绿电直供和绿电冶炼设计(下)
创始人
2025-06-27 15:23:06
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上文说了中国电网和发电企业的格局,绿电直供电冶炼是未来成本最低也是颇有技术含量的冶炼运行方式,但并非没有优势和出路,只是需要配套技术的创新去实现。

山不转水转是种思路,山转水也转是科学规律。

矿热炉从稳定大电网运行到非稳定变功率直供电运行需要配套冶炼技术和管理体系,更需要大数据支持和智能化管理和负荷规律性的调整。

绿电直供电源主要还是光伏电,风电毕竟没有规律性。光伏直接非上网冶炼,大概三年前我们在新疆就考虑过,后来国外的大资金没有进到国内,项目被流产了,但配套技术留下来。

直供电冶炼首先是设计的电源数据积累,不同地区光伏电量波动不同,要建模四季的日电力曲线根据曲线和规划炉子容量和配置,地处北半球的中国,西部和夏天太阳北移光伏发电多,春秋减少冬天最少,不同地区这种四季发电量不同,而且还有天气影响,所以直供电冶炼有不少不确定性,但北方和高原地区的规律稳定性更好,尤其西北阴晴雨天影响率更低,当然能适度储能更好,但会增加成本,自储还是接网就看和“电网”怎么谈用电模式和成本增加了,具体还是绿电资金量和冶炼技术说话。

直供电冶炼企业能做的十多个技术方面包括炉体、炉膛、炉衬、变压器、配料上料等改变,这些方式用到现在非直供电稳定负荷冶炼,肯定是低耗高产的,因为运行越好的炉子,避峰能力越强,避峰的运行电耗增加越少。

1)变功率大带宽的矿热炉设计

有些传统炉子运行带宽很窄,在稳定的电网运行都如此差,用波动的绿电直供肯定运行更困难,设计好的炉子,高负荷可以,低负荷也不会太差,避峰4-12个小时都可以实现,而且避峰的冶炼盈利高于连续运行大网,毕竟避峰不会带来两倍电耗。

2)设计可以间歇运行的矿热炉

绿电直供肯定是间歇或变负荷运行的,这和矿热炉稳定运行理想方式矛盾,但是避峰运行也是可以的,只是吨电耗越高的冶炼,避峰能力越差,电耗低的容易些,无渣冶炼避峰难,有渣容易些,简单说工业硅避峰难,硅铁适中,硅锰、铬铁、镍铁就容易些,任何冶炼,都可以根据避峰规律,设计避峰运行的模式,让矿热炉设计的方式比传统炉更适合避峰运行冶炼。

3)直供电矿热炉非等容量和小型化设计

传统大电网建设冶炼,大家喜欢一色四台八台或几十台等容量矿热炉,比如33000kva工业硅或45000kva硅铁一家一张图纸一堆炉子,在光伏直供时代,就不要这么一刀切设计,最好不同炉子容量是阶梯容量,方便不同炉子调节负荷和停炉避峰,而且部分炉子要小型化,这需要国家政策配套,后面专门说这个问题。

4)绿电直供冶炼炉的非单一冶炼设计

上面的非等容量设计和这个非单一设计是同样道理,就是同一个直供下不同冶炼产品和炉子,包括同样炉子可以一炉多用冶炼多种产品,比如铬铁、硅锰同炉冶炼,硅铁、硅铬同炉冶炼,甚至硅铁高纯硅,只要考虑好不同冶炼的差异和共性,是完全可以自由转换的,这种转换可根据市场不同合金利润调整,另一个是根据自己阶段性电量调整,不同冶炼耗电能力和避峰能力不同,尤其精炼炉的避峰运行,精炼炉本身不大,负荷自身对变化适应能力好,是很契合绿电直供冶炼的电源。

随着绿电极低电价和未来铁合金过剩个内卷,很多矿热炉都开始避峰运行,很多精炼炉会采用直供冶炼,太阳光的公平会拉低南北东西的绿电直供电价,让高耗能产业按市场分布科学,而不是政策性扎堆。

