电炉炼钢钢铁原料的现状分析与展望

 电炉炼钢作为短流程的核心工艺,具有铁元素循环利用率高、能源消耗低及环境效益良好的特点,推动电炉炼钢健康发展符合中国实现“碳达峰”、“碳中和”目标对钢铁绿色发展的要求。电炉炼钢入炉的钢铁原料种类较转炉多且结构灵活,并且对电炉冶炼的工艺过程控制有直接的影响。为创造充分挖掘和发挥电炉炼钢优势的良好起始条件,针对目前电炉炼钢的主要入炉钢铁原料的情况和特点,从其生产储备、工艺过程操作、能源消耗、环境保护等方面入手,分析了废钢、铁水和直接还原铁作为主要原料的使用现状及优缺点,并着重对比分析了直接还原球团特点和技术指标,为探究和优化合理的电炉炼钢入炉钢铁原料结构提供了理论依据。从资源消耗、环境保护等方面考虑,废钢和直接还原球团将成为今后短流程炼钢的主要原料。结合钢铁循环利用技术和产业专业化的逐渐成熟,以及更加绿色环保的氢冶金技术的发展,废钢综合回收利用技术、高品位洁净球团生产技术、氢气竖炉直接还原技术将会是未来电炉入炉钢铁原料生产技术的发展方向,配套新型高效智能电弧炉冶炼技术将会是未来短流程炼钢的发展方向。     

中国钢铁生产“碳中和”解决方案探讨

根据某工程各工序碳素流计算出全流程吨热轧钢材的直接CO₂排放量为1.786 t。以此为基数,就高炉-转炉长流程工艺的几种主要减碳技术的减碳效果进行了定量评估,发现减碳效果有限,只能作为从“碳达峰”到“碳中和”的过渡方案或最终解决方案的补充。从“碳中和”要求的角度看,以全废钢或气基还原铁+废钢为原料的电炉炼钢短流程无疑是最佳解决方案。结合中国资源条件就几种典型短流程组合方案进行了适应性分析,提出了以“氢基竖炉直接还原铁+电炉炼钢方案”为主、以“高炉-转炉长流程工艺减碳技术+碳捕集与封存(CCS)方案”和“全废钢电炉炼钢方案”为补充的“碳中和”解决方案,最后给出了安全低成本获取氢基竖炉直接还原铁所需的“绿氢”方案建议。     

碳中和背景下的低碳冶金初探与工业实践

"碳中和"、"碳达峰"背景下,钢铁企业实现节能减排以铁前工序最为关键,低碳冶金现存多种工艺路径,主要分为非高炉炼铁和低碳高炉炼铁两大门类.高炉喷吹焦炉煤气的工业化应用为高炉富氢冶炼实现了良好的开端.未来,高炉仍将作为炼铁工业的核心装备,高炉低碳冶炼、全氧高炉、氢冶金的发展将为我国实现碳达峰碳中和作出积极贡献.非高炉炼铁...     

中国低碳炼铁技术的发展路径与关键技术问题

“碳达峰”和“碳中和”是中国钢铁工业未来发展的总体规划,降低碳排放是钢铁企业需要共同攻克的技术难题。从源头减碳、过程节碳和末端用碳3个层面分析了中国低碳炼铁技术的发展路径,提出了实现“碳中和”需要解决的关键技术问题。分析表明废钢电炉短流程炼钢将是中国钢铁行业实现“碳中和”的主要途径,氢气竖炉直接还原将是中国钢铁行业实现“碳中和”的重要补充。高炉喷吹富氢气体、氧气高炉和全氧熔融还原炼铁等技术可以减少碳排放,但碳排放的减少量有限,必须要与末端CO₂吸附、储存和利用相结合,才能够实现“碳中和”。为了按期实现钢铁工业的“碳中和”,需要解决的关键技术问题有低成本氢气制备技术、煤气高温加热技术、炉顶煤气CO₂低成本脱除技术和CO₂的储存与利用技术。     

