在全球氣候治理縱深推進背景下，在鋼鐵工業的壯闊畫卷中，余熱余能如同一座未被完全發掘的寶藏，蘊藏著巨大的能量與潛力。如何將廢熱、余能轉化為“綠電”，成為破解鋼鐵工業減排降碳難題的關鍵。中國中冶以綠色發展為目標，以技術創新尋找破局，從焦化到燒結、再到煉鋼煉鐵構建起鋼鐵冶金全流程余熱回收系統，將原本被直排的工業廢氣轉化為穩定電能、熱能以及清潔能源等輸出再用，推動形成“技術研發-工程轉化-產業推廣”創新鏈與產業鏈深度融合，為鋼鐵行業打造出可量化、可推廣的低碳轉型范式，讓鋼鐵工業“體溫”持續發光發熱。
焦化革命賦能行業綠色嬗變
焦化工序作為鋼鐵生產鏈能耗與污染的“重災區”，其能源回收效率直接影響行業碳達峰進程。焦炭是煤在焦爐中高溫干餾而獲得，是煉鐵的必要原料，但傳統濕法熄焦會造成嚴重的大氣污染和水資源浪費。中國中冶針對性自主研發清潔化大型化干熄焦技術等，大大消除傳統熄焦各類環保問題，受到國家鼓勵支持，并列入法規性文件，在全行業重點推廣應用。
破解干熄焦大型化核心技術難題。清潔化大型化干熄焦技術可回收80%以上的熱能用于生產蒸汽和發電，具有全程不費一滴水、不冒一絲煙、不漏一粒塵、再生許多電等優勢，國內擁有完全自主知識產權的系列干熄焦技術正來自中冶焦耐。中冶焦耐最早采用國產化技術總承包的干熄焦工程——馬鋼干熄焦工程，被國家經貿委列為第一套國產化示范工程，以該工程為依托的“干熄焦引進消化吸收一條龍開發與應用”研發課題，榮獲2009年度國家科學技術進步獎二等獎，2016年該項目一項核心專利榮獲中國專利金獎。截至目前，中冶焦耐建設的海內外干熄焦裝置近300套，每年可處理焦炭2.25億噸、可回收紅焦顯熱生產高溫高壓蒸汽1.25億噸、增收節支超過120億元，發電量達347億千瓦時，相當于北京市2024年全社會用電量的四分之一。其中，在山西美錦260噸/時干熄焦工程中，兩座干熄焦裝置每年可處理約400萬噸焦炭、每年節約用水量約256萬噸、每年利用回收的蒸汽發電量達6億千瓦時，相當于山西省清徐縣2024年全社會用電量的45%。
首創高效清潔型熱回收余熱發電。中冶京誠首創的再熱鍋爐與單壓鍋爐同一母管制專利技術，充分利用熱回收焦爐工藝生產中產生的高溫煙氣進行發電，創新設計蒸汽旁路系統，既使各臺鍋爐靈活解列，又保證機組安全穩定運行，有效促使熱效率高達37%，較傳統高溫高壓發電機組提高23%以上。目前，該技術已推廣應用于福建三明鋼鐵、唐山國唐鋼鐵、河北太行鋼鐵等清潔焦爐項目中，入選由國家工信部發布的《國家工業和信息化領域節能技術裝備推薦目錄（2022年版）》，并入圍2022年“科創中國”先導技術榜單（綠色低碳領域）。
燒結突破實現極致能效提升
燒結工序作為鋼鐵生產鏈的“能源黑洞”，其余熱回收、污染物減排水平一定程度決定能效天花板。為化解燒結工序燃料消耗高、余熱利用率低、煙氣排放量大、污染物種類繁多等問題，中國中冶長期專注于燒結余熱余能利用創新投入以及新技術的自主研發、應用推廣與迭代升級，為鋼鐵企業打造極致能效標桿、推進行業綠色低碳可持續發展貢獻重要力量。