5)运行的数字化排列和负荷调整

光伏电量是变的,炉子是固定的,但炉子实际也是可变的,要在不同电量下,让炉子根据炉况和功率不同规划电量和运行方式,每个炉子都是不同的,不能再是传统的靠标准,而是每个炉子在容量总量下分自己的合理负荷,还要让自己运行合理科学,这里有些已经不是人能完成的,能完成也需要高手调度平衡多台炉子流压比和功率,最好是人工智能冶炼进入,但人工智能的构成核心,多数人都没有找到,就如同多数人不明白今天炉子为啥同原料下炉子越大指标越差的根源,当然我们知道系统冶炼智能化的牛鼻子在哪里。

6)四季调整策略和少量自储电能率

四季调整就是前面说的,根据不同周的电量变化,决定炉子运行台数和负荷,甚至适度转型冶炼,与直供的季节性电量和负荷变化吻合。

直供不排除自储能,甚至可以做到大量自储能连续运行,最大的绿电储能日是白天直用一半储能一半,晚上用储能连续生产到早上再发电的到来。

未来光伏电成本0.1.2-0.15元,储能后也就是0.25-0.32元,但储能越大,投资越多,回收期更长。适度高峰储能,日落后使用储能运行2-3小时,或半夜运行一次是比较科学的低储能冶炼方式,这个需要资金投入。简单说,发电储能率越高,避峰时间越短,越利于冶炼的稳定连续运行。

储能电容最好采用法拉电容或部分采用,这样电容寿命长,可重复次数多,而且电池老化衰减少。

7)炉子保温材料和保温设计升级

绿电直供不全储能电时导致避峰运行,矿热炉散热保温很重要,现在高保温能力的纳米新材料很多,矿热炉保温和设计结构改变,可以减少停炉失温,让炉子更契合避峰运行。

我认识一位懂冶炼的老板,他改变了炉子一个地方,让炉子保温变好了很多,停炉一个月炉子,挖炉后炉底部料还是红的,后来着急还放水降温冷却。

8)给料配料用电和自控一体化

理想的炉子其炉控和配料、给料负荷是一体化的,否则是很难实现冶炼的极致,很多开到极致的炉子,都是默默的实现了这些合一,未来直供冶炼,这一点尤为重要,具体方法原理,这里不多阐述,我们有完善的数字化运营管理模式。

9)矿热炉小型化设计

中国矿热炉政策性大型化,是中国冶炼最荒唐的事,源自各地GDP时代的荒唐业绩需求,也是中国冶炼内卷的开始,矿热炉只要不污染,只要指标好,多小炉子都是可以的有些冶炼本身炉子不能大,目前大炉子基本没有太好的。

我曾经有篇文章分析过,小冶炼分布和好的冶炼指标,养活了数万家庭。但北方大冶炼差指标和集中大型化,把多少电费和矿耗浪费掉了,他们抢了南方和西部数万人饭碗,然后把这些饭碗钱都浪费掉了没有提高,传统大矿热炉只是让铁合金冶炼吨成本增加了约200-400元,并没带来产业的进步,只带来污染,物流增加和就业率降低。

日本今天12500kva电石炉,16500kva硅铁炉还在运行,环保低耗,目前没有一台中国大炉子达到过他们的冶炼指标和质量。

因此,在绿电直供时代,必须放弃矿热炉容量限制,只卡环保和冶炼电耗,要解开卡在冶炼容量脖子上的绳子,多少冶炼资产和旧冶炼企业被冶炼政策的荒唐淘汰,他们炉子如果有光伏直供,多数冶炼成本比北方大矿热炉同电价下吨成本低200-500元成本,今天这个错误容量政策问题已经在解扣了。

10)未来会抛弃直流矿热炉

直流的变负荷能力很差,停炉一天的交流炉,两个小时可以拉回来,停炉一天的直流炉,四个小时也拉不回来。直流诞生五十多年没有普及不是偶然,是原理和结果证明的规律。

直流冶炼看不到料口吃料,看不到熔池边界,直流的基本冶炼核心和冶炼目标是违背的,所以很难有低电耗和高回收率。

直流的复苏源自行业政策问题和复杂的暗流,也源自直流冶炼的电源成本增加两三倍的利润,比如常规交流冶炼45000炉子变压器就是500万元,同样直流电源需要1500万人民币,这是有些电源企业推直流冶炼的根源。

直流除了相对稳定和易操作没有什么优势,但直流强弱相、电极问题、回收率低的问题、冶炼高电耗都是永远无法改变的。

在光伏时代有人误解,直流储能后面用直流冶炼是不是更好,实际不是,交流变压和运输很方便,效率很高,直流的调压能力很小,储能电池单元就是3.2-3.7伏,看到12-24-36-48-400伏储能电池都是不同单元串联,这种直流再输出用低压损耗极大,电路投资巨大,直列直流是不可能的,相当于需要整个储能电站都是用短网电缆连接,那全世界的铜铝不要干别的,都做短网了。

