冶金用全自动钢坯热送车的经济效益和降低碳排放效果分析

刘琨伟 李小清

2020 年底召开的中央经济工作会议，将“做好碳达峰、碳中和工作”列为2021 年度8 大重点任务之一。碳达峰、碳中和政策出台意义重大，对企业未来影响是致命性的、长远性的。

冶金行业作为温室气体重点排放单位，如何实现碳达峰、碳中和将成为事关企业生死存亡的重大课题。比如，钢坯生产运送过程中，若能减少其间的热损耗，即可减少冶金生产过程中的碳排放并提高效益。钢坯热送车作为钢坯生产运送过程的新型载具，具有许多优势。

为了实现减碳目标和提高综合效益，济南萨博特种汽车有限公司设计了一种专用车辆——新型全自动钢坯热送车，其目的是实现热钢坯的“热装热送”，提高钢坯的装炉温度，以期降低燃料消耗，缩短钢坯加热时间，实现火焰清理高效生产，缩短交货周期，降低机清能耗及烧嘴消耗，从而提高轧机的生产能力，进而提高产品质量，增强产品的市场竞争力，提高综合经济效益，并降低碳排放。笔者以年产量100 万t 铸坯全部由“裸运”转为“热装热送”为例，对使用电磁吊和夹钳2 种吊装方式分别计算产生的效益和降低的碳排放额，如下。

图1 钢坯热送车闭合、打开货仓状态以及装车、卸车过程

图2 钢坯热送车主要尺寸示意图

1 使用电磁吊(高温型极限温度600 ℃)，装车温度600 ℃，运行2 h，卸车温度500 ℃

1.1 提高热送温度，降低能量消耗，减少碳排放

裸运热钢坯到达的入炉温度约280 ℃，使用热装热送后入炉温度500 ℃，温差220 ℃。采用全自动红钢坯热送车后100 万t 钢节约的能量计算如下：

根据公式N=c×m×T(式中：N 为能量；c 为钢的比热容，取480 J/kgK；m 为质量；T 为温差)得出：

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

从有关资料查出，1 J=2.77778×10-7kWh，因此吨煤热能转化成电能为：

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

假设采用电加热不计能量损耗，则每年可节约用电29 333 356.8 kWh；按电价1元/ kWh 计算，则每年节约成本：29 333 356.8 元，约为2 933 万元。

若节约1 kWh(度)电可减少CO20.88 kg，则每年可减少碳排放25 813 353.98 kg，约为25 813 t。

1.2 减少钢坯在炉时间，减少烧损，提高成材率，减少碳排放

采用“热装热送”后，大大地提高了钢坯的入炉温度(500 ℃)，从而减少了钢坯的在炉时间，减少烧损，提高成材率。采用“热装热送”后，使用电磁吊成材率提高约0.05%，钢材与氧化皮的差价约为3 000 元/t，每年运送热钢坯100 万t，则提高的成材量为：

1 000 000×0.05%=500 t。

则可创收益：500×3 000=1 500 000 元。

若1 t 钢约排放2 t CO2，则通过提高成材率每年可减少碳排放1 000 t。

1.3 增加产量

采用“热装热送”后，大大提高了钢坯的入炉温度(500 ℃)，进而减少了钢坯在炉时间，同时，机时产量也得到相应提高。

1.4 经济效益及减少碳排放额

使用电磁吊，在不考虑产量增加及其他减少工序的情况下，使用“热装热送”后一年可产生3 083 万元的效益，吨钢产生30 元的效益；减少碳排放26 813 t。

2 使用夹钳，装车温度800～900 ℃，运行2 h，卸车温度700 ～800 ℃

2.1 提高热送温度，降低能量消耗，减少碳排放

裸运热钢坯到达的入炉温度约280 ℃，使用“热装热送”后入炉温度800 ℃，温差520 ℃。

根据1.1 中的计算公式，采用全自动红钢坯热送车后100万t 钢节约的能量为：

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

同理，吨煤热能转化成电能：

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

假设采用电加热不计能量损耗，则每年节约用电69 333 388.8 kWh，电价按1元/kWh 计算，因此每年节约成本：69 333 388.8 元，约为6 933 万元。

若节约1 kWh(度)电减少CO20.88 kg，每年可减少碳排放61 013 382.14 kg，约为61 013 t。

2.2 减少钢坯在炉时间，减少烧损，提高成材率，减少碳排放

采用热装热送后，大大地提高了钢坯的入炉温度(800 ℃)，从而减少钢坯在炉时间，减少烧损，提高成材率。采用 “热装热送”后，使用夹钳的成材率，可提高约0.1%；钢材与氧化皮的差价约为3 000 元/t，若每年运送热钢坯100 万t，则提高的成材量为：

