2020年我国粗钢产量达10.65亿吨,占世界总产量的56.8%,钢材产量达13.25亿吨。据统计,2020年我国钢铁行业能源消费总量为5.75亿吨标准煤,约占全球钢铁行业能源消费总量的44%,约占全国能源消费总量的11.6%;CO?排放量(碳排放)占全球钢铁行业碳排放总量的60%以上,约占全国碳排放总量的15%,可见,钢铁行业是我国制造业中能源消耗和碳排放大户。
根据中钢协会员单位能源消耗统计情况,炼铁工序能耗最大,随后依次是焦化、电炉、轧钢、烧结、球团、转炉工序。清华大学欧训民副教授的研究表明,炼铁工序的碳排放和减碳潜力分别位居首位,虽然轧钢和铸造工序的碳排放占比均为7%,但其减碳潜力分别为20%和19%,仅次于炼铁工序。碳排放量与能源消耗密切相关,轧钢工序产生碳排放的能源介质主要是电和燃气(高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气等)。据中钢协统计数据,冷轧工序能耗高于热轧,热轧工序中无缝管轧机能耗最高、小型轧机能耗最低。
1. 近终形制造技术
近终形制造技术与传统工艺相比,流程更短,生产过程更加高效,能耗及碳排放更低,被认为是近代钢铁工业发展中的一项重大工艺技术革新。
1.1 薄板坯连铸连轧
薄板坯连铸连轧是将传统钢铁制造流程中相对独立分散的连铸、加热、轧制等工序融为一体。薄板坯连铸连轧生产线经过第一代单坯轧制、第二代半无头轧制之后,目前已发展进入第三代无头轧制阶段,国内主要包括ESP、MCCR和DSCCR。ESP产线的工序能耗一般为26-28kgce/t。与传统热轧比较,虽然ESP电耗增加,但减少了燃气的消耗,能耗节约74%,可减少碳排放55kgCO2/t;ESP避免了再加热的烧损、减少切头尾的损失,提高了成材率,如只考虑热轧过程能耗,可节能约1.5kgce/t。另外,ESP生产的薄规格钢板可替代部分冷轧板(即以热代冷),进一步降低轧钢工序能耗和碳排放。
1.2 薄带连铸连轧
薄带连铸连轧也称超薄带技术(如Castrip),是一种直接铸轧出尺寸及质量特性满足最终产品要求的近终成形技术。该技术具有流程短、能耗低、绿色环保等优势。沙钢超薄带产线长度不到50m,不足传统热连轧产线的十分之一。Castrip产线的工序能耗约为7.5kgce/t。有资料显示,与传统热轧和薄板坯连铸连轧相比,Castrip吨钢能耗是传统热轧的17%,是薄板坯连铸连轧(如CSP)的33%。Castrip吨钢碳排放量是传统热轧的26%,是薄板坯连铸连轧的46%;如果产品“以热代冷”,Castrip吨钢能耗为传统热轧+冷轧退火产品的13%,为薄板坯连铸连轧+冷轧退火产品的17%。Castrip吨钢碳排放为传统热轧+冷轧退火产品的18%,为薄板坯连铸连轧+冷轧退火产品的24%。据报道,沙钢Castrip产线的总能耗和碳排放分别仅为传统热轧产线的16%和25%。
文章摘自:世界金属导报