彭在美
在碳達(dá)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(wù)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(shí)現(xiàn)煤氣、蒸汽等能源回收利用，在節(jié)能降耗的同時，為當(dāng)?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(shè)了40多公里長的蒸汽管道，對周邊工、商業(yè)用戶進(jìn)行集中供熱，年供應(yīng)蒸汽50萬噸，減少社會鍋爐用煤，實(shí)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(shè)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(shè)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(shè)計(jì)最高供水溫度為130攝氏度，實(shí)際供水溫度一般低于120攝氏度；供水壓力一般設(shè)計(jì)最高為4兆帕，實(shí)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(yùn)行：供熱期間，鋼管內(nèi)充滿了熱水，每年最長達(dá)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(jī)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(dǎo)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(xué)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?yàn)橥Ｖ构釙r，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(yīng)。
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(yán)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(hù)，老舊熱力管網(wǎng)因內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重便需要更新或改造。從全球來看，大量修復(fù)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?xì)夤芄こ桃膊捎眠@種方法。2020年8月份，北京熱力集團(tuán)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?yàn)楣て诙獭h(huán)境復(fù)雜，而采用了非開挖方法，即所謂“翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯”技術(shù)，以一種復(fù)合纖維增強(qiáng)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(qiáng)的防腐蝕內(nèi)壁層。這種“翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯”技術(shù)體現(xiàn)了低碳化。
國內(nèi)有多家科研機(jī)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(jī)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(yīng)用于熱力管道，最高運(yùn)行溫度實(shí)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(yīng)用效果良好。
從以上分析可知，城鎮(zhèn)供熱行業(yè)實(shí)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(guān)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(jī)遇。
