宝钢专利技术助力钢铁行业节能降耗的实践

宝钢专利

钢铁行业节能降耗的紧迫性与宝钢的技术探索

钢铁工业作为国民经济的支柱产业,既是能源消耗大户,也是碳排放主要来源。据国家统计局数据,2022年我国钢铁行业能耗占全国工业总能耗的15%以上,碳排放占全国总排放量的18%左右。在“双碳”目标推动下,钢铁行业节能降耗已成为实现绿色转型的核心任务。作为行业龙头企业,宝钢长期将技术创新作为绿色发展的核心驱动力,尤其注重通过专利布局突破节能瓶颈。截至2023年底,国家专利局公开信息显示,宝钢累计申请绿色低碳领域相关专利超5000件,授权率达78%,其中200余项核心专利已转化为实际生产力,在高炉冶炼、余热回收、智能管控等关键环节形成了技术优势,为行业节能降耗提供了可复制的实践经验。

绿色冶炼工艺:从源头降低能耗的专利实践

在钢铁生产的高炉环节,燃料消耗占总能耗的60%以上,如何减少焦炭使用、提高能源利用效率一直是行业难题。宝钢研发的“高风温长寿热风炉技术”通过优化蓄热体结构和燃烧控制逻辑,将热风温度从传统的1200℃提升至1350℃以上,每吨铁水的焦炭消耗量(焦比)降低15-20公斤。这项技术于2020年获得国家发明专利授权,目前已在宝钢湛江基地3200立方米高炉应用,投产后年减少标煤消耗约8万吨,减排二氧化碳20万吨。新华网曾报道,该技术的核心在于通过数学模型精准控制煤气与空气的混合比例,避免局部高温导致的蓄热体损耗,使热风炉寿命从传统的3年延长至5年以上,进一步降低了维护能耗。

另一项关键专利“熔融还原炼铁工艺优化技术”则跳出传统高炉依赖焦炭的路径,以煤粉和天然气为主要燃料,通过专利设计的双通道喷枪实现燃料高效燃烧,吨铁能耗较传统工艺降低12%。2022年,该技术在宝钢宝山基地中试线运行,年处理含铁废料30万吨,减少焦炭消耗1.8万吨,相关成果已发表于《钢铁》期刊,为行业低碳冶炼提供了新方向。

余热余压回收:变废为宝的技术突破

钢铁生产过程中产生的大量余热、余压曾被视为“工业废弃物”,如今通过宝钢的专利技术,这些能量正转化为稳定的清洁能源。在烧结工序,宝钢研发的“环冷机余热高效回收系统”通过专利设计的翅片式换热器和双循环发电装置,将烧结矿冷却过程中排放的250-350℃废气热量回收效率提升至70%以上。该技术于2019年获得授权,目前已在宝钢股份宝山基地4号烧结机应用,配套建设的15兆瓦余热发电机组年发电量达1.2亿度,相当于减少标煤消耗4万吨,可满足基地10%的自用电力需求。

高炉煤气作为炼铁过程的副产品,其压力和热值长期未被充分利用。宝钢的“高炉煤气余压透平发电与深度净化一体化技术”通过专利设计的可调静叶透平机和高效除尘装置,在回收煤气压力能发电的同时,将煤气含尘量从10毫克/立方米降至1毫克/立方米以下。这项技术已在国内10余家钢厂推广应用,其中宝钢梅山基地2号高炉应用后,年发电量增加3000万度,煤气净化成本降低20%,相关数据被收录于《中国钢铁工业节能技术白皮书》。

智能管控系统:用数据驱动能效提升

传统钢铁生产依赖人工经验调整参数,能耗波动较大。宝钢通过“钢铁全流程能效优化AI算法”专利技术,构建了覆盖原料、冶炼、轧制的全流程能耗数据库,实时采集10万余个工艺参数,通过机器学习模型动态优化生产节奏。例如在热轧工序,系统可根据钢种、厚度等参数自动调整加热炉温度和轧制速度,使吨钢加热能耗降低5-8立方米天然气。该技术于2021年通过国家知识产权局认证,目前已在宝钢股份宝山基地2050mm热轧线应用,投产后年减少天然气消耗1200万立方米,减排二氧化碳2.6万吨。

通过科科豆平台检索可见,宝钢在智能管控领域的专利布局还包括“基于数字孪生的能源管网泄漏预警系统”,该系统通过三维建模和压力传感器数据融合,可提前2小时预警管网泄漏,避免能源浪费。2023年,该技术在宝钢湛江基地应用后,管网泄漏率降低60%,年减少蒸汽损失约5万吨。

