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    助力城鎮供熱行業低碳發展,鋼鐵行業能做些啥?

    2021-11-10 10:09:00

    彭在美

      在碳達峰、碳中和的剛性約束下,屬于“三高一低”行業的城鎮供熱行業,節能降碳任務艱巨。助力城鎮供熱行業低碳發展,鋼鐵行業大有可為。
      一是利用鋼鐵余熱等資源為所在地供熱,助力供熱行業低碳發展。鋼鐵企業具有余熱、余能等資源優勢,以鋼廠為熱源廠助力所在地供熱行業低碳發展,具有天然優勢。目前,不少鋼鐵企業實現煤氣、蒸汽等能源回收利用,在節能降耗的同時,為當地居民供暖。例如,安鋼的余熱暖民工程,將煉鐵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輸送到安陽市26個小區近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,實現節能減排;山西省呂梁市中陽鋼鐵公司充分利用高爐沖渣水、燒結、轉爐煉鋼等生產工序的余熱,接入中陽縣城集中供熱設施,增加了集中供熱面積,淘汰了數百臺采暖燃煤小鍋爐,使企業綠色發展的效益從內部延伸到社會;等等。
      二是提升鋼管產品質量,尤其是鋼管內壁耐高溫、抗腐蝕性能,延長使用壽命助供熱行業低碳發展。
      建設城鎮供熱管網需要大量的鋼管,因此,提高鋼管產品質量,延長使用壽命,對于低碳發展也意義重大。
      先通過兩組數據了解一下城鎮供熱管道的基本情況。一是城鎮供熱管道基本參數: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。水質為處理后的軟化水,水流速為1米/秒~3米/秒。二是季節性運行:供熱期間,鋼管內充滿了熱水,每年最長達150天;非供熱期間,鋼管內壁與大氣接觸。
      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。數據表明,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。此時鋼管內壁腐蝕的因素主要來自介質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。鋼管內充滿了空氣,內壁氧濃度高,腐蝕速度加快。因為停止供熱時,管道內的流動氧使鋼管內壁形成水膜和大量的水滴,產生大量活躍的腐蝕電池反應。
      這表明,城鎮供熱老舊管道失效的主要原因在于內壁腐蝕嚴重,鋼管內壁粗糙度提高,同時腐蝕產生的沉淀物使水質受到污染,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?以前供熱鋼管內壁一般都未做防腐保護,老舊熱力管網因內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望京花園西區一個老舊小區改造熱力舊管道時,因為工期短、環境復雜,而采用了非開挖方法,即所謂“翻轉內襯”技術,以一種復合纖維增強的軟管做載體,浸漬環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壁,固化后在舊管內形成整體性強的防腐蝕內壁層。這種“翻轉內襯”技術體現了低碳化。
      國內有多家科研機構開發出耐高溫、內防腐涂料及熱力鋼管的內壁防腐制造新工藝,從而有了耐高溫、內防腐的熱力管道。耐高溫、內防腐涂料是以環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、環氧硅烷偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、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,最高運行溫度實現了從80攝氏度到130攝氏度的突破,延長了使用壽命,現場應用效果良好。
      從以上分析可知,城鎮供熱行業實現低碳轉型,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、內防腐的性能。這對鋼管行業提出了更高要求,同時也給鋼管行業帶來了機遇。

    來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

    編輯:張雨恬

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