内容简介

本书主要围绕全球碳减排大形势与钢铁行业面临压力，基于宝钢几十年高起点建设以及持续重视技术创新，尤其是近五年在低碳高能效共性难题投入的研发实践成果以及与国内外相关机构、高校合作研究，进行系统总结编著而成，以供行业参考。本书主要围绕工序能效对标的理论基础，焦炉荒煤气显热、烧结矿显热、高炉渣显热、转炉高温烟气显热、铁钢\钢铸\铸轧界面能效，以及低温蒸汽利用、低温烟气生物质能源化与碳汇、低温余热与CCUS等行业热点和共性难题，将企业努力提升的核心技术经济指标攻关技术、首套工程化且有望在不远的将来成为行业主流技术、探索性研发技术、技术研究方案、国际研究热点与行业跟踪热点等等进行系统总结与阐述。本书内容计划包括：工序极限能效理论分析与典型工序计算、焦炉荒煤气显热回收技术、烧结矿显热竖冷炉回收技术、高炉冲渣水低温余热用于鼓风脱湿技术研究、高炉渣显热利用技术研究、转炉高温烟气显热回收、铁钢\钢铸\铸轧界面能效、低温蒸汽用于加工超细粉、CCUS、生物质冶金流程能源化及碳汇。

前言概述

基于钢铁行业能耗水平及节能技术发展现状，本书结合工序三层极限能耗模型，定量分析工序能效提升潜力，形成工序共性技术难题研发突破的若干切入点。这包括：（１）焦炉荒煤气显热回收技术。该技术国际上已历经几十年研究。宝钢股份与宝钢节能环保技术有限公司承担国家项目开展工业实验。同时，在宝钢股份科技部推进下，宝钢股份与安徽工业大学就焦炉荒煤气上升管换热器涂层技术开展合作研究。该技术最近几年有较大突破，宝钢股份宝山基地、青山基地、梅山基地均有工程实施案例，不少钢铁企业已启动商业化应用。（２）竖式冷却炉回收烧结矿显热技术。七年前宝钢开始跟踪竖式冷却回收烧结矿显热技术，曾探讨与国际公司合作开发，当得知中冶东方与天津天丰钢厂已工业化投运，作者前往考察并将该技术推荐给宝钢股份及中国钢铁工业协会，宝钢股份决定利用梅山１９８ｍ２烧结机改造机会实施该技术，促进该技术商业化。宝钢股份公司领导考虑到该技术商业化过程可能存在的不成熟与风险，特别为该工程配套了一个科研项目，作者与负责工程实施的现场同志共同负责该科研项目。（３）每吨１４５０～１６００℃的高炉渣含５０ｋｇ标准煤以上能量且是高品位余热，但因高炉渣资源化利用需要快速冷却，行业主流工艺尚无法回收其高品位热。针对这一行业共性难题，国际上研究高炉渣显热回收有很多不同技术路线，如：转碟法干式粒化，国内有工程公司搭建中试实验室；有钢球法，在德国有半工业实验机组；也有日本企业利用其显热和材料特性生产矿棉，国内有企业引进该技术；还有利用其显热生产微晶，也有在研究生产水泥；作者指导的一名博士生探讨其生产发泡建材的可行性。（４）钢铁全流程，转炉烟气显热也是一个重要的余热资源，现代转炉中均有汽化冷却烟道回收，但回收后烟气温度仍高达８００～１０００℃；且因涉及转炉烟气中煤气的回收利用，需要耦合不同的除尘技术，这是行业共性难题技术。本书展示了致力于转炉烟气纯干法除尘回收余热的钢铁人在包钢开展了近３０００炉的工业试验结果，宝钢工程技术集团有限公司也对该技术进行集成开发，作者与他们探讨工业应用可行性。（５）作者认为铁钢、钢铸、铸轧界面智能高效热链接提升能效是铁素流温度管理的主流方向。几年前，作者在宝钢股份倡导开展此项技术协同攻关，２０１７～２０１８年，在公司领导的支持下，组织宝山、青山、梅山、东山四个基地近百人开展协同攻关研修，宝钢股份以公司级大项目子项来开展铁钢界面智能高效热链接技术的研发攻关，立项当年产生科研直接经济效益３７００万元。本书重点介绍该项目进展。初步估计，上述工序共性技术难题研发切入点若在钢铁长流程企业得以系统应用，能效可提升４％。

作者介绍

张永杰：1970年12月生，博士，教授级高级工程师，东北大学校外兼职博士生导师。2001年起曾任宝钢研究院设备研究所所长、院长助理设备所所长、院长助理、院长助理兼炼铁资源环境研究所所长、院长助理兼能源与环境研究所所长，《世界钢铁》第三、第四届编委会委员，宝钢机械学会副理事长、宝钢电机学会副理事长，上海市创新设计研究会理事，美国项目管理(PMI)学会会员，美国企业孵化器协会(NBIA)协会会员。2014年6月至今，聘为宝钢股份公司首席研究员，专业从事低碳清洁技术开发。在宝钢，从事一线研发和研发管理近20余年，先后在国内外期刊发表学术论文50余篇，参与国家自然科学基金、国家973、国家863项目多项，负责或参与宝钢集团、股份重大课题共计30余项，申请国家发明专利、实用新型专利80余项，宝钢重大科技进步一等奖1项，二等奖、三等奖多项；冶金科技进步一等奖1项，二等奖1项。参与编著专著2部。黄军：男，1980年6月生，河南省罗山县人，博士，现任内蒙古科技大学能源与动力工程系副教授、硕士生导师，系主任。主要从事冶金系统节能、连铸工艺数值模拟及优化、电磁冶金方面的研究工作。

目录

0前言

1钢铁低碳高能效绿色发展

2低碳高能效行业共性难题

3钢铁工序三层极限能耗模型研究

4焦炉荒煤气显热回收

5竖式冷却炉回收烧结矿显热

6高炉渣显热利用

7余热驱动高炉鼓风脱湿技术研究

8转炉烟气除尘与显热回收

9铁钢及钢铸界面能效提升

10钢厂低温蒸汽用于加工超细粉

11二氧化碳捕获、利用与封存（CCUS）

12钢铁余热耦合生物质能利用及生物炭制备

13钢铁流程特征分布式能源研究参考文献