劉峰
位于加拿大安大略省蘇圣瑪麗的阿爾戈馬鋼鐵公司(Algoma),是加拿大重要的鋼鐵生產(chǎn)商。該公司成立于1901年,作為傳統(tǒng)長(zhǎng)流程鋼鐵企業(yè),長(zhǎng)期依賴高碳排放的“高爐—焦化”工藝。這不僅產(chǎn)生了大量溫室氣體,其生產(chǎn)過(guò)程中排放的顆粒物、酚類(lèi)、苯系物、多環(huán)芳烴等空氣污染物,部分指標(biāo)甚至曾超過(guò)當(dāng)?shù)卣拗怠?/div>
為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的低碳轉(zhuǎn)型和環(huán)保挑戰(zhàn),阿爾戈馬鋼鐵公司采用“源頭降碳”策略,即以電弧爐短流程取代“高爐—轉(zhuǎn)爐”長(zhǎng)流程,并決定建造2座以廢鋼為主要原料的電弧爐生產(chǎn)鋼水。該項(xiàng)目不僅是阿爾戈馬鋼鐵公司自成立以來(lái)最大的建造項(xiàng)目,也是近年來(lái)加拿大鋼鐵行業(yè)推進(jìn)的重點(diǎn)降碳項(xiàng)目??紤]到在建造過(guò)程中對(duì)現(xiàn)有鋼鐵生產(chǎn)的影響,新建電爐車(chē)間緊挨現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐煉鋼廠。該項(xiàng)目于2021年11月份破土動(dòng)工,并在2025年7月份順利完成第1座電爐的熱試車(chē),成功實(shí)現(xiàn)了電爐鋼生產(chǎn)。阿爾戈馬鋼鐵公司將其所生產(chǎn)的電爐鋼品牌命名為“Volta?”。其新建的雙工位真空吹氧降碳精煉爐能夠滿足清潔高品位鋼的生產(chǎn),保證“Volta?”與原長(zhǎng)流程所生產(chǎn)的鋼水相比質(zhì)量相當(dāng),據(jù)測(cè)算,在2座電爐完全取代原有的“焦化—高爐—轉(zhuǎn)爐”系統(tǒng)后,年碳排放將減少300萬(wàn)噸(相當(dāng)于100萬(wàn)輛油車(chē)一年的碳排放),從而實(shí)現(xiàn)70%的碳減排。此外,配套的相關(guān)環(huán)保設(shè)施包括廢氣處理、水處理、廠房密閉設(shè)施等也能夠顯著降低其他污染物的排放水平,如顆粒物、酚、苯系物、多環(huán)芳烴、二氧化硫和氮氧化物,從而達(dá)到當(dāng)?shù)卣呐欧疟O(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。
在鋼鐵產(chǎn)能方面,2座電爐完全投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)后,鋼水產(chǎn)量將從之前的280萬(wàn)噸增加至370萬(wàn)噸,這將實(shí)現(xiàn)與下游工藝包括連鑄和軋制的設(shè)計(jì)產(chǎn)能更為匹配的目的,以更好地滿足市場(chǎng)需求。與此同時(shí),電爐短流程操作更為靈活,因此對(duì)市場(chǎng)需求變動(dòng)的應(yīng)變能力更強(qiáng)。
阿爾戈馬鋼鐵公司的電爐項(xiàng)目總投資約為8.7億加元(約合6.31億美元),其中加拿大政府提供了部分資金作為低碳轉(zhuǎn)型資助,約4.2億加元(約合3.05億美元)。這一項(xiàng)目不僅為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造了數(shù)千個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì),還助力阿爾戈馬鋼鐵公司成為加拿大“最綠色”的板材生產(chǎn)商。隨著安大略省的電網(wǎng)排放強(qiáng)度進(jìn)一步降低,阿爾戈馬鋼鐵公司的鋼鐵生產(chǎn)將更“綠”,從而實(shí)現(xiàn)“2050年運(yùn)營(yíng)碳中和”的目標(biāo)。
