冶金用全自動(dòng)鋼坯熱送車的經(jīng)濟(jì)效益和降低碳排放效果分析

劉琨偉 李小清

2020 年底召開的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議，將“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”列為2021 年度8 大重點(diǎn)任務(wù)之一。碳達(dá)峰、碳中和政策出臺(tái)意義重大，對(duì)企業(yè)未來(lái)影響是致命性的、長(zhǎng)遠(yuǎn)性的。

冶金行業(yè)作為溫室氣體重點(diǎn)排放單位，如何實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和將成為事關(guān)企業(yè)生死存亡的重大課題。比如，鋼坯生產(chǎn)運(yùn)送過(guò)程中，若能減少其間的熱損耗，即可減少冶金生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放并提高效益。鋼坯熱送車作為鋼坯生產(chǎn)運(yùn)送過(guò)程的新型載具，具有許多優(yōu)勢(shì)。

為了實(shí)現(xiàn)減碳目標(biāo)和提高綜合效益，濟(jì)南薩博特種汽車有限公司設(shè)計(jì)了一種專用車輛——新型全自動(dòng)鋼坯熱送車，其目的是實(shí)現(xiàn)熱鋼坯的“熱裝熱送”，提高鋼坯的裝爐溫度，以期降低燃料消耗，縮短鋼坯加熱時(shí)間，實(shí)現(xiàn)火焰清理高效生產(chǎn)，縮短交貨周期，降低機(jī)清能耗及燒嘴消耗，從而提高軋機(jī)的生產(chǎn)能力，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，并降低碳排放。筆者以年產(chǎn)量100 萬(wàn)t 鑄坯全部由“裸運(yùn)”轉(zhuǎn)為“熱裝熱送”為例，對(duì)使用電磁吊和夾鉗2 種吊裝方式分別計(jì)算產(chǎn)生的效益和降低的碳排放額，如下。

圖1 鋼坯熱送車閉合、打開貨倉(cāng)狀態(tài)以及裝車、卸車過(guò)程

圖2 鋼坯熱送車主要尺寸示意圖

1 使用電磁吊(高溫型極限溫度600 ℃)，裝車溫度600 ℃，運(yùn)行2 h，卸車溫度500 ℃

1.1 提高熱送溫度，降低能量消耗，減少碳排放

裸運(yùn)熱鋼坯到達(dá)的入爐溫度約280 ℃，使用熱裝熱送后入爐溫度500 ℃，溫差220 ℃。采用全自動(dòng)紅鋼坯熱送車后100 萬(wàn)t 鋼節(jié)約的能量計(jì)算如下：

根據(jù)公式N=c×m×T(式中：N 為能量；c 為鋼的比熱容，取480 J/kgK；m 為質(zhì)量；T 為溫差)得出：

N=480×1 000 000 000×220=10 560 000×107J。

從有關(guān)資料查出，1 J=2.77778×10-7kWh，因此噸煤熱能轉(zhuǎn)化成電能為：

N=10 560 000×107×2.77778×10-7=29 333 356.8 kWh。

假設(shè)采用電加熱不計(jì)能量損耗，則每年可節(jié)約用電29 333 356.8 kWh；按電價(jià)1元/ kWh 計(jì)算，則每年節(jié)約成本：29 333 356.8 元，約為2 933 萬(wàn)元。

若節(jié)約1 kWh(度)電可減少CO20.88 kg，則每年可減少碳排放25 813 353.98 kg，約為25 813 t。

1.2 減少鋼坯在爐時(shí)間，減少燒損，提高成材率，減少碳排放

采用“熱裝熱送”后，大大地提高了鋼坯的入爐溫度(500 ℃)，從而減少了鋼坯的在爐時(shí)間，減少燒損，提高成材率。采用“熱裝熱送”后，使用電磁吊成材率提高約0.05%，鋼材與氧化皮的差價(jià)約為3 000 元/t，每年運(yùn)送熱鋼坯100 萬(wàn)t，則提高的成材量為：

1 000 000×0.05%=500 t。

則可創(chuàng)收益：500×3 000=1 500 000 元。

若1 t 鋼約排放2 t CO2，則通過(guò)提高成材率每年可減少碳排放1 000 t。

1.3 增加產(chǎn)量

采用“熱裝熱送”后，大大提高了鋼坯的入爐溫度(500 ℃)，進(jìn)而減少了鋼坯在爐時(shí)間，同時(shí)，機(jī)時(shí)產(chǎn)量也得到相應(yīng)提高。

