针对国家出台的《钢铁产业调整和振兴规划》中确定的到2012年我国钢铁工业节能减排的目标,分析了目前我国钢铁工业的能耗情况,并提出了在落实《钢铁产业调整和振兴规划》节能减排上的思路和措施:
中国钢铁企业网冶金设备研究总院讯(记者陈新良/报道)为了应对世界金融危机,加快我国钢铁工业结构调整和升级,国务院出台了《钢铁产业调整和振兴规划》,其中明确提出钢铁工业到2012年节能减排的目标为:重点大中型企业吨钢综合能耗不超过620千克标准煤,吨钢耗用新水量低于5吨,吨钢烟粉尘排放量低于1.0千克,吨钢二氧化碳排放量低于1.8千克,二次能源基本实现100%回收利用,冶金渣近100%综合利用,污染物排放浓度和排放总量双达标。钢铁工业要达到这一目标,就必须通过打造全方位节能降耗产业链,努力实现和达到节能减排的目标。
一、目前我国钢铁工业能耗和污染物排放的情况
钢铁工业是我国国民经济的基础产业,也是国民经济的重要支柱产业,在经济建设、社会发展和国防建设等方面发挥着重要作用。同时,钢铁工业又是传统的耗能大户,也是污染物排放最大的行业之一。钢铁工业的能源消耗量占全国总能耗量的比重在12—15%之间,在工业废水、粉尘和废气的排放量中,分别占全国工业污染物排放总量的10%、15%和10%左右。
钢铁工业的节能降耗程度,在当前我国推进实施节能减排政策、实现可持续发展中,占有举足轻重的位置。据中国钢铁协会公布的资料显示,2007年,全国重点钢铁企业(纳入钢铁协会统计的86户大中型钢铁企业)吨钢综合能耗为632.12千克标煤,全年总耗能22580.61万吨标煤;吨钢耗用新水为5.61吨,全年采用新水量为190905.26万立方米,全年外排废水总量130642.34万立方米,外排废水中化学耗氧量59964.78吨;工业粉尘排放量382274.92吨,外排废气中烟尘排放总量156648.36吨。
附表:2006—2007年度重点钢铁企业节能减排情况
2006年度
2007年度
纳入统计的钢铁企业总能耗
同比增8.45%
同比增11.1%
吨钢综合能耗
同比降7.06%
同比降2.32%
吨钢耗新水
同比降14.9%
降幅16.24%
吨钢SO2排放
同比降4.1%
同比降0.4%
吨钢烟尘排放
同比降2.99%
同比降0.82%
吨钢粉尘排放
同比降1.76%
同比降1.48%
注:以上统计数据来自中国钢铁工业协会编辑出版的《中国钢铁工业发展报告》
近几年来,在钢铁行业重点推广应用“三干、三利用”(即:焦炉干熄焦、高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘和钢铁生产过程产生的可燃气体、工业用水和固体废弃物的全部回收及综合利用)的先进工艺技术,节能减排工作取得了显著的成效。目前,大中型钢铁企业采用干熄灭焦装置占焦炉座数的45%,高炉压差发电装置占高炉座炉的31%,高炉煤气利用率达到93.56%,转炉煤气利用率达到90.4%,焦炉煤气利用率达到96.85%,工业用水重复率达到96%,高炉渣的利用率达到91.1%,转炉钢渣利用率达到88.82%,尘泥利用率达到98.52%。
但是从整个钢铁行业来看,节能减排先进工艺技术的普及程度还不高,除重点大中型钢铁外,地方中小企业差距比较大,在全行业推进先进节能减排新工艺,实现《钢铁产业调整和振兴规划》中节能减排的目标任务十分艰巨。
二、推进实施钢铁工业节能减排的思路
