生成的炉渣中的氧化铁在熔化末期被喷吹的碳材还原。过去碳材多由工人从炉口投入，后为减少人工操作负荷改为炉壁喷吹方式，但造成除尘带走和渣上悬浮等碳材损失。为减少喷吹碳材带来的能源损失，成功开发在操作室内可自动操作用钢管直接将碳材吹入炉内钢水中的台车，并加大喷吹碳材的粒度，从而使喷入碳材的损失降到最低，吨钢消耗的碳材与从炉壁喷入时相比降低了40％，吨钢能耗和CO₂排放量亦相应降低。

　 3．3降低除尘系统用辅机电耗

　 粉尘发生量大的电炉钢生产，过去常按满负荷生产时的产尘量设计除尘系统的能力。为降低除尘系统用辅机电耗，这次将直接除尘INV化(inverter即反向变换电路)，即将粉尘发生量和相关的吹氧速度、碳材喷吹节奏等联动，以杜绝无效除尘。另外，将过去由直接除尘和场房除尘系统合并的复合除尘系统单独化，以在不熔化废钢时停止电炉除尘，从而有利于降低除尘系统用辅机电力。

　 4　向CO₂排放少的能源转换

　 迄今电炉炼钢主要考虑从提高生产效率出发，不惜采取提高单位时间内能源投入量的片面方式，即大量使用碳材和煤油等助燃能源以加快生产。但从各种能源单位能量的CO₂排放量中看，有很大改进余地(见表1)。

　从表1可以看出，电炉常用焦炭粉作为喷吹碳材，其单位发热量的CO₂排放量为电力的2倍以上。这主要是由于电力生产中除煤电外，还有CO₂排放较少的油气发电和不排放CO₂的水力发电和核电等。故从减排CO₂的角度出发，喷吹碳材时应充分考虑其节电效果的大小。此外，以无烟煤取代焦炭作碳材亦可减少20％，的CO₂排放。故从减排CO₂和经济上讲，目前以碳材取代部分电力时应多考虑将烟煤作无烟化处理后取代焦炭较为合算。但从根本上解决喷吹碳材引起的能源效率和金属收得率下降的问题仍待解决。知多厂对碳材、氧气的平衡进行了最佳控制，通过改变氧气喷吹角度实施深吹、强搅拌化以及出渣口开口部极小化等一系列措施，以保持在原生产效率不变的情况下大幅减少CO₂，排放量。另外，该厂还尝试以废塑料和钢铁车屑混合压成粒状后取代碳材并与氧气一同喷入炉内，获得了良好的综合效果。

　 5小结

　 知多厂炼钢工序采取上述措施后，CO₂排放量逐年下降，见表2。

　 从表2可以看出，自《京都议定书》于2005年正式生效后，知多厂从2006财年起即狠抓炼钢工序的CO₂减排工作。到2007财年的两年内，采取了上述措施后，吨钢CO₂排放量已下降32kg。但2008年以后受品种变化等影响呈停滞状态。为完成2010年减排CO₂10％的目标，继续改进或必要时动用喷废塑料车削颗粒取代碳材等后备科技成果。