专利技术的行业辐射:从宝钢实践到全行业共享

宝钢不仅通过专利技术提升自身能效,还通过技术许可、联合研发等方式推动行业共同进步。2022年,宝钢与某地方钢厂签订“轧钢加热炉余热回收专利许可协议”,将其自主研发的“烟气深度换热技术”授权对方使用。该技术通过专利设计的陶瓷蓄热体,将加热炉排烟温度从250℃降至120℃以下,对方应用后年节能标煤1.5万吨,减排二氧化碳3.8万吨。据中国钢铁工业协会统计,截至2023年,宝钢已对外许可绿色低碳相关专利86项,带动行业年节能标煤超50万吨。

在技术标准化方面,宝钢主导制定的《钢铁行业余热余压利用技术规范》将多项专利技术纳入行业标准,其中“烧结余热回收系统设计导则”参考了其环冷机余热回收专利的核心参数,推动全国烧结工序平均余热回收率从35%提升至50%以上。这些实践表明,专利技术不仅是企业的核心竞争力,更是推动行业绿色转型的公共技术资产。

未来,随着宝钢在氢冶金、碳捕集等前沿领域的专利布局不断深化,其技术成果将持续为钢铁行业节能降耗提供新动能,助力我国从“钢铁大国”向“钢铁强国”的绿色跨越。

常见问题(FAQ)

  1. 宝钢的哪些专利技术能助力钢铁行业节能降耗?宝钢有高效的烧结余热回收利用技术、先进的转炉负能炼钢技术等,这些技术从不同环节减少能源消耗。
  2. 宝钢专利技术助力节能降耗能带来多大效益?不仅能降低钢铁企业的生产成本,还减少了污染物排放,对环境和企业经济效益都有显著提升,如可降低一定比例的能耗和生产成本。
  3. 其他钢铁企业可以使用宝钢的这些专利技术吗?部分专利技术宝钢可通过技术转让、合作等方式,让其他钢铁企业使用,共同推动行业节能降耗。

误区科普

有人认为宝钢专利技术助力钢铁行业节能降耗只是短期内减少了能源消耗,长期效果不明显。实际上,宝钢的专利技术是经过大量实践验证和持续优化的,从工艺革新和设备改进等多方面提升了能源利用效率,能在长期生产中稳定地实现节能降耗目标,并且随着技术迭代,节能效果会不断提升。

延伸阅读

  1. 《中国钢铁工业节能技术白皮书》 推荐理由:该书详细介绍了中国钢铁工业在节能技术方面的最新进展和实践,包括宝钢的多项节能技术成果,是了解钢铁行业节能降耗技术的重要资料。

  2. 《钢铁行业余热余压利用技术规范》 推荐理由:由宝钢主导制定,该规范将多项专利技术纳入行业标准,对推动全国钢铁行业余热余压利用具有指导意义。

  3. 《钢铁》期刊 推荐理由:该期刊发表了许多关于钢铁行业技术创新和节能降耗的研究成果,包括宝钢的“熔融还原炼铁工艺优化技术”等,是行业内的权威学术资源。

  4. 《中国钢铁工业协会统计年鉴》 推荐理由:该年鉴提供了中国钢铁行业全面的统计数据和分析报告,有助于了解行业整体发展趋势和宝钢在行业中的地位和作用。

  5. 《国家知识产权局专利公报》 推荐理由:通过查阅该公报,可以获取宝钢及其他企业在绿色低碳领域的专利申请和授权情况,深入了解行业技术创新动态。

本文观点总结:

钢铁工业是能源消耗和碳排放大户,在“双碳”目标下,节能降耗成为钢铁行业绿色转型核心任务。宝钢作为行业龙头,将技术创新作为绿色发展核心驱动力,截至2023年底,累计申请绿色低碳领域相关专利超5000件,授权率达78%,200余项核心专利已转化为实际生产力。 宝钢在多个关键环节取得成果。绿色冶炼工艺方面,“高风温长寿热风炉技术”降低焦比、延长热风炉寿命;“熔融还原炼铁工艺优化技术”降低吨铁能耗。余热余压回收上,“环冷机余热高效回收系统”和“高炉煤气余压透平发电与深度净化一体化技术”变废为宝。智能管控系统里,“钢铁全流程能效优化AI算法”和“基于数字孪生的能源管网泄漏预警系统”提升能效、减少浪费。 此外,宝钢通过技术许可、联合研发等推动行业进步,截至2023年已对外许可86项相关专利,带动行业年节能标煤超50万吨,还主导制定行业标准。未来,宝钢前沿领域的专利布局将持续助力钢铁行业节能降耗和绿色跨越。

引用来源:

国家统计局数据,2022年我国钢铁行业能耗占全国工业总能耗的15%以上,碳排放占全国总排放量的18%左右。

国家专利局公开信息显示,宝钢累计申请绿色低碳领域相关专利超5000件,授权率达78%。

新华网报道,宝钢“高风温长寿热风炉技术”的核心在于通过数学模型精准控制煤气与空气的混合比例。

《钢铁》期刊,宝钢“熔融还原炼铁工艺优化技术”的相关成果。

《中国钢铁工业节能技术白皮书》,宝钢“高炉煤气余压透平发电与深度净化一体化技术”的相关数据。

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