通过将金属热处理工艺“电气化”以助力减碳的技术已经研发成功。
韩国能源技术研究院11日表示，该院能源融合系统研究团Lee Huikyung博士研究团队，开发出一项技术，可在汽车和家电产品所用镀锌钢板的生产工艺中，用纯电加热方式替代化石燃料来进行金属热处理工序。
（自左起）Lee Hukyeong 首席研究员、Lee Eunkyung 资深研究委员、Jung Woonam 高级研究员、Ko Changbok 资深研究委员。韩国能源技术研究院提供
View original image由于这一技术可广泛应用于钢铁等高能耗产业，因此有望帮助减少工业工艺过程中产生的碳排放量。
镀锌钢板是通过让钢板连续通过并覆上锌层的“连续热浸镀锌生产线（Continuous Galvanizing Line·CGL）”工艺制成的。在这一过程中，钢板需经过加热和冷却的“退火”工序，以便弯折和易于加工。
问题在于，如果退火炉的热量通过燃烧天然气等化石燃料来提供，就不可避免会大量排放二氧化碳和氮氧化物。实际情况是，包括镀锌工序在内的钢铁产业二氧化碳排放量，估计已占韩国全国总排放量的15%。
为解决这一问题，研究团队用电加热元件取代了现有燃烧式退火炉的燃烧器，开发出一种无需化石燃料、仅依靠电力即可运行的“零碳退火系统”。
该系统的核心在于加热炉设计技术。研究团队在保留现有燃烧式退火炉的耐火结构和钢板输送装置的前提下，将电加热元件布置在炉体的上、下部，替代燃烧器。同时，通过精确设计加热元件与钢板之间的距离，使高温辐射热能够快速、均匀地加热钢板，并将炉壁的热损失降至最低。
在应用该系统对厚度0.49毫米的钢板进行750摄氏度环境下的退火时，钢板的颜色、组织和力学性能均保持在与燃烧式退火炉相同的水平。
相反，二氧化碳和氮氧化物的排放量相比燃烧式系统则减少了98%以上。由此，研究团队证明，只要合理匹配设备设计和运行条件，就可以在保持钢板生产效率和质量不变的情况下，实现碳排放削减。
尤其是电加热退火炉无需配置燃烧式系统所必需的燃料与空气供应系统、燃烧器和排气系统即可运行，因此可将设备投资成本和安装规模较现有水平削减约40%。
此外，如果采用风力、光伏发电等可再生电力进行运行，则可转型为真正意义上的“零碳热处理工艺”，预计也将有助于应对全球环境法规。
Lee博士表示：“本次示范是全球首个仅通过将燃烧器更换为电加热元件，就证实能够实现零碳加热的案例。”他还称：“研究团队今后将把这一技术拓展为可根据钢板宽度、厚度和输送速度，自动给出最优加热元件布置方案的人工智能（AI）基础设计与运行技术，进而打造可与国内钢铁企业商业化设备示范及出口相衔接的‘出口型零碳加热解决方案’。”
版权所有 © 阿视亚经济 (www.asiae.co.kr)。 未经许可不得转载。