阿爾戈馬鋼鐵公司新建的2座電爐(AC)由達(dá)涅利設(shè)計(jì),采用DIGIMELTER?數(shù)字化電爐技術(shù)。該技術(shù)將供電系統(tǒng)(Q-One)、智能化系統(tǒng)(Q-Melt)和環(huán)保系統(tǒng)(Eco-Pro)的設(shè)備巧妙地結(jié)合在一起,顯著降低了運(yùn)營(yíng)成本,減小了對(duì)環(huán)境的影響,所需原料也有高度靈活性。該工藝采用實(shí)時(shí)電弧控制,而Q-One體系內(nèi)的數(shù)字化清潔供電系統(tǒng)能夠提供較高的功率和極低的電網(wǎng)閃變。由于每個(gè)電極的電弧電流、電壓和頻率都獨(dú)立控制,能夠?qū)崿F(xiàn)前所未有的高功率傳輸。Q-Melt智能控制系統(tǒng)通過(guò)使用“Q-Reg+”電極調(diào)節(jié)器、“EVO”煙氣分析和“Melt-Model”熔煉模型自適應(yīng)優(yōu)化系統(tǒng),使電爐冶煉過(guò)程以穩(wěn)定和自適應(yīng)的方式自動(dòng)運(yùn)行。DIGIMELTER?采用“零料籃”概念,能夠?qū)崿F(xiàn)水平預(yù)熱連續(xù)加料以及從爐蓋連續(xù)加入直接還原鐵和生鐵。Eco-Pro氣密性設(shè)計(jì)旨在將污染物排放降至最低,與具有相同原料組合的傳統(tǒng)電弧爐相比,DIGIMELTER?Eco-Pro數(shù)字化冶煉電爐的氣密性設(shè)計(jì)將二氧化碳的直接排放量減少50%以上,二氧化碳的總排放量也能減少25%以上。DIGIMELTER?數(shù)字化冶煉電爐技術(shù)是達(dá)涅利新推出的現(xiàn)代、清潔、有競(jìng)爭(zhēng)力、可持續(xù)的綠色煉鋼解決方案,被市場(chǎng)公認(rèn)為電弧爐煉鋼熔煉廢鋼和直接還原鐵的創(chuàng)新技術(shù)。
然而,該項(xiàng)目進(jìn)一步推進(jìn)也面臨關(guān)鍵挑戰(zhàn),即巨大的電力需求與短缺的廢鋼資源。截至目前,阿爾戈馬鋼鐵公司的電弧爐項(xiàng)目深入推進(jìn)的最大阻礙為缺乏可靠、充足的清潔電力來(lái)源。該項(xiàng)目建成后,2座電弧爐同時(shí)運(yùn)行的總功率將達(dá)到300兆瓦,這將使阿爾戈馬鋼鐵公司成為加拿大安大略省最大的耗電企業(yè)之一。這揭示了其日后配套電力基礎(chǔ)設(shè)施(如綠色能源和核能)建設(shè)的緊迫性。目前,阿爾戈馬鋼鐵公司宣稱(chēng)能夠從加拿大電網(wǎng)獲得260兆瓦的電力,并聲稱(chēng)到2028年獲批額外的相關(guān)電力設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。
阿爾戈馬鋼鐵公司推進(jìn)綠色轉(zhuǎn)型還面臨著廢鋼資源方面的挑戰(zhàn)。由于電弧爐工藝需要大量的廢鋼,在廢鋼資源日益緊張的情況下,電弧爐操作不可避免地需要使用直接還原鐵或生鐵,這將增加“范圍3”的碳排放。不過(guò),阿爾戈馬鋼鐵公司已與其合作伙伴形成了合資企業(yè),該合資企業(yè)負(fù)責(zé)廢鋼的采購(gòu)、管理,并配備了現(xiàn)金自動(dòng)化系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)廢鋼的自動(dòng)化管理、分類(lèi)以及加料。
阿爾戈馬鋼鐵公司的低碳轉(zhuǎn)型路徑清晰——從傳統(tǒng)的“高爐—轉(zhuǎn)爐”長(zhǎng)流程,轉(zhuǎn)向以廢鋼為核心的電爐短流程。其轉(zhuǎn)型的初步成功,不僅得益于加拿大政府的有力資金支持,還在于其在關(guān)鍵技術(shù)(DIGIMELTER?)、電力保障布局以及廢鋼資源管理等方面進(jìn)行的周密規(guī)劃和大量投入,為全球鋼鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供了重要實(shí)踐參考。
《中國(guó)冶金報(bào)》(2025年08月08日 02版二版)
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編輯:宋玉錚
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