冶金用全自動鋼坯熱送車的經濟效益和降低碳排放效果分析

劉琨偉 李小清

2020 年底召開的中央經濟工作會議，將“做好碳達峰、碳中和工作”列為2021 年度8 大重點任務之一。碳達峰、碳中和政策出臺意義重大，對企業未來影響是致命性的、長遠性的。

冶金行業作為溫室氣體重點排放單位，如何實現碳達峰、碳中和將成為事關企業生死存亡的重大課題。比如，鋼坯生產運送過程中，若能減少其間的熱損耗，即可減少冶金生產過程中的碳排放并提高效益。鋼坯熱送車作為鋼坯生產運送過程的新型載具，具有許多優勢。

為了實現減碳目標和提高綜合效益，濟南薩博特種汽車有限公司設計了一種專用車輛——新型全自動鋼坯熱送車，其目的是實現熱鋼坯的“熱裝熱送”，提高鋼坯的裝爐溫度，以期降低燃料消耗，縮短鋼坯加熱時間，實現火焰清理高效生產，縮短交貨周期，降低機清能耗及燒嘴消耗，從而提高軋機的生產能力，進而提高產品質量，增強產品的市場競爭力，提高綜合經濟效益，并降低碳排放。筆者以年產量100 萬t 鑄坯全部由“裸運”轉為“熱裝熱送”為例，對使用電磁吊和夾鉗2 種吊裝方式分別計算產生的效益和降低的碳排放額，如下。

圖1 鋼坯熱送車閉合、打開貨倉狀態以及裝車、卸車過程

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

裸運熱鋼坯到達的入爐溫度約280 ℃，使用熱裝熱送后入爐溫度500 ℃，溫差220 ℃。采用全自動紅鋼坯熱送車后100 萬t 鋼節約的能量計算如下：

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

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

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

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

假設采用電加熱不計能量損耗，則每年可節約用電29 333 356.8 kWh；按電價1元/ kWh 計算，則每年節約成本：29 333 356.8 元，約為2 933 萬元。

若節約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約為3 000 元/t，每年運送熱鋼坯100 萬t，則提高的成材量為：

1 000 000×0.05%=500 t。

則可創收益：500×3 000=1 500 000 元。

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

1.3 增加產量

采用“熱裝熱送”后，大大提高了鋼坯的入爐溫度(500 ℃)，進而減少了鋼坯在爐時間，同時，機時產量也得到相應提高。

1.4 經濟效益及減少碳排放額

使用電磁吊，在不考慮產量增加及其他減少工序的情況下，使用“熱裝熱送”后一年可產生3 083 萬元的效益，噸鋼產生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

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

根據1.1 中的計算公式，采用全自動紅鋼坯熱送車后100萬t 鋼節約的能量為：

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

同理，噸煤熱能轉化成電能：

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

假設采用電加熱不計能量損耗，則每年節約用電69 333 388.8 kWh，電價按1元/kWh 計算，因此每年節約成本：69 333 388.8 元，約為6 933 萬元。

若節約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約為3 000 元/t，若每年運送熱鋼坯100 萬t，則提高的成材量為：

