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助力城鎮(zhèn)供熱行業(yè)低碳發(fā)展,鋼鐵行業(yè)能做些啥?

   2021-11-10 中國冶金報223

  在碳達峰、碳中和的剛性約束下,屬于“三高一低”行業(yè)的城鎮(zhèn)供熱行業(yè),節(jié)能降碳任務艱巨。助力城鎮(zhèn)供熱行業(yè)低碳發(fā)展,鋼鐵行業(yè)大有可為。

  一是利用鋼鐵余熱等資源為所在地供熱,助力供熱行業(yè)低碳發(fā)展。鋼鐵企業(yè)具有余熱、余能等資源優(yōu)勢,以鋼廠為熱源廠助力所在地供熱行業(yè)低碳發(fā)展,具有天然優(yōu)勢。目前,不少鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)煤氣、蒸汽等能源回收利用,在節(jié)能降耗的同時,為當?shù)鼐用窆┡@纾蹭摰挠酂崤窆こ蹋瑢掕F高爐水淬工藝中的放散蒸汽和沖渣水余熱回收利用后,通過安陽市政供熱管網(wǎng)輸送到安陽市26個小區(qū)近3萬戶居民家中;沙鋼建設了40多公里長的蒸汽管道,對周邊工、商業(yè)用戶進行集中供熱,年供應蒸汽50萬噸,減少社會鍋爐用煤,實現(xiàn)節(jié)能減排;山西省呂梁市中陽鋼鐵公司充分利用高爐沖渣水、燒結(jié)、轉(zhuǎn)爐煉鋼等生產(chǎn)工序的余熱,接入中陽縣城集中供熱設施,增加了集中供熱面積,淘汰了數(shù)百臺采暖燃煤小鍋爐,使企業(yè)綠色發(fā)展的效益從內(nèi)部延伸到社會;等等。

  二是提升鋼管產(chǎn)品質(zhì)量,尤其是鋼管內(nèi)壁耐高溫、抗腐蝕性能,延長使用壽命助供熱行業(yè)低碳發(fā)展。

  建設城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)需要大量的鋼管,因此,提高鋼管產(chǎn)品質(zhì)量,延長使用壽命,對于低碳發(fā)展也意義重大。

  先通過兩組數(shù)據(jù)了解一下城鎮(zhèn)供熱管道的基本情況。一是城鎮(zhèn)供熱管道基本參數(shù):一般設計最高供水溫度為130攝氏度,實際供水溫度一般低于120攝氏度;供水壓力一般設計最高為4兆帕,實際供水壓力一般小于3.5兆帕。水質(zhì)為處理后的軟化水,水流速為1米/秒~3米/秒。二是季節(jié)性運行:供熱期間,鋼管內(nèi)充滿了熱水,每年最長達150天;非供熱期間,鋼管內(nèi)壁與大氣接觸。

  在這兩個期間,供熱管道工作管(鋼管)的腐蝕機理是不同的。

  一是在供熱期間。水溫是鋼管內(nèi)壁腐蝕的重要因素,溫度越高,溶解氧含量越高,從而腐蝕速度越快。數(shù)據(jù)表明,水溫每提高10攝氏度,腐蝕速度加快1倍。同時,供熱期間鋼管內(nèi)充滿了水,軟化水的含氧量受到控制,因氧化導致的碳鋼腐蝕率也降低了。此時鋼管內(nèi)壁腐蝕的因素主要來自介質(zhì)沖刷腐蝕和鋼管基材引起的電化學腐蝕。

  二是在非供熱期間。鋼管內(nèi)充滿了空氣,內(nèi)壁氧濃度高,腐蝕速度加快。因為停止供熱時,管道內(nèi)的流動氧使鋼管內(nèi)壁形成水膜和大量的水滴,產(chǎn)生大量活躍的腐蝕電池反應。

  這表明,城鎮(zhèn)供熱老舊管道失效的主要原因在于內(nèi)壁腐蝕嚴重,鋼管內(nèi)壁粗糙度提高,同時腐蝕產(chǎn)生的沉淀物使水質(zhì)受到污染,又加速了腐蝕。于是工作管(鋼管)壁厚變薄,致使鋼管失效乃至爆裂,溢出高溫水造成事故。

  那么,供熱鋼管如何防腐呢?以前供熱鋼管內(nèi)壁一般都未做防腐保護,老舊熱力管網(wǎng)因內(nèi)壁腐蝕嚴重便需要更新或改造。從全球來看,大量修復舊管道的工程廣泛采用非開挖方式——通過在舊管道中拉入一根柔性的全塑料管,我國燃氣管工程也采用這種方法。2020年8月份,北京熱力集團在為北京市朝陽區(qū)望京花園西區(qū)一個老舊小區(qū)改造熱力舊管道時,因為工期短、環(huán)境復雜,而采用了非開挖方法,即所謂“翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯”技術,以一種復合纖維增強的軟管做載體,浸漬環(huán)氧樹脂或不飽和樹脂后,用壓縮空氣做動力,將軟管緊貼在舊管內(nèi)壁,固化后在舊管內(nèi)形成整體性強的防腐蝕內(nèi)壁層。這種“翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯”技術體現(xiàn)了低碳化。

  國內(nèi)有多家科研機構(gòu)開發(fā)出耐高溫、內(nèi)防腐涂料及熱力鋼管的內(nèi)壁防腐制造新工藝,從而有了耐高溫、內(nèi)防腐的熱力管道。耐高溫、內(nèi)防腐涂料是以環(huán)氧改性的耐高溫酚醛樹脂為主要成膜基料,加入不同比例的耐熱顏填料、環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、耐熱有機硅、特種添加劑等制備而成。防腐制造新工藝主要采用噴涂、成膜及固化工藝制成耐高溫防腐涂層,應用于熱力管道,最高運行溫度實現(xiàn)了從80攝氏度到130攝氏度的突破,延長了使用壽命,現(xiàn)場應用效果良好。

  從以上分析可知,城鎮(zhèn)供熱行業(yè)實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型,需要延長供熱管道的全生命周期(包括供熱期間和非供熱期間),其關鍵在于提高熱力管道耐高溫、內(nèi)防腐的性能。這對鋼管行業(yè)提出了更高要求,同時也給鋼管行業(yè)帶來了機遇。



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