从目前重点钢铁企业实际能耗和污染物排放总量来看,与国务院颁布实施的《钢铁产业调整和振兴规划》中节能减排的目标有很大的差距。如果从整个钢铁全行业来看,由于地方中小钢铁企业的大量存在,这一差距还要加大。因此,钢铁行业今后推进《钢铁产业调整和振兴规划》的实施过程中,在节能减排政策的落实上必须要有新的思路。
一是从新建项目源头抓节能减排。对于企业新建工程项目或技术改造项目,从项目的源头上,要严格按照国家产业政策的要求,进行环境保护和节能减排的评估和论证,把关投资建设项目的环境保护、能源综合利用和回收、废弃物排放标准,保证新建项目的先进性。从新建项目的源头开始,就实施资源用量小、回收利用率高和排放小的目标。这主要抓工程项目立项的前期评审管理,从源头上抓节能减排。
二是做好已运行生产线的节能减排。这是对已经投产运行的生产线,要抓好节能减排新技术的推广应用,从运行的过程和政策上实施节能减排。
1、要分企业、分层次,根据不同企业的性质来推进节能减排技术的推进实施,力争把节能减排的工作落实到实处。今后要按照企业的规模和装备技术的水平,分企业、分层次抓落实。如果不顾及“大、中、小”不同企业的实际情况,节能减排很难落实到具体的企业上。因此,对大企业要有大企业的政策,对中小企业要有中小企业的要求。
2、要按工艺、按工序,根据不同类型的工艺技术、设备性能的要求,来推进工序节能减排措施的落实。要研究制订相似设备技术和生产条件下,在工序上节能减排的具体目标。要把相似设备技术和生产条件下,各工序能耗的世界先进水平、国内先进水平、全行业平均水平公布出来,在企业中开展对标挖潜活动,这样节能减排就能在全行就有明确的目标,各个企业就有了提高操作水平努力的方向。如按焦炉、烧结机、高炉、转炉、型材、板材、管材等设备技术水平、生产规模,提出各工序节能减排的目标。
3、要对我国目前市场应用有效的节能减排技术,进行系统集成研究开发,形成适应不同规模企业的先进、低运行成本的技术设备,提高各类钢铁生产企业使用节能减排新技术的积极性。如果节能减排工程技术项目的建设投资高,或钢铁生产企业使用节能减排技术的运行成本,大于或高于节能减排技术应用带来的效益,节能减排技术的推广应用,在市场条件下必然会受阻,很难推广应用。要想实现节能减排技术在各个企业广泛应用,必须对目前应用成熟技术,结合不同企业的生产实际情况进行深度开发,形成适应不同规模企业的建设投资省、运行成本低的先进技术。
4、要在制订节能减排的奖励机制,提高企业应用节能减排技术的积极性。国家在加大环保执法力度的同时,也要制订相应的奖励机制,对于节能减排做的好的企业,从税收政策、国家技术研发投入资金等方面,给予奖励,提高企业应用节能减排技术的积极性。国家在节能减排政策的执行上,对不严格执行国家产业政策的企业,要严格执法,进行处罚是必须的;同时对于严格遵守国家法律,在节能减排上做的好的单位,奖励也是必要的。实施节能减排,进行环境保护总是要企业增加投入、增加企业的运行成本,这是社会效益,国家应该给予一定的经济补贴,以鼓励企业落实国家节能减排政策,尽社会责任。
在目前情况下,钢铁工业要达到《钢铁产业调整和振兴规划》提出的节能减排工作的目标,就要按照上述思路,在我国各类不同规模钢铁生产企业内,推进适用低运行成本、高效节能减排技术的应用,使各个钢铁生产企业结合自身的实际,把节能减排的措施落实到实处。
三、推进实施钢铁工业节能减排的措施