1.4 經(jīng)濟(jì)效益及減少碳排放額

使用電磁吊，在不考慮產(chǎn)量增加及其他減少工序的情況下，使用“熱裝熱送”后一年可產(chǎn)生3 083 萬(wàn)元的效益，噸鋼產(chǎn)生30 元的效益；減少碳排放26 813 t。

2 使用夾鉗，裝車溫度800～900 ℃，運(yùn)行2 h，卸車溫度700 ～800 ℃

2.1 提高熱送溫度，降低能量消耗，減少碳排放

裸運(yùn)熱鋼坯到達(dá)的入爐溫度約280 ℃，使用“熱裝熱送”后入爐溫度800 ℃，溫差520 ℃。

根據(jù)1.1 中的計(jì)算公式，采用全自動(dòng)紅鋼坯熱送車后100萬(wàn)t 鋼節(jié)約的能量為：

N=480×1 000 000 000×520=24 960 000×107J。

同理，噸煤熱能轉(zhuǎn)化成電能：

N=24 960 000×107×2.77778×10-7=69 333 388.8 kWh。

假設(shè)采用電加熱不計(jì)能量損耗，則每年節(jié)約用電69 333 388.8 kWh，電價(jià)按1元/kWh 計(jì)算，因此每年節(jié)約成本：69 333 388.8 元，約為6 933 萬(wàn)元。

若節(jié)約1 kWh(度)電減少CO20.88 kg，每年可減少碳排放61 013 382.14 kg，約為61 013 t。

2.2 減少鋼坯在爐時(shí)間，減少燒損，提高成材率，減少碳排放

采用熱裝熱送后，大大地提高了鋼坯的入爐溫度(800 ℃)，從而減少鋼坯在爐時(shí)間，減少燒損，提高成材率。采用 “熱裝熱送”后，使用夾鉗的成材率，可提高約0.1%；鋼材與氧化皮的差價(jià)約為3 000 元/t，若每年運(yùn)送熱鋼坯100 萬(wàn)t，則提高的成材量為：

1 000 000×0.1%=1 000 t。

則可創(chuàng)收益：1 000×3 000=3 000 000 元(即300 萬(wàn)元)。

生成1 t 鋼約排放2 t CO2，通過(guò)提高成材率每年減少碳排放2 000 t。

2.3 增加產(chǎn)量

采用熱裝熱送后，大大地提高了鋼坯的入爐溫度(800 ℃)，從而減少了鋼坯的在爐時(shí)間，機(jī)時(shí)產(chǎn)量也得到相應(yīng)的提高。

2.4 經(jīng)濟(jì)效益及減少碳排放額

使用夾鉗吊裝，在不考慮產(chǎn)量增加及其他減少工序的情況下，使用“熱裝熱送”后一年可產(chǎn)生7 233 萬(wàn)元的效益，噸鋼產(chǎn)生72 元的效益；減少碳排放63 013 t。

3 投入車輛數(shù)量

按照年產(chǎn)100 萬(wàn) t，每車運(yùn)輸70 t，周期運(yùn)行2 h 計(jì)算：

1 000 000÷365÷(24÷2)÷70=3.3 輛。

周期內(nèi)單車裝車30 min、運(yùn)輸1 h、卸車30 min，周期運(yùn)行2 h；連續(xù)作業(yè)，需要4 輛車運(yùn)行。

考慮檢修、加油、保養(yǎng)、倒班等因素備用2 輛，總共需要6 輛車，來(lái)滿足年產(chǎn)100 萬(wàn) t 的需求。

國(guó)Ⅵ排放牽引車每輛價(jià)格約70 萬(wàn)元，則投入400 多萬(wàn)元可每年產(chǎn)生7 200 多萬(wàn)元的效益并減少碳排放6.3 萬(wàn)t。

4 小結(jié)

采用全自動(dòng)鋼坯熱送車進(jìn)行鋼坯(含不銹鋼、鋁錠、鋼管坯)熱裝熱送，不僅可以為冶金企業(yè)創(chuàng)造巨大的綜合經(jīng)濟(jì)效益，為社會(huì)節(jié)約大量的能源，為企業(yè)節(jié)約大量的成本，還減少了環(huán)境污染，減少了碳排放，是盡快實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的有力措施。新型全自動(dòng)鋼坯熱送車作為筆者所在公司的專利產(chǎn)品，10 幾年來(lái)已經(jīng)為國(guó)內(nèi)冶金行業(yè)提供200 余輛。目前車輛運(yùn)行穩(wěn)定，保溫效果良好，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益。

(注：本文作者單位，濟(jì)南薩博特種汽車有限公司。)

