李京社-“双碳”背景下钢铁工业低碳绿色发展路径及现代电弧炉冶炼技术.pdf

1、冶金与生态工程学院冶金与生态工程学院李京社李京社 2022024 4-1111-2828/CONTENTS国内钢铁生产流程结构现状1国外钢铁行业碳中和技术2国内钢铁工业碳中和炼钢路径3现代电弧炉炼钢关键技术4一、国内钢铁生产流程结构现状一、国内钢铁生产流程结构现状基于电弧炉短流程，利用再生钢铁原料制备高品质钢铁材料是钢铁工业碳减排的长期对策。发展电炉短流程是钢铁工业绿色转型的重要途径发展电炉短流程是钢铁工业绿色转型的重要途径1.从市场环境看，发展电炉短流程的条件逐渐成熟。2.从发展的规律看，电炉短流程的发展成为大趋势。3.钢铁工业的政策导向绿色低碳政策趋向将助力电炉短流程绿色转型发展。由此，我

2、国发展电炉流程具有战略意义和社会价值，一是消纳社会废钢资源，调整钢铁工业铁素资源的供给结构。二是电力工业的发展，能源的保障。再生钢铁原料电弧炉短流程高品质钢铁材料一、国内钢铁生产流程结构现状原料端减碳产品端减碳减碳70%-6-一、国内钢铁生产流程结构现状氢冶金流程-7-二、国外钢铁行业碳中和技术-日本-8-二、国外钢铁行业碳中和技术-欧盟炉顶煤气循环工艺铁矿石电解工艺Hlsarna-9-二、国外钢铁行业碳中和技术-韩国-10-二、国外钢铁行业碳中和技术-美国-11-三、国内钢铁工业碳中和炼钢路径氢基直接还+再生铁原料路径一路径二路径三-12-三、国内钢铁工业碳中和炼钢路径-宝武-13-三、国内

3、钢铁工业碳中和炼钢路径-长流程低碳工艺氧气鼓吹高炉炉顶煤气循环工艺全氧富氢还原熔坏炼铁系统-14-三、国内钢铁生产碳中和炼钢路径-氢冶金ENERGIRON直接还原工艺氢冶金流程降碳路线直接还原铁热装入炉冶炼张宣科技氢基竖炉（全球首例）p河钢集团张宣科技全球首例氢基竖炉，探明了氢基河钢集团张宣科技全球首例氢基竖炉，探明了氢基DRI+废钢多元低碳炉料耦合废钢多元低碳炉料耦合研发了电弧炉配加氢基研发了电弧炉配加氢基DRI局部终还原局部终还原和和少渣快速熔炼少渣快速熔炼技术技术p建立建立基于质量基于质量-成本成本-碳排的电弧炉碳排的电弧炉“氢基氢基DRI+废钢废钢”智能配料模型智能配料模型，形成了电弧

4、，形成了电弧炉配加炉配加5%、10%、20%、30%、50%氢基氢基DRI成套冶炼工艺成套冶炼工艺氢基直还铁电弧炉高效冶炼技术（碳冶金 氢冶金）氢基直还铁是近零碳排电弧炉炼钢的理想低碳原料，30%氢基直还铁+70%废钢炉料结构条件下，吨钢冶炼电耗降低至350kWh-16-四、现代电弧炉炼钢关键技术-短流程问题 冶炼周期长 能源利用率低 产品质量不稳定 仍存在环保问题复杂料源，废钢快速熔化困难扁平熔池，底吹气量有限钢液中氮、磷难以有效脱除普遍问题 电弧炉炼钢技术发展趋势废钢分类、处理及预热技术“平熔池”冶炼技术三次除尘控制无组织排放烟气余热利用技术“四个一”的合理流程结构“不开盖”连续或不连续加

5、料智能化操作技术二噁英防止和治理电炉烟尘中锌回收 电弧炉炼钢发展存在的问题熔池碳含量低供养强度有限-17-三、国内钢铁工业碳中和炼钢路径-低碳短流程技术（Near-zero carbon emission）近零碳排炼钢技术p 电弧炉炼钢的主要能量来源：电能和化学能。p 降低电弧炉炼钢能耗，需提高电弧炉的电能能效和化学能能效。电路效率电弧热效率A/V利用率化学能热效率氧气利用率二次燃烧率电能输入化学能输入有效冶炼能量有效冶炼能量成分、温度合格的钢水电量消耗氧气碳粉石灰白云石电能化学能物料消耗设备参数 工艺参数四、现代电弧炉炼钢关键技术-19-19电弧炉供电系统构成功率圆图v合理的供电曲线：综合考

6、虑不同炉料、不同冶炼阶段的能量需求和能量的有效利用率。v电极智能调节稳弧：基于实时冶炼信息实现电极的自动调节和精准化控制，节省电能、电极消耗。v良好的泡沫渣操作：全过程埋弧，提高电能利用率，减少热辐热。供氧、喷碳、控渣。电极智能调节稳弧四、现代电弧炉炼钢关键技术-20-四、现代电弧炉炼钢关键技术大小形状预热钢液孔隙-21-四、现代电弧炉炼钢关键技术-废钢快速熔化渗碳示意图废钢熔化过程钢棒升温过程-22-四、现代电弧炉炼钢关键技术p 700T900轻微氧化，碳含量高氧化严重；氧化层后期有气体逸出，有助于熔化。p 熔池