转炉炼钢工艺极限碳排放研究进展

中国钢铁行业发展取得长足进步,年钢产量连续多年位居全球第一,由此带来的CO₂排放等环保压力也日益凸显。降低钢铁行业CO₂排放至关重要。长流程炼钢工艺的吨钢CO₂排放量约为短流程炼钢工艺的3.5倍,如何降低长流程炼钢碳排放对钢铁工业的低碳发展具有重要意义。提出转炉炼钢极限碳排放工艺技术,从“低碳铁水”、“低碳冶炼”和“低碳原料”3个方面,研究分析长流程-转炉炼钢工艺的减排能力及潜力。在低碳铁水生产方面,依据现有可能实现的技术,铁水生产的碳排可由当前吨铁水碳排1.7 t/t降低至0.8 t/t;在低碳原料方面,转炉炼钢工序生产所需原辅料极限碳排放可由当前吨钢碳排197.5 kg/t降至61.7 kg/t;转炉炼钢工序采用低碳冶炼单元技术,吨钢碳排将显著下降,转炉采用20%废钢和50%废钢,吨钢极限碳排将降低至727 kg/t和466 kg/t。转炉炼钢工序使用50%废钢冶炼,喷吹生物质、采用绿电、低碳原料,转炉工序碳排放强度将从107 kg/t降至-186 kg/t,实现转炉工序“负碳炼钢”;精炼、连铸等工序着眼绿色低碳技术...     

三类钢铁制造流程降碳路线综述

根据对钢铁行业低碳发展的分析和设想，未来钢铁生产制造流程将在减量化发展进程中，逐渐演变为高炉-转炉长流程、全废钢电弧炉短流程和氢冶金-电弧炉流程三大类。影响三类钢铁生产制造流程碳排放水平的关键因素包括流程结构、原料结构、能源结构、产品结构、装备水平、管理水平、技术水平等。采用中国钢研构建的双碳分析模型（CISRI-CPCN），绘制了三类流程的降碳路线图。研究结果表明，三类流程碳排放量逐年降低。从2020―2060年，长流程的CO2排放量从2.0 t/t（钢）降低到0.87 t/t（钢），可通过碳汇、碳交易等手段实现碳中和。2050年短流程从0.45 t/t（钢）降低到接近0，有望实现“近零碳”冶炼。2060年氢冶金电弧炉流程（50%废钢+50%HDRI原料结构）从1.31 t/t（钢）降低到接近0，基本实现碳中和。综合考虑国民经济的发展需求，建议未来钢铁行业在减量化发展过程中，对三类流程的产品结构进行逐步调整。长流程的产品结构应逐步过渡到以生产平材产品为主，特别是高端板材，主要布局在沿海深水港地区。短流程应以建筑用长材为切入口，逐步替代中小高炉-转炉流程，部分生产合结钢等优特钢或不锈钢...     

钢铁行业“碳达峰”“碳中和”实施路径研究

概括了中国钢铁行业绿色化发展进程,即节能、减排、脱碳3个阶段;分析了中国钢铁行业的CO₂排放现状及实现“碳达峰”“碳中和”的关键时间节点、思路、切入口和技术路线图等;指出钢铁行业越早实现“碳达峰”,越有利于后续碳“下坡”和“碳中和”的实现,削减粗钢产出总量和流程结构调整发展全废钢电炉短流程钢厂是中国钢铁行业实现“碳中和”过程中两大可行的抓手。     

氢冶金技术的发展溯源与应用前景

围绕“以氢代碳”对钢铁工业中实现碳减排工艺进行了梳理和溯源。实现碳减排的途径需要发展以氢气作为还原剂的氢冶金工艺。目前世界主要钢铁产区发展了从高炉喷吹燃料工艺到高炉富氢冶炼工艺、从非焦冶炼工艺到全氢直接还原工艺等两大氢冶金技术路线。从各国远景规划来看,发展氢基直接还原工艺及电炉炼钢短流程是氢冶金技术的重要方向。同时在低成本绿氢技术突破前,使用焦炉煤气等灰氢是中国从“碳代替”到“氢冶金”的重要过渡。     

含碳量对铁基熔体基础物性的影响研究

在当前碳达峰、碳中和目标的背景下,钢铁行业承担着艰巨的减碳任务,同时也为钢铁行业向绿色环保的低碳冶金方向转型升级提供了机遇.在非高炉炼铁工艺流程中,碳会影响铁水的物性及渣铁界面的反应,而对于正在发展的氢冶金工艺,氢的存在也会对铁中碳的作用行为产生影响.本文从传统高炉冶炼工艺入手,首先对铁水表面张力、渣铁界面张力、铁水黏...     

