我國工業(yè)能源消費量占全社會(huì )能源消費總量的65%左右，實(shí)現工業(yè)系統節能，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(wú)論是煉鋼，還是燒制水泥、反應爐生產(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800℃—1200℃，余熱品位高。
  “冶金、建材、能源、化工等行業(yè)能耗占我國工業(yè)總能耗的70%以上，其中，煙氣余能就占到工業(yè)能耗的17%，相當于年均消耗3.4億噸標準煤�！敝貞c大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院院長(cháng)廖強教授說(shuō)，提升高溫高含塵工業(yè)煙氣的余熱回收效率，在國內外都是一個(gè)技術(shù)難題。
  此外，上述行業(yè)的煙氣年排塵量高達634.3萬(wàn)噸，占工業(yè)煙塵排放量的50%。
  于是，在國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目“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)、中國科學(xué)院過(guò)程工程研究所等10家科研院所的專(zhuān)家和企業(yè)的研發(fā)人員組成項目組進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。
  “我們根據煙氣性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，將煙氣分為含凝結性塵粒煙氣、高溫高含塵煙氣、含低濃度亞微米級塵粒煙氣3種�！绷螐娬f(shuō)，研究團隊分別針對3種煙氣的不同特點(diǎn)，發(fā)明了高溫凝塵自適調控黏附捕集與動(dòng)態(tài)定向置換脫附技術(shù)，首次實(shí)現了凝塵低流阻連續化過(guò)濾和余熱一體化回收；發(fā)明了具有梯級孔隙結構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高效余熱回收與凈化一體化技術(shù)；研發(fā)了能滿(mǎn)足高溫低濃度亞微米級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(lái)5年的實(shí)施，將引領(lǐng)國際工業(yè)高溫高含塵煙氣余熱回收和凈化技術(shù)的發(fā)展�！绷螐娬f(shuō)。
  項目組形成了集理論、技術(shù)、裝備與應用示范于一體的具有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)體系，并在該技術(shù)體系基礎上，首次實(shí)現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(guò)示范工程的運行，含凝結性和亞微米級塵粒高達74000毫克/立方米的高溫煙氣，實(shí)現了連續余熱深度回收和凈化，平均余熱回收率達82.27%，凈化后煙氣平均含塵濃度4.82毫克/立方米。當前，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)推廣應用。近3年來(lái)，實(shí)現產(chǎn)值2.3億元，利潤超過(guò)5000萬(wàn)元，稅收接近3000萬(wàn)元，節約標煤45萬(wàn)噸，減排二氧化碳約120萬(wàn)噸，應用前景廣闊。
  新技術(shù)推廣后產(chǎn)十億噸鋼可節約三千萬(wàn)噸標煤
  鋼鐵工業(yè)是我國制造業(yè)煤炭能源消費的最大產(chǎn)業(yè)，占全國工業(yè)部門(mén)一次能源消費總量的15%左右，二氧化碳排放量約占工業(yè)的16%，鋼鐵工業(yè)節能減排是實(shí)現“雙碳”目標不可或缺的一環(huán)。
  鋼鐵生產(chǎn)由煉鐵、煉鋼、軋鋼等多道工序組成，生產(chǎn)過(guò)程是連續不斷的�！斑@些特點(diǎn)決定了鋼鐵生產(chǎn)的流程系統優(yōu)化以及開(kāi)發(fā)關(guān)鍵界面銜接技術(shù)、裝備對其節能減排的重要作用�！北本┛萍即髮W(xué)教授郭占成說(shuō)。
  于是，國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目“化工冶金流程工業(yè)系統優(yōu)化與節能技術(shù)”以鋼鐵生產(chǎn)流程為載體，針對煉鐵—煉鋼、煉鋼—連鑄、連鑄—軋鋼區段的工序間，進(jìn)行合理匹配與動(dòng)態(tài)運行優(yōu)化，結合人工智能控制技術(shù)，開(kāi)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。
  位于河北唐山的首鋼京唐公司，全流程按照一體化調控原則進(jìn)行動(dòng)態(tài)合理調控。通過(guò)鐵水包、鋼包和鑄坯識別定位，實(shí)現鋼鐵制造流程物流智能化感知跟蹤；通過(guò)鐵水包（機車(chē)）、鋼包周轉和鑄坯調度，實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的物流智能化決策管控；通過(guò)能源介質(zhì)的合理調配，實(shí)現鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程物質(zhì)流、能量流和信息流的耦合調配等。
  郭占成說(shuō)，這些技術(shù)在首鋼京唐公司應用后，噸鋼節能近30公斤標準煤，節能效果近5%。項目成功開(kāi)發(fā)了中間包電磁加熱技術(shù)和裝備，填補了我國鋼鐵生產(chǎn)的空白，經(jīng)包頭鋼鐵集團等多家鋼鐵企業(yè)的實(shí)踐應用，取得了與進(jìn)口設備相比能效提高10%以上的效果。針對傳統鋼鐵生產(chǎn)中，副產(chǎn)品煤氣利用效率低的問(wèn)題，項目開(kāi)發(fā)了以焦爐煤氣為主要能源的甲基丙烯酸甲酯合成新工藝，完成了千噸級技術(shù)示范，形成了具有自主知識產(chǎn)權的新工藝，為實(shí)現鋼—化聯(lián)產(chǎn)煤炭能源梯級利用提供了關(guān)鍵技術(shù)。
  郭占成說(shuō)，這些技術(shù)和裝備如在全國鋼鐵企業(yè)推廣應用，以年產(chǎn)10億噸鋼估算，節能潛力約為3000萬(wàn)噸標準煤。