Kanthal康泰尔电加热技术：绿色钢铁行业新动力

随着社会各界对可持续发展的关注越来越高，钢铁行业在环境保护方面所面临的压力与日俱增。如何在减少碳排放的同时保持经济发展，是钢铁行业亟待解决的难题。随着技术的不断创新以及对脱碳行动关注度的提高，加热过程电气化成为能够解决这一难题的关键干预措施，有望为打造钢铁行业更加绿色的未来铺平道路，因此备受行业关注。
作为工业加热技术和电阻材料领域的全球先进品牌，Kanthal康泰尔正站在这一变革的最前沿。在近期的一场深度对话中，其业务发展经理Dilip Chandrasekaran详细剖析了电加热技术的创新及钢铁行业转型过程中所面临的挑战。
Kanthal康泰尔已经确定其中最容易实现电气化的三种加热工艺：连续退火线(CAL)、连续镀锌线(CGL)和辊底炉。业务发展经理Dilip Chandrasekaran强调了电加热元件的优势：“大多数钢铁公司都认识到，电加热元件不仅具备足够的功率，还能提高热效率、改善工作环境，并有助于提高产品质量。一旦钢铁公司愿意改用电力，我们可以提供帮助。仅需使用管材和电加热元件替换窑炉中的燃气燃烧器，再做一些细微调整，即可改造现有窑炉。”
Ovako一直致力于实现加热过程电气化。2012年，Ovako的熔炉技术专家Anders Lugnet受命勘查公司所有的150座熔炉，并制定了一项减排行动计划。Lugnet建议对Ovako的热处理炉进行电气化，然而这在当时并不是一个具有优势的解决方案。截至今天，已有15座辊底炉实现电气化，预计每座辊底炉每年可减少约1,400至2,000吨二氧化碳排放。全球其他几家钢铁制造商也通过电气化其退火和镀锌生产线，踏上了脱碳之旅。
虽然电加热的好处显而易见，但从燃气到电力的转变同样带来了诸多挑战，需要进行周密考量和战略规划。Chandrasekaran详细阐述了这些挑战，并提出了应对这些挑战的见解。他指出：“电气化钢铁生产的主要挑战之一在于确定合适的转化工艺。虽然某些工艺可能很容易实现电气化，但对于其他工艺，如直接还原铁(DRI)，则呈现出独特的复杂性。DRI固有的高温和特定操作条件需要专门的电加热解决方案，以经受严格的工艺考验，同时保持效率和生产力。”
此外，重新定义电力需求并确保获得可再生电力是电气化的关键考虑因素。Chandrasekaran坦言：“准确定义电力解决方案与燃气解决方案的效率颇具挑战。钢铁公司往往对热传递和效率的变化对其最终产品性能的影响缺乏深入了解。”虽然可以进行热工程计算，但这也只能提供结果的近似图像。想要获得可靠预测的方法就是通过测试。例如，逐步转换或逐区转换加热区域的各个部分。此外，最终用户须确保有足够的电力供应，并且工厂也需要具备必要的基础设施，以便为电加热炉配电。
另一个挑战是重新设计动力控制系统。Chandrasekaran指出：“对于燃气炉来说，控制系统也许非常简单，但运行电气解决方案可能会复杂得多。您需要了解如何控制和调节元件的功率以避免过热，从而最大限度地延长元件的使用寿命。这样做的好处是，在使用电加热系统时，窑炉内的温度控制将更加准确。”
值得一提的是，电加热还提供了完全消除二氧化碳排放的机会：可以通过获得可再生电力实现，但目前还没有快速解决方案。不同国家/地区的电力资源可用数量和成本存在巨大差异。令人鼓舞的是，大多数政府正在努力解决这一问题。Chandrasekaran认为，摆脱化石能源从一种选择成为必然趋势只是时间问题。“世界各地的政府都在要求企业摆脱化石燃料，大多数大型钢铁制造商都在寻找减少排放的方法。最终决定权在他们手中，一旦作出决定，我们便准备好利用专业知识和经验来实现向电力的转变。”他解释道。
为了应对以上挑战，2021年，Kanthal与Nycast AB签订了燃气加热技术独家许可协议，以开发高效兆瓦级电加热器。这些解决方案以Prothal®TH为名，旨在满足不同行业的需求，提供多功能性以适应不同的工艺参数，例如气体成分、工作压力和流量。位于瑞典吕勒奥的先进工业研究机构Swerim AB最近进行的一项测试涉及中型Prothal®TH工艺气体加热器。使用空气、氮气和氢气等不同气体成分进行的测试给出了令人印象深刻的结果。这款加热解决方案可轻松将工艺气体出口温度提升至1,050°C(1,922°F),在处理输入波动方面展现出强大的性能，同时确保安全限制。