硬核燒結節能實力鑄就綠色鋼鐵。中冶長天歷經十余年技術攻關，自主開發直聯爐罩余熱鍋爐、環冷機梯級給風、中低溫風串級循環、雙級冷卻、低溫ORC發電和大煙道取熱等系列燒結余熱余能高效綜合利用技術，大幅提高余熱余能利用效率，實現環冷機廢氣近零排放和節能效果最大化，單個項目綜合噸礦發電量可達30度以上，助力我國燒結工序能耗平均值下降至43公斤標煤每噸礦以內，指標水平一直領跑行業。目前，中冶長天累計建成100余臺套余熱余能利用設備，在450平米以上燒結余熱余能利用市場占有率超70%，設備運行良好率達100%，噸礦發電量持續保持國際領先。其中，中天綠色精品鋼燒結余熱發電項目裝機規模達50兆瓦，是國內一次建成裝機規模最大的、首次采用110千伏電壓并網的燒結余熱發電項目。
智馭余熱梯級利用領航低碳發展。中冶北方將自主研發的核心技術集成應用于環冷機梯級余熱利用系統，讓“高效利用”與“節能減排”成功“雙向奔赴”。“高效利用”是通過環冷機分段捕獲高溫煙氣后，采用余熱鍋爐生成蒸汽驅動發電機組，實現高品位熱能的能源化利用，低溫段煙氣則通過換熱器將余熱回饋至燒結混合料制備或助燃空氣加熱環節，“高溫發電、中溫供汽、低溫回用”梯級利用模式一舉達成；“節能減排”是通過替代傳統燃煤蒸汽供應降低碳排放強度，余熱高效回收緩解環境熱污染，預熱助燃風提升燃燒效率減少污染物逸散，集成智能模塊系統動態匹配環保設施推動生產流程向資源循環化、排放清潔化升級。2024年，該技術成功應用于全球最大規模燒結機余熱發電工程——寶武新鋼集團4#5#燒結機超低排放改造配套余熱發電系統項目，達到噸礦發電量27千瓦時/噸，創行業內歷史新高，驗證千萬噸級鋼鐵基地余熱規模化利用可行性，為行業提供一條可復制的低碳轉型路徑。
雙驅送電多能互補協同降碳。中冶華天聚焦技術攻堅，全力研發汽電雙驅反送電、燒結低溫廢氣補燃發電技術，成為行業首選解決方案提供商，在汽電雙驅反送電技術市場占有率超50%，并設計建造全球首臺規模最大的單主抽風機汽電雙驅反送電機組;針對性開發鎳鐵冶煉燒結余熱回收技術，僅環冷機一二段余熱回收噸礦發電量便遠超30度，為國內迄今最高；進一步耦合廠區飽和蒸汽、低熱值煤氣資源，實現鎳鐵冶煉燒結工序噸礦能耗降低15公斤標準煤;同時開發環冷機及大煙道余熱并聯回收、環冷機中低溫余熱交叉極限回收等高效余熱回收技術與零排放工藝，形成節能與減碳雙重突破的綠色環保技術。
煉鐵煉鋼革新驅動產業轉型升級
煉鐵煉鋼環節作為鋼鐵工業的“心臟”，其能源消耗占全流程的70%以上，是“雙碳”目標下最難攻克的減排堡壘。中國中冶以“能源循環網絡”重構生產邏輯，通過超臨界煤氣發電技術、高效長壽型轉爐煙氣熱回收成套技術、TRT余壓發電等技術革新、設備創新，將傳統冶金流程中散逸的廢氣、廢熱轉化為高價值能源。
煤氣發電創新迭代保持領先。低熱值煤氣是鋼鐵行業最重要的余能之一，占鋼鐵流程的余熱余能資源約53%。中冶南方致力于煉鋼工序中低熱值高爐煤氣發電技術的研發與技術攻關，不斷迭代、升級、突破、革新，從中溫中壓、高溫高壓、高溫超高壓、亞臨界煤氣發電技術，到如今第五代煤氣發電技術——超臨界煤氣發電技術，為全球提供引領節能環保系統性解決方案，在煤氣發電領域市場份額超過70%，并推廣至東南亞多個國家，承建的煤氣發電總裝機容量超過一個三峽工程，年發電量達1800億度，減少二氧化碳排放約1億噸，推動鋼鐵企業實現“雙碳”目標。其中，建設的廣西盛隆超臨界項目作為全球首臺高效超臨界煤氣發電機組，發電效率提升至44%以上，年供電量11.6億度，直接經濟效益6.38億元，每年可減少二氧化碳排放66.2萬噸，同時刷新運行壓力、溫度、發電效率等多項世界紀錄。
