降低冶金行业碳排量的分析与展望

 

 

　　2007年我国的钢产量为4.8971亿吨，占全球钢产量36.4%，而碳排放却占全球碳排放总量的51%，这是与我国的冶金行业主要以煤炭为主要能源，大部分采用高炉、转炉长流程生产的实际情况密切相关的，因此与国外钢铁行业相比，我国的钢铁行业碳减排面临的压力更大。

 

　　目前我国已经成为全球碳排放的第一大国，据资料介绍，在过去8年，全球碳排放增加1/3，而其中2/3来自中国。在2009年12月哥本哈根国际环境会议上，我国承诺的碳减排目标是：到2020年单位 GDP的碳排放比2005年降低40-45%。为了实现我国的减排目标，作为碳减排重点的冶金行业具有义不容辞的责任和义务。

 

　　2  冶金行业降低碳排放的主要措施

 

　　2.1  加紧推广应用成熟节能减排技术，是降低现有钢铁工艺流程碳排放的关键

 

　　现代钢铁工业按照工艺流程分为炼铁系统（包括烧结、球团、焦化和炼铁）、炼钢-连铸系统、轧钢系统，在整个钢材制造过程中大量使用能源（化石燃料），而其排放的碳量占直接排放的97%左右，因此节能是冶金行业减少糖排放的主要途径。随着钢铁工业的飞速发展，现代钢铁流程的各工序的节能减排技术也得到了改进和提高，推广这些节能减排技术是目前冶金行业减少碳排放的关键措施。各系统目前的主要节能减排技术如下：

 

　　2.1.1 炼铁系统的主要节能技术

 

　　在炼铁系统中的节能技术主要包括：煤预热炼焦技术、焦煤调湿技术、干息焦技术、日本开发的高产无污染大型SCOPE21炼焦技术、烧结点火节能技术、烧结风机节能技术、烧结节水技术、预热烧结技术、低温烧结技术、烧结余热利用技术、各种球团矿生产节能技术、高炉喷煤技术、热风炉节能技术（包括高效蓄热体技术、热风炉余热回收技术）、各种高炉工艺节能技术（包括送风系统节能、煤气系统节能、科学布料节能、合理的冶炼强度节能、炼铁精料技术等）、高炉内衬热态维修技术、各种高炉设备节能技术（包括水泵风机压缩机节能、高炉炉顶设备节能、高炉余压发电技术、高炉煤气燃气蒸汽联合循环发电技术（CCPP技术）等。

 

　　2.1.2 炼铁系统的主要减排技术

 

　　在炼铁系统中的减排技术主要包括：各种炼焦烟尘减排处理技术、无回收炼焦技术、热回收炼焦技术、焦化废水处理技术、各种烧结烟气脱硫技术与装备、烧结废水处理技术、高炉煤气干法除尘技术与装备、各种高炉渣的综合利用技术和余热高效回收利用技术、高炉渣处理节水技术、炼铁污水处理和循环利用技术等。

 

　　2.1.3 炼钢-连铸系统的主要节能技术

 

　　在炼钢-连铸系统中的节能技术主要包括：

 

　　转炉炼钢节能技术：包括转炉吹炼工艺节能；转炉操作节能；混铁炉、转炉本体和传动装置、氧强和副枪、除尘风机、烘烤装置等转炉炼钢设备节能；转炉煤气余热回收技术、转炉钢渣余热利用技术等。

 

　　电炉炼钢节能技术：包括电炉烧嘴助燃技术；铁水热装技术；电炉短网技术；各种节能电炉技术；废钢预热技术；电炉烟气余热余能回收技术；电炉钢渣余热利用技术；电炉本体传动装置、除尘风机、烘烤装置等电炉炼钢设备节能等。

 

　　连铸节能技术：包括动态轻压下技术；结晶器液压震动技术；动态二冷区配水自动控制技术；大包回转台、中间包、烘烤装置、拉矫装置、铸坯冷床等连铸设备节能等。

 

　　2.1.4 炼钢-连铸系统的主要减排技术

 

　　在炼钢-连铸系统中的减排技术主要包括：转炉煤气湿法除尘回收技术、转炉煤气干法除尘回收技术、电炉除尘技术、钢渣处理和综合回收利用技术、炼钢废水处理和循环利用技术、连铸废水处理和循环利用技术等。

 

　　2.1.5 轧钢系统的主要节能技术

 

　　在轧钢系统中的节能技术主要包括：

 

　　轧前系统节能技术：包括连铸热送热装技术、各种节能型加热炉（包括常规加热炉和蓄热式加热炉）、各种节能燃烧装置、各种节能耐火保温材料、加热炉气化冷却技术、加热炉余热回收技术等。

 

　　轧制系统节能技术：棒线材无头轧制技术和半无头轧制技术、薄板坯连铸连轧技术、低温轧制技术、板带热卷箱技术、板带控制轧制和控制冷却技术、棒线材控制轧制和控制冷却技术、板带在线热处理技术、棒线材在线热处理技术、板带表面处理技术（包括热镀锌、电镀锌、酸洗等）、钢管在线热处理技术、轧机电机系统节能技术、轧机传动交流调速技术、变频器及其外围设备节能技术、冶金轧辊修复再利用技术等。