钢铁行业碳减排技术应用与展望

论述了中国钢铁行业推行碳减排技术的重要意义,从多角度阐述了钢铁行业各类高效碳减排技术在国内外的应用情况及效果。首先分析了短流程炼钢工艺电弧炉炉容大型化趋势、烟气余热回收技术、废钢预热工艺和废钢供应情况;然后分别剖析了高炉富氢冶炼、富氢-气基竖炉和纯氢-气基竖炉工艺3个主要的氢冶炼工艺;之后介绍了碳捕集、利用与封存技术。最后,结合中国钢铁企业现状,展望了钢铁行业在大力推进直接还原铁技术和短流程炼钢生产工艺的情况下,未来高品质钢材低碳化、绿色化冶炼的发展之路。     

近零碳排电弧炉炼钢工艺技术研究及展望

 中国钢铁工业碳排放占全国总排放比例达16%,减少钢铁工业碳排放是中国政府实现“碳达峰、碳中和”承诺的重要抓手。在碳中和背景下,全球钢铁行业正加速推动技术革新以降低碳排放。提出近零碳排电弧炉炼钢新工艺,从能量来源碳近零、冶炼过程碳近零、原料生产碳近零3个层面开展技术创新,以实现炼钢工序碳近零。在能量来源碳近零方面,提出利用太阳能、风能及谷电等能源昼夜交替补充,能量有效存储及释放、微型智能电网及电弧炉优化供电,实现绿色能源的直接高效利用;在冶炼过程碳近零方面,提出利用氢能烧嘴、无碳发泡剂、CO₂-Ar动态底吹脱氮、熔池内O₂-CaO喷吹脱磷及系统能效评价等关键技术实现非涉碳冶炼;在原料生产碳近零方面,提出利用绿氢直接还原炼铁及相关配套技术、绿电等离子热风窑炉配合碳捕集工艺等大幅降低原辅料生产过程碳排放。对电弧炉炼钢过程能量输入、冶炼涉碳及原料带碳的吨钢坯二氧化碳排放进行了衡算,并结合上述关键技术减碳能力分析,计算预测该近零碳排电弧炉炼钢新工艺最终极限碳排放可降低到64 kg/t(钢)。因此,开展近零碳排电弧炉炼钢工艺研究,加速其工业落地应用,将有助于促进中国钢铁工业创新发展和绿色低碳发展。     

“双碳”目标下中国钢铁工业的低碳发展分析

摘要：中国钢铁工业的流程结构特点是高炉—转炉长流程占主导,能源结构特点是以煤炭为主,因此造成吨钢CO2排放量高于世界平均水平,碳减排压力巨大。为探究中国钢铁工业的低碳现状与发展趋势,通过对流程结构、废钢资源、低碳技术、碳交易市场等进行深入分析,认为钢铁工业实现2030年碳达峰、2060年碳中和的“双碳”目标是一个长期的、多因素综合作用的过程,不同阶段应确立不同的研究重点,并就未来发展提出了自己的建议。钢铁工业下一步应该加快低碳技术发展、提高电炉短流程比例、重视氢冶金技术研发,并充分发挥政策和市场调节作用,最终摆脱碳冶金依赖,走向低碳化钢铁之路。     

中国电弧炉炼钢生产情况调研

钢铁行业是中国经济发展的基础工业，未来中国钢铁的需求量将依然旺盛，钢铁行业在高速发展的同时也面临着巨大的碳减排压力。电弧炉炼钢短流程相较于转炉炼钢长流程具有流程短、能耗低、碳排放量少的特点，优势明显。为更好地支持钢铁产业结构化调整，需要对电弧炉炼钢的技术装备水平和生产操作水平进行调研和了解。通过调研发现，现在国内的电弧炉炼钢设备公称容量主要以70～100 t为主，技术装备水平与国外相当，主要的电弧炉炼钢生产炉型在国内均有运行，生产操作水平能够达到国际同等先进水平，最好的冶炼周期水平可以实现从出钢到出钢的时间为35 min,但多数企业的实际操作居于中等水平，有待继续提高。调研结果对中国实现“碳达峰”“碳中和”目标和提高钢铁供给竞争力具有重要的意义。     