1 000 000×0.1%=1 000 t。

則可創收益：1 000×3 000=3 000 000 元(即300 萬元)。

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

2.3 增加產量

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間，機時產量也得到相應的提高。

2.4 經濟效益及減少碳排放額

使用夾鉗吊裝，在不考慮產量增加及其他減少工序的情況下，使用“熱裝熱送”后一年可產生7 233 萬元的效益，噸鋼產生72 元的效益；減少碳排放63 013 t。

3 投入車輛數量

按照年產100 萬 t，每車運輸70 t，周期運行2 h 計算：

1 000 000÷365÷(24÷2)÷70=3.3 輛。

周期內單車裝車30 min、運輸1 h、卸車30 min，周期運行2 h；連續作業，需要4 輛車運行。

考慮檢修、加油、保養、倒班等因素備用2 輛，總共需要6 輛車，來滿足年產100 萬 t 的需求。

國Ⅵ排放牽引車每輛價格約70 萬元，則投入400 多萬元可每年產生7 200 多萬元的效益并減少碳排放6.3 萬t。

4 小結

采用全自動鋼坯熱送車進行鋼坯(含不銹鋼、鋁錠、鋼管坯)熱裝熱送，不僅可以為冶金企業創造巨大的綜合經濟效益，為社會節約大量的能源，為企業節約大量的成本，還減少了環境污染，減少了碳排放，是盡快實現“碳達峰、碳中和”的有力措施。新型全自動鋼坯熱送車作為筆者所在公司的專利產品，10 幾年來已經為國內冶金行業提供200 余輛。目前車輛運行穩定，保溫效果良好，產生了巨大的社會效益。

(注：本文作者單位，濟南薩博特種汽車有限公司。)

知識之窗

柴 油 結 蠟， 愛 車“ 趴 窩” 怎 么 辦？

柴油結蠟，是卡友“征途中”或多或少都遇見過的“疑難雜癥” 之一。一旦出現結蠟現象，將會對行駛車輛造成重大影響：輕則動力不足，重則直接熄火。而且，清除蠟狀物傷神又費力，到底應該怎么預防和解決這個惱人的情況呢？

1.為什么會出現結蠟？

常見的柴油結蠟有2 種：一種是油低溫導致的結蠟，另一種則是由柴油品質欠佳引發。

（1）低溫導致的結蠟：柴油中含有一定量的蠟(即正構烷烴)，當溫度降低時，這些蠟會逐漸析出，并形成蠟晶。通常，柴油中的正構烷烴含量約為15%～30%，當0.5%～2.0%的石蠟析出時，就可導致柴油凝固(即結蠟)，此時的結蠟為正常現象。

（2）柴油品質欠佳導致的結蠟：正規柴油為原油冶煉而來，在柴油生產的過程中，會嚴格按照國標來使用添加劑。而非正規柴油(“小油”)，為降低成本，大部分使用廢塑料、廢輪胎及廢機油來冶煉，為了讓顏色和氣味更像正規柴油，會過量使用添加劑。這些“來歷不明”的雜質，會被濾清器過濾，久而久之在濾芯表面形成一層“糊狀物”，就是所謂的“油蠟”。該形式的結蠟為非正常現象，即使是在高溫狀態下(30 ℃左右)也依然存在。

2.結蠟會造成什么樣的影響？

柴油結蠟主要會造成低壓管路堵塞，導致供油無力。

正常結蠟現象(即低溫造成柴油中的石蠟析出)會使柴油凝固，流動性變差，嚴重時甚至會堵塞整個低壓管路(油箱到低壓泵)。

非正常結蠟現象(濾清器過濾掉非正規柴油的雜質)會在濾芯表面形成一層糊狀物，導致濾清器阻力迅速上升，最終會引發濾清器阻力過大，從而導致供油無力。車輛出現行駛無力、動力不足的情況，堵塞嚴重時，甚至會造成自動熄火，無法著車。

3.該如何應對柴油結蠟現象？

正常結蠟現象，是由環境低溫造成的，因此可以用開水解凍，將管路內和濾清器內的凝固柴油融化成液體。但切記不要使用明火來烘烤油箱及濾清器。解凍后，為了避免再次結蠟，需切換到正確標號的柴油。對于非正常結蠟，若濾芯被糊住，需要更換新的濾芯，并且要將油箱內柴油更換為正規柴油。

4.預防結蠟有哪些招數?

第一，根據不同的環境溫度，使用正確標號的柴油。

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號的柴油，并行使3～5 km，待整個低壓管路和燃油系統內全部都是正確標號的柴油后再熄火停車。

第三，隨時關注路程中的天氣變化，避免出現溫度驟降導致柴油結蠟。

第四，使用正規柴油，避免使用低成本的煉油。

柴油結蠟雖然不會對發動機及整車造成物理性損壞，但對正常行駛會造成嚴重影響。根據環境溫度選擇標號正確的正規柴油是解決問題的關鍵。

(康明斯)