 

　　2.1.6 轧钢系统的主要减排技术

 

　　在轧钢系统中的减排技术主要包括：热轧废水处理与回用技术、冷轧废水处理与回用技术、含油乳化液处理与回用技术、冷轧重金属废水处理与回用技术、冷轧酸洗废液和低浓度酸性废水处理技术、综合污水（废水）处理与回用技术、无污染钢卷表面处理新技术等。

 

　　2.2  研究开发钢铁材料减量化技术，减低钢材的相对消耗量，提高钢材的使用效率

 

　　钢铁材料能通过成分设计和热处理得到从低强度到高强度的极其宽广范围的性能，是其能被广泛应用的一个极为重要的原因。尽管钢才有多种强化方法，但只有细晶强化可以同时提高材料的强度和韧性。控制轧制和控制冷却相结合，形成了所谓的控制轧制和控制冷却技术，即TMCP技术。控制轧制的目的是控制奥氏体的状态，控制冷却是对硬化状态奥氏体的相变进行控制，细化相变产物铁素体的晶粒，或控制生成按一定比例组成的复相组织，提高材料的综合性能。充分利用钢材的相变特点，发掘和利用钢材的潜力，是实现钢铁材料减量化的根本。通过开发钢铁材料减量化技术，可以在满足使用性能不变的情况下，相对减少钢材的消耗量，间接达到减少碳排放的目的。目前，主要应用的钢铁材料减量化技术包括：减量化400-500MPa级线材生产技术、减量化400-500MPa级棒材生产技术、减量化400-500MPa级带材生产技术、低成本管线钢生产技术、汽车用高强钢板生产技术等。

 

　　2.3  开发钢铁循环利用技术，提高钢材及副产品的循环利用率

 

　　在整个钢铁制造工艺流程中，炼铁系统（含焦化、烧结和球团）的能耗占70%以上，因此炼铁系统是冶金行业产生碳排放的主要来源。如果加大费旧钢材的回收利用，采用电炉炼钢和短流程生产钢材，提高钢材的循环利用率，就可以大大减少钢铁制造过程的碳排放。据资料介绍，每年回收利用5000万吨废钢材，可以减少1亿吨碳排放；而高炉、转炉钢材制造流程产生的碳排放是电炉钢材制造流程产生的碳排放的3.5倍。因此，在我国费旧钢材量越来越多的情况下，应该适当增加电炉短流程钢材制造工艺，对减排碳排放效果显著。

 

　　同时，现代钢材制造工艺产生的副产品钢渣和铁渣，经过处理后可以生产水泥，据资料介绍，与传统水泥生产工艺相比，每利用1吨冶金炉渣，可以节电40度、减少碳排放0.79吨，因此研究开发冶金炉渣的材和余热利用技术，对减少冶金行业的碳排放具有重要作用。

 

　　2.4  淘汰落后产能，加快老厂的技术改造

 

　　国家发布的“钢铁行业振兴规划”中，将加快企业整合、淘汰落后产能作为一项重要振兴措施，顺应国家加快淘汰落后产能的政策要求，采用先进的工艺技术改造落后工艺是冶金行业减少碳排放的重要措施之一。据资料介绍目前我国已经淘汰落后的炼铁能力4137万吨、炼钢能力3171万吨，还有约7260万吨炼铁能力和2500万吨炼钢能力需要淘汰，因此还有很大的空间。利用先进的工艺技术和设备技术，对老钢铁企业进行技术改造和升级，可以在我国钢铁总体产能不增加的情况下，实现减少落后产能增加的碳排放量的目的，并提高冶金行业的整体技术水平。

 

　　2.5  研究开发新的冶金工艺技术和节能技术，是降低冶金行业碳排放的关键

 

　　我国的能源结构特点是以煤为主，因此我国冶金行业的主要能源消耗是煤炭，造成现有钢材制造流程的碳排放较高，研究开发各种冶金新工艺和节能技术是实现冶金行业从根本上大幅度减少碳排放的关键。根据国内外的研究情况来看，这些新的冶金工艺技术和节能技术主要包括：

 

　　l 高炉炉顶煤气循环技术和谈扑火和储存技术，据资料介绍，高炉炉顶煤气循环技术可实现碳减排25%；高炉炉顶煤气循环技术和谈扑火和储存技术相结合，可实现碳减排50%。

 

　　l 先进的直接还原技术，如：第三代炼铁技术和新型融融还原技术。

 

　　l 全氧高炉技术。

 

　　l 铸轧一体化技术，无头和半无头轧制技术。

 

　　l 高效的冶金炉渣材和余热综合利用处理技术。

 

　　3  结语

 

　　综上所述，我国的能源结构决定了我国冶金行业现有钢材制造流程的碳排放量大，降低碳排放的压力很大。为了实现国家要求的冶金行业碳排放减排目标，推广应用现有成熟的节能减排技术、淘汰落后产能、开发各种钢铁材料减量化技术和循环利用技术，是目前冶金行业非常有效的碳减排措施，而研究各种新的冶金工艺技术和节能技术，从根本上克服现有钢材制造流程存在的碳排放大的不足，是实现冶金行业大幅度减少碳排放的关键。