高炉的碳达峰与碳中和

分析现阶段我国高炉炼铁工艺各环节涉及的碳排放因子,研究高炉降碳潜能。提出了改善原料结构,推动大球比冶炼、用生物质煤等清洁能源部分取代高炉传统化石能源、推广除尘灰压块技术等多项具体的高炉降碳措施。对高炉氢能冶金的降碳效果进行了评估和可行性分析,并对传统的高炉长流程冶炼和新型去高炉短流程冶炼进行能耗对比,挖掘现有装备和工艺技术条件下高炉最大的降碳能力,探索高炉降碳的新工艺、新技术,旨在助力我国高炉炼铁实现低碳、高效、绿色、可持续发展,早日实现碳达峰和碳中和的发展目标。     

铁碳熔池中废钢熔化行为的研究进展

在钢铁冶金过程中,逐步减少铁矿石比例、增加废钢比例,实现钢铁循环,已成为世界钢铁行业追求的目标.废钢的熔化行为是控制转炉炼钢过程温度轨迹和废钢比以及电弧炉炼钢能耗和产能的关键因素;同时,铁水包中废钢的熔化行为可能影响铁水预处理工艺的顺利进行.研究废钢的熔化行为对提高废钢在转炉、电弧炉和铁水包等设备中的利用率以及对保证钢...     

炼钢短流程工艺国内外现状及发展趋势

概述了电弧炉炼钢短流程的发展和特点,介绍了一些应用得比较成熟的技术如:DRI、热装铁水、废钢预热等在电弧炉短流程炼钢上的应用和新短流程工艺技术研究,并简要分析了中国短流程炼钢的现状,对短流程的发展趋势提出了一些看法。     

炼钢短流程工艺国内外现状及发展趋势

概述了电弧炉炼钢短流程的发展和特点,介绍了在电弧炉短流程炼钢上应用比较成熟的如:DRI、热装铁水、废钢预热等新短流程工艺技术,简要分析了我国短流程炼钢的现状,并对短流程的发展趋势提出了一些看法。     

现代炼钢流程冶炼工序的炉料结构研究

现代炼钢流程主要是转炉流程和电炉流程.在物料平衡和热平衡计算基础上,通过对冶炼周期的分析,指出电弧炉冶炼有一个最佳铁水比,转炉冶炼有一个最佳冷料比.对于安钢第一炼轧厂100 t烟道竖炉电弧炉最佳铁水比为31%,对于100 t转炉,冷料为全废钢条件下最佳冷料比为17%.     

60t直流电弧炉炼钢过程的炯分析

基于现代电弧炉炼钢的工艺理论,建立了描述电弧炉炼钢过程的热化学计量模型和炯模型,应用该模型对大冶特钢的60t直流电弧炉冶炼过程进行了模拟,对100％废钢、30％铁水＋70％废钢,64．4％铁水＋35．6％废钢的炉料结构条件下的电弧炉冶炼过程进行了能分析和炯分析。结果表明,兑加铁水可明显降低冶炼电耗,但降低总能量利用率,如考虑回收利用炉气和冷却水物理炯,则电弧炉冶炼过程炯的利用率略有增加。     

中国现代电弧炉炼钢废钢快速熔化技术进展

在钢铁行业结构转型关键时期,提高电弧炉短流程工艺比例是降低钢铁行业温室气体排放、脱碳化的有效措施。为了推动短流程炼钢工艺发展,近年来电弧炼钢在废钢快速熔化方面取得明显进展。在回顾前人对废钢熔化速率研究的基础上,全面概述了废钢熔化机理以及影响因素,并结合近年来国内电弧炉炼钢在装备、工艺以及技术上就废钢快速熔化方面取得的进展,探讨了制约电弧炉废钢快速熔化的限制性环节,为废钢快速熔化在电弧炉炼钢装备、工艺、技术方面未来发展提供可行方向。