1 000 000×0.1%=1 000 t。

则可创收益：1 000×3 000=3 000 000 元(即300 万元)。

生成1 t 钢约排放2 t CO2，通过提高成材率每年减少碳排放2 000 t。

2.3 增加产量

采用热装热送后，大大地提高了钢坯的入炉温度(800 ℃)，从而减少了钢坯的在炉时间，机时产量也得到相应的提高。

2.4 经济效益及减少碳排放额

使用夹钳吊装，在不考虑产量增加及其他减少工序的情况下，使用“热装热送”后一年可产生7 233 万元的效益，吨钢产生72 元的效益；减少碳排放63 013 t。

3 投入车辆数量

按照年产100 万 t，每车运输70 t，周期运行2 h 计算：

1 000 000÷365÷(24÷2)÷70=3.3 辆。

周期内单车装车30 min、运输1 h、卸车30 min，周期运行2 h；连续作业，需要4 辆车运行。

考虑检修、加油、保养、倒班等因素备用2 辆，总共需要6 辆车，来满足年产100 万 t 的需求。

国Ⅵ排放牵引车每辆价格约70 万元，则投入400 多万元可每年产生7 200 多万元的效益并减少碳排放6.3 万t。

4 小结

采用全自动钢坯热送车进行钢坯(含不锈钢、铝锭、钢管坯)热装热送，不仅可以为冶金企业创造巨大的综合经济效益，为社会节约大量的能源，为企业节约大量的成本，还减少了环境污染，减少了碳排放，是尽快实现“碳达峰、碳中和”的有力措施。新型全自动钢坯热送车作为笔者所在公司的专利产品，10 几年来已经为国内冶金行业提供200 余辆。目前车辆运行稳定，保温效果良好，产生了巨大的社会效益。

(注：本文作者单位，济南萨博特种汽车有限公司。)

知识之窗

柴 油 结 蜡， 爱 车“ 趴 窝” 怎 么 办？

柴油结蜡，是卡友“征途中”或多或少都遇见过的“疑难杂症” 之一。一旦出现结蜡现象，将会对行驶车辆造成重大影响：轻则动力不足，重则直接熄火。而且，清除蜡状物伤神又费力，到底应该怎么预防和解决这个恼人的情况呢？

1.为什么会出现结蜡？

常见的柴油结蜡有2 种：一种是油低温导致的结蜡，另一种则是由柴油品质欠佳引发。

（1）低温导致的结蜡：柴油中含有一定量的蜡(即正构烷烃)，当温度降低时，这些蜡会逐渐析出，并形成蜡晶。通常，柴油中的正构烷烃含量约为15%～30%，当0.5%～2.0%的石蜡析出时，就可导致柴油凝固(即结蜡)，此时的结蜡为正常现象。

（2）柴油品质欠佳导致的结蜡：正规柴油为原油冶炼而来，在柴油生产的过程中，会严格按照国标来使用添加剂。而非正规柴油(“小油”)，为降低成本，大部分使用废塑料、废轮胎及废机油来冶炼，为了让颜色和气味更像正规柴油，会过量使用添加剂。这些“来历不明”的杂质，会被滤清器过滤，久而久之在滤芯表面形成一层“糊状物”，就是所谓的“油蜡”。该形式的结蜡为非正常现象，即使是在高温状态下(30 ℃左右)也依然存在。

2.结蜡会造成什么样的影响？

柴油结蜡主要会造成低压管路堵塞，导致供油无力。

正常结蜡现象(即低温造成柴油中的石蜡析出)会使柴油凝固，流动性变差，严重时甚至会堵塞整个低压管路(油箱到低压泵)。

非正常结蜡现象(滤清器过滤掉非正规柴油的杂质)会在滤芯表面形成一层糊状物，导致滤清器阻力迅速上升，最终会引发滤清器阻力过大，从而导致供油无力。车辆出现行驶无力、动力不足的情况，堵塞严重时，甚至会造成自动熄火，无法着车。

3.该如何应对柴油结蜡现象？

正常结蜡现象，是由环境低温造成的，因此可以用开水解冻，将管路内和滤清器内的凝固柴油融化成液体。但切记不要使用明火来烘烤油箱及滤清器。解冻后，为了避免再次结蜡，需切换到正确标号的柴油。对于非正常结蜡，若滤芯被糊住，需要更换新的滤芯，并且要将油箱内柴油更换为正规柴油。

4.预防结蜡有哪些招数?

第一，根据不同的环境温度，使用正确标号的柴油。

第二，正确使用主副油箱。停车前，需要将油箱切换到装有正确标号的柴油，并行使3～5 km，待整个低压管路和燃油系统内全部都是正确标号的柴油后再熄火停车。

第三，随时关注路程中的天气变化，避免出现温度骤降导致柴油结蜡。

第四，使用正规柴油，避免使用低成本的炼油。

柴油结蜡虽然不会对发动机及整车造成物理性损坏，但对正常行驶会造成严重影响。根据环境温度选择标号正确的正规柴油是解决问题的关键。

(康明斯)