数字监控大屏实时监测电炉运行状态。(受访单位供图)

 ▲西安电炉所直流炉项目。

 作为现代工业体系中的重要类别,电炉在金属冶炼、机械加工、航天材料、危废处理、能源化工等各行业中有着不可替代的作用。

 在西安市雁塔区,有一家深耕电炉行业60多年的老牌科研院所——西安电炉研究所有限公司(以下简称“西安电炉所”)。作为国内唯一专注工业电加热技术的专业研究所,该所用绿色化、数字化、智能化创新密码将传统电炉产业升级为新质生产力的策源地。

 从冶金熔炼到航天材料,从固废处理到新能源储能,这家国家级专精特新“小巨人”企业,正在用“热能革命”打造工业电热领域的新格局,用“智造突围”重塑工业热能的价值边界。

 填补空白

 “西安造”电炉成行业标杆

 走进西安电炉所展厅,一排“首台套”设备图鉴串联起中国电炉工业的自主创新史:国内首台全液压30吨电弧炉、全球最大吨位LF-350t精炼炉、首台带阶梯连续进料电弧炉……这些填补国内空白的“大国重器”奠定了西安电炉所行业“隐形冠军”的地位。

 “我国80%以上的首台套电炉产品均诞生于西安。”西安电炉所总经理张海涛告诉记者,始建于1963年的西安电炉所,是国内唯一从事工业电加热设备技术研发的专业研究所。60多年来,专注且深耕炼钢电炉及精炼炉这一细分领域,已拥有113项国家及省部级科技进步奖,参与制定33项国家标准和13项国际标准。

 自设立国家电炉质量监督检测中心后,“西安电炉”已成为工业电热领域的技术标杆。作为陕西省制造业单项冠军、国家级专精特新“小巨人”企业,西安电炉所还是国家技术标准创新基地。在西安电炉所的辐射带动下,西安因拥有众多电炉企业已成为全国最大的电炉制造基地。

 “正如新能源汽车正在逐步取代传统燃油车,工业加热领域的绿色低碳转型也同样势不可挡。”张海涛说,在“双碳”战略推动下,各行业“煤改电”“油改电”需求正呈现爆发式增长。相比煤炭、天然气等化石燃料,电能兼具清洁环保、精准可控及可再生等显著优势。作为全国电加热行业的归口管理单位,在能源革命的浪潮中,西安电炉所迎来了重大发展机遇。

 绿色赋能

 重塑高耗能行业能源逻辑

 在四川都江堰钢铁厂区,一座占地千亩的电弧炉短流程钢厂正在高效运转——废钢通过智能分拣系统精准配比,在4000℃的等离子体电弧中迅速熔炼,能量转化效率高达97%。与传统高炉车间的浓烟弥漫不同,这里的厂房洁净如新,每吨钢的碳排放仅0.36吨,不到长流程炼钢的1/5。

 这一革命性场景的背后,是西安电炉所在电弧炉领域技术积累的硕果。其主导研发的绿色高效电弧炉产品以“电基替代碳基”的颠覆性创新路径,有力推动钢铁行业从“高碳冶炼”向“低碳智造”转型,并喜获国家科技进步二等奖。

 “传统‘高炉-转炉’长流程吨钢碳排放约1.8吨,有70%以上来自铁前工序(为高炉炼铁准备原燃料的工序)。”张海涛说,电弧炉短流程炼钢以废钢为原料,省去焦化、烧结等高污染环节后,可让吨钢碳排放降低80%。在他看来,这场由技术驱动的钢铁革命,正在深度重塑着高耗能行业的能源逻辑。

 在危废处理领域,电加热技术开辟了固废处理新赛道。西安电炉所开发的等离子直流炉堪称“工业垃圾终结者”——高温等离子体可瞬间分解医疗废物、废催化剂等危废,处理效率较传统工艺提升3倍。它还能从汽车尾气治理“三元催化”中回收铂、钯等稀贵金属,按年处理5万吨计算,可产生2000万元经济价值。该技术已被列入西安工业新产品新技术推广应用指导目录,并斩获陕西省“三新三小”创新竞赛一等奖,成为绿色转型的标杆案例。

 在石化领域,西安电炉所研发的高压熔盐电加热装置(耐压10MPa、耐温 600℃),解决了石化高温高压场景下的电加热安全难题,成功应用于新疆克拉玛依稠油开采,让稠油的流动性提升30%,开采能耗下降18%。其与中石油联合研发的加热裂解装置,正在进行中试调试,成功投用后取代传统的天然气加热方式,可实现减排80%以上。

 在核工业领域,电加热技术可将核废料玻璃化处理,辐射泄漏风险降至行业标准1/10;在航空航天领域,其开发的大型井式热处理炉,为我国航天事业发展提供关键支撑,被誉为“功勋电炉”。

 曾经被视为“工业配角”的电加热技术,正以清洁化、精准化、智能化应用掀起钢铁、石化、核工业等领域的能源革命。这是能源形式的更替,也是工业生产范式的重构。当“电基能源”与高端制造深度融合,这场始于热能的变革正在为传统行业开启未来“零碳”之门。

 生态构建

 全链条创新赋能电炉产业发展

 “多年来,地方政府在政策、资金、人才等方面给予我们大力支持。”张海涛说,政府出台的产业扶持政策,鼓励企业加大研发投入,有力推动了技术创新和产业升级;科技专项基金、产业发展基金等项目,为企业科研项目和产业发展提供资金支持;搭建人才交流平台,协助企业引进和培育高端人才,为企业发展提供智力保障。

 张海涛说,对电炉产业而言,产业集群与产业链建设至关重要。为此,西安电炉所充分发挥行业“领头雁”的作用,以陕西省“四主体一联合”电炉工程技术中心、秦创原“科学家+工程师”创新团队等产学研一体化合作平台为载体,积极开展电炉产品的智能化、绿色化升级以及“绿电”加热技术应用新场景的开发,通过将公司技术成果导入陕西省钢铁深加工产业链,开展体系化、任务型关键核心技术攻坚取得了原创性、引领性科技突破,也带动了产业集群协同共进,强化了产业链韧性与竞争力。

 “充分吸收陕西的产、学、研创新资源优势,我们先后同西安交通大学、西安建筑科技大学、西安理工大学等高校建立了深厚的产研合作关系,通过积极构建从基础研究、应用研究到成果转化、产业化的全链条创新体系,为电炉行业发展全面赋能,让传统电炉产业的创新土壤更加肥沃。”张海涛说。

 紧扣“双碳”背景下电加热发展机遇,西安电炉所将持续加大研发投入,聚焦氢能电炉、智能炼钢等前沿技术,力争在关键技术领域取得新突破,充分发挥行业龙头带动作用,通过加强与国内外知名企业的合作,助推产业链上下游协同发展,为国家电加热事业发展贡献更多的智慧与力量。