煙塵化金能效環保雙突破。轉爐煙氣存在高溫、高粉塵、間歇冶煉作業等問題，傳統煙氣熱回收系統存在能耗大、故障率高、煙道壽命短、蒸汽產量低等弊端，中冶京誠顛覆傳統汽化冷卻系統循環方式，開發高效長壽型轉爐煙氣熱回收成套技術，精準控制熱交換過程，實現轉爐煙氣熱量的高效收集，達成“能源回收+環保”雙目標。該技術成果累計應用200余套，可實現每年節約標煤及減少二氧化碳排放約百萬噸，二氧化硫排放及氮氧化物排放約萬噸，并入選《國家工業和信息化領域節能技術裝備推薦目錄（2022年版）》、“科創中國”先導技術榜單（綠色低碳領域）。此外，中冶京誠轉爐煙氣隔爆型中低溫余熱回收技術開創國際首個轉爐煙氣全余熱回收安全生產工藝路線，有效支撐鋼鐵企業噸鋼蒸汽回收量增加55%以上，推動轉爐效能及煙氣凈化回收工藝的升級革新。
設備革新打造智能解決方案。優化高效節能設備助推綠色解決方案的系統化演進，契合全球冶金行業低碳化智能化趨勢。由中冶京誠自主研發的球形蒸汽蓄熱器，通過高汽空間汽水分離技術，將轉爐、電爐等環節產生的間斷蒸汽平穩輸出，輸出蒸汽干度、品質更高，各項指標得到大幅優化，與傳統蓄熱器相比，占地減少約50%，蒸汽干度提升約10%，散熱損失減少約50%，配套閥門儀表減少約75%，投資降低約30%，目前已廣泛應用于余熱蒸汽回收利用系統，并實施于河鋼、濟源、瑞豐、凌鋼、包鋼等多個項目。由上海寶冶研發的高爐煤氣余壓透平發電裝置（TRT），通過透平機、發電機、閥門組、控制系統四大核心模塊有機組合，構建出適應高爐復雜工況的能源回收體系：通過雙通道軸向進氣結構設計，將高爐煤氣壓力能轉化效率提升至86%～91%，干法TRT使透平機連續運行周期突破10000小時門檻，特別是針對3000立方米以上大型高爐開發的串級式透平機組，可智能調節膨脹比，實現噸鐵發電量穩定在38-42kW·h，較常規設備提升約15%。此外，TRT裝置發展成為高爐能源網絡的智能調控節點，通過實時采集參數與精準工藝反饋，助力高爐穩定運行，實現能源效益與生產效益的良性循環。
此外，中國中冶以全產業鏈冶金運營服務優勢，將離線施工與在線改造結合，成功破解傳統冶金企業“停產改造難、產能波動大”的痛點，在保障主體穩定生產的前提下，高效推進余熱余能利用工程落地。以中冶寶鋼承接的中南股份蒸汽利用效率提升工程為例，項目團隊將焦化區域、煉鋼區域、軋鋼區域蒸汽管網系統拆分重組，達到蒸汽劃區供用，不僅減少蒸汽長距離輸送過程的損耗、提高蒸汽利用率，更形成可復制的“產能置換+節能降碳”雙贏解決方案，為鋼鐵行業綠色轉型提供了中冶方案。
站在“雙碳”時代潮頭，中國中冶堅定“一創兩最五強”奮斗目標，推動鋼鐵工業從“能源消耗者”向“能源生產者”蛻變，讓每一個鋼鐵工業環節都留下中冶人辛勤耕耘的身影與默默奉獻的精神，讓每一項扎根中國大地領跑全球的綠色技術也記下中冶人取得的顯著成就與智慧結晶，更向世界展示中國破解工業降碳難題的責任擔當。余熱生金的故事，在鋼鐵工業廣闊天地間繼續傳唱，一個更清潔、更高效、更可持續的冶金新時代正在加速到來。
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