直流的再流行如同欧洲社会主义,是部分利益群体裹挟的“进步”,欧洲很多国家当时走了,但后面继续走的没有了,目前继续走的国家也基本谈这个问题。

今天直流炉各种直流冶炼结果现象都已经出来了,一切如我们的预料,它们只是密而不说装睡罢了,再给直流五十年时间,直流也改变不了冶炼根源和本质,就如同米塞斯和哈耶克对自由市场经济和计划经济的预言,我不讨厌直流冶炼,它有它的用途,日本人和欧洲人做的很好,但我看清它的冶炼本质和缺陷 ,搞透这些核心,就如同美、英、欧、法、日、等国家不会放弃自由经济和民主选举去重走计划经济道路一样,这就是技术和社会的规律。

在全世界每个行业,当你研究到极致时,日本人都会进入你的视野,如果没有日本人在研究的方式和技术,这个方式和技术就不必考虑了。

我们做不出川崎和本田摩托,也做不出来丰田发动机和变速箱,冶炼上我们多数人的认知,还超不过1940-1975的资本主义国家,这个距离至少有50年。

中国冶炼企业是多元因素干扰的,每个事情身不由己,并非全部自愿,时间总是能验证科学结果的。

为那些搞了一辈子交流的人去推直流炉叹息,也为接触学习直流半年一年就高调推直流的人担心,因为历史是有记忆的,回顾矛盾的历史会不会矛盾和难堪,如同马克思活在今天会不会还是曾经那种认知??

搞不好交流炉的人就搞不明白直流的缺点,技术反向错误感觉有时有饮鸩止渴的快乐,如同沙漠里人口渴会看到“海市蜃楼”。

目前硅锰6517交流电耗3300度,渣锰3%左右,未来这个电耗会3100度左右,渣锰2%,而交流多数3700-3800度左右,渣锰7-10%。铬铁也差不多这个规律,工业硅和硅铁,从炉龄电耗、产品质量,直流都无法和交流比较。直流的固化两极,短期被迫调整极性很像社会主义制度,这如同谁看到计划经济国家会长期超越过欧美的资本文明和自由民主优势。

真好拿出数据和成本分析,不必偷偷摸摸!当然,每个时代都有“逆流人群”,都在为一些个人利益或权力蛊惑时代,在高喊进步实际在开倒车,这些年我们看到身边很多人和事都如此,但社会经济规律和基础技术研究可以判断和预知未来,如同米塞斯和哈耶克关于市场和计划经济规律的预言,他们也都有过至暗时刻被误解诋毁,但时间证明了他们的观点。

关于直流冶炼无法超越交流根本,我在下面的稍做解释:

在矿热炉生产中应该避免炉料转变为液态,如果氧化物在还原反应完成之前熔化,将导致生产过程中产生许多困难和电耗增加。原料熔化堵塞了气孔,内反应产生的气体排出困难,使反应不能快速进行,恶化炉况;被还原的金属与熔融氧化物之间相互溶解,形成复杂熔体,造成金属损失甚至炉况恶化;粘性熔体在炉内积存,金属无法正常深度还原 ,产品和渣中副产同元素不同结合物的杂质影响冶炼和产品。

因为直流冶炼主要是液相还原,所以你看不到直流矿热炉的熔池和吃料,所以直流擅长熔化原料和产品不擅长还原冶炼。但交流是固相还原,因此才有吃料现象,所以直流永远不会超越同原料同容量的交流矿热炉,如果直流超过了交流矿热炉,不是它好,而是那个交流炉设计的有问题。

到今天我所知道的所有直流矿热炉中,同原料下冶炼指标没有一台炉子超越过交流冶炼炉,从回收率、电耗和炉龄炉衬寿命的综合效益都如此,直流矿热炉投资高过交流炉很多,其它不合理的要素还有很多,这里不一一列举了。

当市场利益经济大于技术规律时,一切市场现象存在都是市场营销策略,就如同曾经风靡一时的矿热炉纵补,但时间总会验证一切。

2025/06/26

(转自:铁合金)

转自:市场资讯

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