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技术破解工业节能减排瓶颈性难题

日期:2019-09-10    来源:中国科学报

国际节能环保网

2019
09/10
10:12

关键词: 节能减排 冶金工业 工业节能

   冶金、化工、建材等行业,长期以来可谓是高耗能、高污染、高排放的代名词。如何促进行业节能减排和产业转型升级,是我国面临的重大挑战。
  冶金工业节能减排北京市重点实验室(简称实验室)依托北京科技大学建设,面向国民经济主战场,承担多项重点研发项目和课题,用原创性技术突破工业节能减排的多个瓶颈难题。
  实验室主任张欣欣介绍说,作为北京科技大学科学研究和成果转化的平台之一,在北京市科委等单位的支持下,该实验室成为“京津冀钢铁行业节能减排产业技术创新联盟”重要的技术依托方,至今已向津冀钢铁行业输出多项技术,为行业节能减排、京津冀大气污染治理作出了贡献。
  校企合作破解余热回收难题
  河钢股份有限公司是一家大型钢铁联合企业,仅以河钢股份承德分公司的钒钛事业部为例,该事业部每条生产线每天都会煅烧处理800—1000吨的含钒钢渣,这些煅烧的含钒钢渣出炉温度达900℃。过去,企业仅能对出炉的烟气的余热进行回收,而大量高温钢渣的余热回收,成为企业想解决而求索无门的难题。
  冶金工业节能减排北京市重点实验室于2011年获北京市科委认定。钢铁企业的钢渣余热回收难题,正是实验室预研方向之一。针对钢渣余热回收难题,实验室组织多个团队力量进行攻关,并很快在实验室完成了小试。
  在冶金生产过程中,会产生各类高温熟料产品和工业炉渣等产物,统称为“散料”。各类散料的粒度分布很宽,有的粒径大,有的则呈粉末状;散料的温度和产率波动大且各种散料温度变化范围也很大。此外,散料的流动性也不稳定,大颗粒散料与粉末的流动性有着显著的不同。
  2012年,河钢股份有限公司带着需求找到了北京科技大学,并很快与实验室达成了合作协议。经过一段时间预研之后,企业、实验室和西安交通大学、上海交通大学等高校联合,共同承担了“高温固体散料余热梯级回收及品位提升技术”重点研发计划项目。
  “解决这一难题的思路是把这些问题进行分类,逐个攻关突破。”实验室副主任夏德宏告诉《中国科学报》,针对散料粒度差异性问题,该实验室发明了速降分离技术,通过一系列针对性技术攻关,散料余热回收量达到了75%以上,企业每年一条生产线就可节省3000吨标准煤。今后这项技术将在钢铁、有色、建材等行业推广应用,高效回收各类工业熟料炉渣的余热。
  依托联盟服务行业节能减排
  京津冀是我国钢铁企业的集中区。仅以唐山迁安市为例,截止到2016年底,迁安市共有钢铁企业7家,产能3900万吨。
  为落实京津冀协同发展、大气污染联防联控工作,推动钢铁产业转型升级和节能减排产业的技术创新,2015年,北京市科委联合天津市科委、河北省科技厅共同推动成立了“京津冀钢铁行业节能减排产业技术创新联盟”。联盟旨在整合钢铁产业的优质技术资源,服务京津冀乃至全国钢铁行业节能减排与产业转型升级。
  联盟的理事长单位为北京科技大学,冶金工业节能减排北京市重点实验室成为联盟最重要的技术依托方。同时,联盟也成为实验室新技术行业应用的重要推手。
  过去企业在进行烟气余热回收时,对烟气的洁净度有较高的要求。但在生产实践中,高温的烟气往往比较脏,含有大量粉尘,此外烟气中熔融的金属氧化物容易附着在回收管道,造成管道的堵塞。
  夏德宏说,在相关项目的支持下,实验室前期开展了“高温烟气循环分级净化与余热利用技术与示范”相关研究,将除尘净化和余热回收过程耦合在一起,实现了净化与换热的相互强化和一体化,在高含尘量烟气余热回收方面已形成技术积累。
  依托联盟的牵引,实验室团队骨干联合其他单位的40多名专家分组对迁安钢铁企业进行现场调研、与钢铁企业技术人员座谈,收集相关数据,针对企业的装备情况、生产工艺、能源利用情况和环保设施运行情况进行调研分析。
  调研结果分析表明,多数企业存在煤气利用效率低、余热余能回收利用不充分、能源管理基础薄弱等多方面的问题。“高温烟气循环分级净化与余热利用技术与示范”相关技术,很快推广应用到了相关企业。
  多年来,联盟组织征集了80余家会员单位的65项节能减排技术,从中优选出焦炉烟气净化及余热回收技术、烟气热能梯级利用技术等20项技术进行推广应用。
  而来自冶金工业节能减排北京市重点实验室的技术就有8项。其中,“高温烟气循环分级净化与余热利用技术与示范”相关技术不仅在迁安相关钢铁企业得到应用,还被推广到了太原钢铁、承德钢铁、抚顺矿业等多家企业。
  打造和谐稳定的研发团队
  谈及实验室的发展,夏德宏表示,要打造一个高水平实验室,在技术上要面向国民经济主战场,形成颠覆性的原创技术,只有这样才能形成国际影响力。而建立一支强大、稳定、和谐的研发团队,是实验室高水平发展的重要保障。
  据介绍,目前实验室有研发人员56人,其中副高级及以上职称人员36人,占比达65%;取得博士学位人员48人,占比为87.3%。
  而今,青年人才已然成为实验室的主力。担任实验室副主任的姜泽毅和刘训良两位教授,均在其专业领域颇有建树——2018年,姜泽毅担任了科技部重点研发计划“冶金、化工、炉窑及系统节能减排关键技术”项目的首席科学家,刘训良则在近几年牵头了实验室在燃料电池、快速冷却等新领域的研究。此外,该实验室的杨雄还入选了北京市科委的“科技新星”人才计划。
  最近,在北京市科委的项目支持下,实验室开展了“冶金工业节能环保关键技术研究”等前沿课题的预研工作。“市科委的支持,对实验室技术预研起了重要的引导作用。”夏德宏说,政府部门的资金撬动不可或缺,正是它帮助实验室踏上了快速、高水平发展之路。

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