钢铁工业要实现节能减排的目标,必须要有强有力的措施。在当前,要结合我国钢铁市场的实际和生产企业的实际,制定强有力的措施来推进节能减排的落实。
(一)加快工艺设备技术的升级换代,实现节能减排
1、加大淘汰落后生产工艺技术设备的力度。落后的生产工艺设备技术,基本上都是能耗较高或实施应用节能减排技术比较困难的生产工艺设备。在目前我国钢铁产品出现供过于求的市场条件下,有利于利用市场机制和国家环保法律政策,采取“关、停、并、转”的手段给予淘汰。如目前国家产业政策规定的“小烧结机、小焦炉和土法焦炉、小高炉、小转炉(小电炉)、小轧机”等,要坚决按国家产业政策给予关闭,这是实施节能降耗最有效的办法,也是解决我国钢铁工业结构调整的关键所在。目前按照国家产业政策,我国有7000万吨—1亿吨的落后生产能力,将这部分落后生产能力淘汰掉,我国钢铁工业节能减排就能取得一定成效,促进整个行业实现节能减排的目标。
2、大力推进生产设备大型化。如果说淘汰落后技术设备,是全行业实施节能减排最有效的办法。那么推进生产设备大型化,就是大中型钢铁企业实现节能减排目标的核心措施。目前,我国部分大中型钢铁企业的主体设备技术已经具有国内、国际先进水平,但也有相当一部分企业的工艺技术装备不高。有人戏称:目前我国钢铁工业是现代化的历史博物馆。意思是指,我国既有目前世界上最先进的工艺技术装备,也有很落后的工艺技术装备,如我国的烧结机有300多台,最大的近500平方米,最小的只有几十平方米;炼铁高炉有1100多座,最大容积的有5000多立方米,最小的高炉也就二、三百立方米,甚至100立方米左右;转炉有330多台,最大的转炉300多吨,最小也就一、二十多吨左右。
从生产工艺技术装备上讲,推进生产设备的大型化,一方面可以提高劳动生产率,另一方面有利于实施节能减排技术的应用。同时,工艺技术装备大型化,不仅可以提高原燃材料的利用率,而且有利于集中治理“废气、废水、废渣”等。推进大中型钢铁企业的主体装备大型化,可以促使企业走“通过技术创新实现节能降耗的新路子”。
3、推进节能减排技术的系统集成创新。对于目前正常生产运行企业的节能减排,重点是推进节能减排技术的应用,实现在生产过程的节能减排目标。当前,重点是推进的节能减排技术的系统集成创新,以技术创新来降低能耗和消耗。如在全行业内有条件的钢铁生产企业,广泛推广应用目前有代表性的“焦炉干熄焦、烧结机烟气脱硫、高炉喷煤、炉顶压差发电、高炉煤气干法除尘回收、铁水炉外处理、转炉煤气干法除尘回收、钢水炉外精炼、高水平的近终型连铸连轧紧凑型流程、炉渣粒化处理、各工序水的回收综合循环利用”等等技术。同时要对这些技术进行系统集成再创新,形成具有我国各类钢铁生产企业能适应的“建设投资省、使用效率高、运行成本低”的技术。
(二)系统优化工艺结构,实现节能降耗
钢铁工业是一长流程的生产过程。在从矿石到生产出各种不同规格的钢铁产品,整个的生产过程中伴随着大量的化学反应和物理变化。因此钢铁工业要实现节能减排,必须要依靠科技进步,通过全方位、全流程、全工序系统优化,从工艺结构上节能降耗。重点是要从工序抓起,沿物流方向加强节能降耗的管理,实现了按工艺流程的全过程控制。
1、以全精料为突破口,优化铁前系统结构,推动炼铁工序节能降耗。钢铁生产过程中,炼铁系统的能耗占整个总能耗的70%左右,排放量占到总量的50—60%。因此钢铁工业实现节能减排的重点要放在炼铁系统。依靠技术进步,优化配料结构,扩大熟料生产能力,向高炉实现全熟料和全精料方向发展,减少放风率,实现高炉生产“顺利、稳定、高效、长寿”。