知識(shí)之窗

柴 油 結(jié) 蠟， 愛 車“ 趴 窩” 怎 么 辦？

柴油結(jié)蠟，是卡友“征途中”或多或少都遇見過(guò)的“疑難雜癥” 之一。一旦出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象，將會(huì)對(duì)行駛車輛造成重大影響：輕則動(dòng)力不足，重則直接熄火。而且，清除蠟狀物傷神又費(fèi)力，到底應(yīng)該怎么預(yù)防和解決這個(gè)惱人的情況呢？

1.為什么會(huì)出現(xiàn)結(jié)蠟？

常見的柴油結(jié)蠟有2 種：一種是油低溫導(dǎo)致的結(jié)蠟，另一種則是由柴油品質(zhì)欠佳引發(fā)。

（1）低溫導(dǎo)致的結(jié)蠟：柴油中含有一定量的蠟(即正構(gòu)烷烴)，當(dāng)溫度降低時(shí)，這些蠟會(huì)逐漸析出，并形成蠟晶。通常，柴油中的正構(gòu)烷烴含量約為15%～30%，當(dāng)0.5%～2.0%的石蠟析出時(shí)，就可導(dǎo)致柴油凝固(即結(jié)蠟)，此時(shí)的結(jié)蠟為正?，F(xiàn)象。

（2）柴油品質(zhì)欠佳導(dǎo)致的結(jié)蠟：正規(guī)柴油為原油冶煉而來(lái)，在柴油生產(chǎn)的過(guò)程中，會(huì)嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)來(lái)使用添加劑。而非正規(guī)柴油(“小油”)，為降低成本，大部分使用廢塑料、廢輪胎及廢機(jī)油來(lái)冶煉，為了讓顏色和氣味更像正規(guī)柴油，會(huì)過(guò)量使用添加劑。這些“來(lái)歷不明”的雜質(zhì)，會(huì)被濾清器過(guò)濾，久而久之在濾芯表面形成一層“糊狀物”，就是所謂的“油蠟”。該形式的結(jié)蠟為非正常現(xiàn)象，即使是在高溫狀態(tài)下(30 ℃左右)也依然存在。

2.結(jié)蠟會(huì)造成什么樣的影響？

柴油結(jié)蠟主要會(huì)造成低壓管路堵塞，導(dǎo)致供油無(wú)力。

正常結(jié)蠟現(xiàn)象(即低溫造成柴油中的石蠟析出)會(huì)使柴油凝固，流動(dòng)性變差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)氯麄€(gè)低壓管路(油箱到低壓泵)。

非正常結(jié)蠟現(xiàn)象(濾清器過(guò)濾掉非正規(guī)柴油的雜質(zhì))會(huì)在濾芯表面形成一層糊狀物，導(dǎo)致濾清器阻力迅速上升，最終會(huì)引發(fā)濾清器阻力過(guò)大，從而導(dǎo)致供油無(wú)力。車輛出現(xiàn)行駛無(wú)力、動(dòng)力不足的情況，堵塞嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)斐勺詣?dòng)熄火，無(wú)法著車。

3.該如何應(yīng)對(duì)柴油結(jié)蠟現(xiàn)象？

正常結(jié)蠟現(xiàn)象，是由環(huán)境低溫造成的，因此可以用開水解凍，將管路內(nèi)和濾清器內(nèi)的凝固柴油融化成液體。但切記不要使用明火來(lái)烘烤油箱及濾清器。解凍后，為了避免再次結(jié)蠟，需切換到正確標(biāo)號(hào)的柴油。對(duì)于非正常結(jié)蠟，若濾芯被糊住，需要更換新的濾芯，并且要將油箱內(nèi)柴油更換為正規(guī)柴油。

4.預(yù)防結(jié)蠟有哪些招數(shù)?

第一，根據(jù)不同的環(huán)境溫度，使用正確標(biāo)號(hào)的柴油。

第二，正確使用主副油箱。停車前，需要將油箱切換到裝有正確標(biāo)號(hào)的柴油，并行使3～5 km，待整個(gè)低壓管路和燃油系統(tǒng)內(nèi)全部都是正確標(biāo)號(hào)的柴油后再熄火停車。

第三，隨時(shí)關(guān)注路程中的天氣變化，避免出現(xiàn)溫度驟降導(dǎo)致柴油結(jié)蠟。

第四，使用正規(guī)柴油，避免使用低成本的煉油。

柴油結(jié)蠟雖然不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及整車造成物理性損壞，但對(duì)正常行駛會(huì)造成嚴(yán)重影響。根據(jù)環(huán)境溫度選擇標(biāo)號(hào)正確的正規(guī)柴油是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

(康明斯)