在烧结生产方面,主要是稳定烧结用料的配比,减少烧结矿成份波动。一方面要加强烧结料场的管理,减少烧结矿成份波动。通过优化烧结矿的熔剂结构和配料结构,全面提高烧结矿的内在质量,满足了高炉强化冶炼的要求;另一方面要通过加强工艺技术改造,实施低温高氧化度厚料层小球烧结工艺,增加料层厚度,提高烧结机的利用利数。同时,在烧结上要推广应用烧结烟气除硫技术。
在焦化生产方面,主要优化焦炉配煤结构和提高炼焦煤的质量,降低焦炭成份,保证焦炭质量。同时,在焦炉上推广应用目前的干息焦技术。
在高炉生产方面,以全熟料和全精料为主,以达到稳定操作,提高高炉利用系数,实现节能降耗。在高炉操作方面,主要是实施精料方针。通过加强高炉炉下筛粉,降低入炉料的含粉量,提高料柱透气性,为高炉的稳定顺利创造了条件。同时以精料为依托,使高炉内煤气流分布均匀,提高煤气利用率。这些都是高炉节能降耗的重要措施。同时,在高炉上要推广应用高炉富氧喷煤、炉顶压差发电、煤气干法除尘、炉渣显热回收、粒化等技术。
2、以连铸高效化为手段,优化炼钢工艺,推进炼钢系统的节能降耗。在钢铁生产过程中,从化学反应来讲,唯有炼钢系统是一个不需要外加热能,且是放热的反应。目前国内宝钢、武钢等大型企业,由于转炉煤气回收力度大并得到充分利用,实现了负能炼钢。因此在炼钢系统,要以实现钢水全连铸,把连铸机高效化改造作为炼钢的突破口,优化炼钢系统的工艺,推进炼钢系统的节能减排。最好是把炼钢系统建设成为不消耗能,而且有输出能量的工序。
在转炉生产前,对铁水要进行预处理,一方面降低铁水中的磷、硫等有害杂质,提高钢水的质量;另一方面减少转炉炼钢石灰等辅料的使用,减少喷吹时间,降低钢铁料消耗,提高转炉炉龄和生产率,实现节能降耗。
转炉生产过程中,要提高终点命中率,实现低温出钢,钢水要根据生产钢种的需要,进行有必要的炉外精炼。重点是实现全连铸高效化生产,提高连铸水平。高效化全连铸能降低转炉炼钢的钢铁料消耗,且金属收得率高,节能降耗非常明显。一方面能使浇注过程温降减少,这为降低出钢温度,实现了低过热度的浇注创造了条件;另一方面出钢温度的降低,提高了转炉炉龄和钢包包龄和连铸浸入式水口的寿命,节约耐火材料,尤其是出钢温度的降低,减少了转炉吹损,金属收得率提高,降低钢铁料消耗。同时低温出钢,钢水中含氧量降低,合金收得率提高,同时夹物减少,提高了铸坯的质量。
在转炉炼钢过程中要重点推广应用顶底复合吹炼技术、溅渣护炉技术、快速成渣技术、终点控制技术和近终型高效连铸技术,同时加大转炉煤气的回收利用、干法除尘,提高转炉、连铸机冷却水的循环利用率。
3、推动轧钢实现全一火成材,提高轧机效率,实现节能降效。在钢铁生产的过程中,轧钢工序是一个纯物理变化过程,能源消耗主要是钢坯的加热和轧机运行的电耗,占整个钢铁生产能耗的比重不大。
在轧钢方面,重点是推动轧钢的全一火成材和铸坯全面热送装工艺。全连铸和铸机高效化改造,在工艺上为炼钢和轧钢工艺的衔接和实现全一火成材、铸坯全热送创造了条件,同时也能带来的巨大的节能降耗效益。
轧钢工序主要是推广应用全连轧技术、淘汰落后的横列式轧机。同时搞好冷却水的回收、净化和循环利用。
(三)搞好资源能源的回收利用,实现节能减排
在整个的钢铁工业的生产过程中,一方面要通过工艺技术的改进,实现节能降耗,提高资源的使用效率;另一方面要开发利用生产过程中产生的二次资源,使其得到综合利用,促进能源、资源进一步综合利用,推动深层次的节能降耗。重点是:
1、以能源和物料的综合开发利用为重点,从企业管理上挖掘内在潜力。冶金行业是耗能大户,物料耗能和能源消耗占企业生产成本的70%。所以企业要认真分析其原燃材料的消耗结构,根据自身工艺技术要求,从采购、运输、使用配比等各工序抓起,把以能源和物料的综合开发利用作为节能的突破口,把节能降耗的工作落到每个生产工序上。如对“焦化配煤比的调整、烧结矿用粉配比、高炉入炉料的配比、炼钢工序钢铁料消耗、轧钢过程能耗”一个环节一个环节分析,找出各工序能耗管理的切入点,使节能降耗落实到可操作上工序岗位上。尤其是在联合钢铁生产企业,要以能源消耗最低和物料综合开发利用最高为目标,来推进节能减排。重点是狠抓废物资源化,实现含铁物料的闭路利用,要对炼钢烟气除尘污水处理后尘泥、炼铁煤气洗涤水处理后含铁尘泥全部回收利用。同时也要调整使用能源结构,实现了煤气的闭路利用。
2、加强余热余能的回收利用,提高回收率和利用率。钢铁工业生产过程中,若按回收余热资源的数量和温度水平来统计,我国钢铁工业余热资源回收最多是高温余热资源,其次是中温余热资源,低温余热资源回收最少。若按携带余热的物质种类和形态来统计,回收最多的是产品显热,其次是烟气的显热,冷却水的显热回收最少,各种高温熔渣的显热回收更少。我国钢铁企业的余热资源利用率一般在30—40%,而世界上先进钢铁企业的余热余能回收利用率平均为80%,最高可达90%。因此要加强我国钢铁生产过程中余热余能的回收利用率。同时要大力开展余热资源,实现了全余热闭路利用。
3、加强水的循环利用,减少吨钢新水消耗。我国钢铁工业用水量和废水排放总量一直很高,但是随着我国水资源的紧缺,淡水供应能力和环境承载能力的下降,我国钢铁工业将节约新水放在突出的位置来抓,采用了一系列先进节水技术、代水技术和污水处理技术,在节约用水、污水治理和中水回收等方面取得了突破性进展。串级供水和污水回收等共性技术在钢铁企业普遍推广应用。目前串级供水在炼铁工序的普及率较高,达到22.5%;在烧结、焦化、炼钢工序的普及率较低,分别为11.2%14.5%和14.9%;在轧钢工序中普及更低。
尽管我国钢铁工业节水工作取得很大进步,但同国外先进企业相比还存在很大差距,主要是我国钢铁企业中,生产工艺流程落后,冷却水的用量大,供水水质清浊不分,循环系统设施不完善。以后重点是要改造传统的串级用水工艺,分系统实现了工业用水分工序或区域按各自工艺特点实行的闭路循环,提高复水利用率,降低吨钢综合耗新水,实现外排水为“零”。
4、加强含铁成份物料等资源的回收利用。废钢物料是钢铁生产中自身产业的重要可回收利用的资源。钢铁工业多用废钢物料,不仅可以降低天然铁矿石的消费量,减轻由此带来的环境污染,而且还可以解决废物的排放,因此要加强钢铁生产过程中废钢物料的回收利用,如钢渣、连铸渣、轧钢所产生的切头、铁磷等各种带铁资源的回收。
总之,建立资源节约型、环境友好型的钢铁工业,是我们一直努力追求并力争实现的目标。在当前面对全球资源紧缺和生态环境压力加大的情况下,实现钢铁工业的科学发展显得尤为迫切,作为资源、能源消耗大户和废弃物排放的钢铁工业,积极开展节能减排是责无旁贷。尤其是面对当前的经济危机,实现我国《钢铁产业调整和振兴规划》提出的节能减排目标,必须要从全流程上考虑加快节能新技术、新工艺、新设备的推广应用,通过打造全方位打造钢铁工业节能降耗的产业链,来实现节能减排的目标