開發(fā)綠色鋼鐵技術助推中國成為世界鋼鐵強國

沈鶴庭

中國鋼鐵工業(yè)經過近十年的飛速發(fā)展，從規(guī)模上說已是名副其實的鋼鐵大國。2011年，我國粗鋼產量6.83億噸，占全球14.9億噸的46%。但我國目前遠非一個鋼鐵強國。單就能耗指標而言，納入中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計的大中型鋼鐵企業(yè)平均噸鋼能耗與日本鋼鐵工業(yè)平均噸鋼能耗有近10%左右的差距?？紤]到我國中小型企業(yè)的能耗指標相對落后，同大中型鋼鐵企業(yè)整體水平比較，存在約50%左右的差距。因此，若按大中型、中小型鋼鐵企業(yè)綜合考慮，我國鋼鐵工業(yè)全行業(yè)的能耗水平同國際先進水平比較，總體上存在20%左右的差距。

本次會議以“科技創(chuàng)新、轉型升級”為主題，具有很強的針對性和現實意義。過去十年來，由于中國經濟的快速發(fā)展及由此產生的對鋼鐵產品的強勁需求，中國鋼鐵企業(yè)的注意力主要集中在把規(guī)模做大。但近幾年隨著鐵礦石等原材料和煤等能源價格的大幅攀升，以及鋼鐵產品的需求增速趨緩導致的價格下跌，大大擠壓了鋼鐵行業(yè)的利潤空間。2011年10、11和12月，我國鋼鐵行業(yè)平均銷售收入利潤率分別僅為0.48%、0.43%和1.04%。因此，鋼鐵企業(yè)從自身的生存和發(fā)展考慮，迫切需要在優(yōu)化產業(yè)結構和產品結構、提升產品質量的同時，通過科技創(chuàng)新，對現有產能進行流程優(yōu)化和技術升級，在加強基礎性能源管理工作基礎上，利用節(jié)能技術和節(jié)能產品，在占總成本約20%-30%的能源成本上掘金，通過節(jié)能降低產品成本，從而提高企業(yè)的競爭實力。

另外，鋼鐵行業(yè)既是一個高耗能的產業(yè)，也是一個高污染、高排放的產業(yè)。由于我國完成了世界鋼鐵生產近一半的產量，能源需求和環(huán)境污染已經到了難以承載的程度。2010年全國粗鋼產量達6.25億噸，產生的GDP占全國GDP的8.9%，但能源消耗約占全國總能耗的16.1%、工業(yè)總能耗的23%；新水消耗、廢水、二氧化硫、固體廢物排放量分別占工業(yè)的3%、8%、8%和16%左右。鋼鐵企業(yè)不僅要考慮自身的發(fā)展，還要肩負一份沉甸甸的社會環(huán)保責任。

因此，無論從企業(yè)自身還是社會要求來看，未來很長一段時間內，推進鋼鐵生產的節(jié)能環(huán)保，發(fā)展綠色鋼鐵技術將成為我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的主旋律，以此為切入點，推進我國由鋼鐵大國變?yōu)殇撹F強國。

就目前我國鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排現狀而言，我以為存在以下問題和不足：

(1)缺乏對鋼鐵企業(yè)實際能源利用狀況的真實評價

目前我國評價鋼鐵企業(yè)能效的指標包括噸鋼綜合能耗和噸鋼可比能耗，以各生產企業(yè)自報的數據為依據。一是客觀真實性存疑；二是這兩個指標與產品品種和規(guī)格、原料條件有很大的關系，可比性較差，其科學性有待商榷。沒有一個客觀真實的評價，就難以有針對性地挖掘其節(jié)能潛力及開發(fā)和采用相應的節(jié)能技術。

(2)比較重視“單工序或單體設備節(jié)能”，對“全流程系統(tǒng)協(xié)同節(jié)能”考慮不足

“全流程系統(tǒng)協(xié)同節(jié)能”包括兩個方面：一是科學用能，二是動態(tài)節(jié)能?？茖W用能不僅要著眼于節(jié)能，還要把能源用好，真正做到能源“分配得當、各得所需、溫度對口、梯級利用”，避免能源的高質低用，提高能源的整體利用效率，將節(jié)能做到極致；動態(tài)節(jié)能是針對企業(yè)能源始終處于供需不平衡狀態(tài)的現象，應用“動態(tài)”、“非平衡”的思維方法和能量流網絡優(yōu)化技術，解決富余煤氣、氧氣、蒸汽的緩沖、使用和調控問題，通過建立健全智能化能源系統(tǒng)管控中心，避免能源的放散或不經濟的使用。

(3)已經實施的節(jié)能措施沒有發(fā)揮應有的效果

最近幾年來，在國家政策的引導和國外技術的支持下，一些鋼鐵企業(yè)實施了一批節(jié)能項目，但由于多方面的原因，包括技術本身的不過關或操作維護方面的原因或節(jié)能系統(tǒng)的不匹配等，造成部分投資未能真正發(fā)揮效益，有的節(jié)能效率很低，有的甚至成了擺設。如部分煤調濕項目、一些燒結余熱發(fā)電工程、電爐煙氣余熱利用技術、焦爐煤氣上升管余熱回收技術、集中式蒸汽發(fā)電裝置等。要使這些節(jié)能措施發(fā)揮其應有的效果，一是要進一步完善其技術，加強裝備的操作維護管理；還要從了解主體工藝入手，對余熱的品質、分布、變化規(guī)律、余熱品質的影響因素等有較深刻的了解和認識。

(4)一些技術瓶頸還有待突破

一是低品質余熱余能利用技術有待突破。目前鋼鐵企業(yè)節(jié)能重點主要放在高品質的余熱余能利用上，出于能源利用效率和經濟性方面的原因，一些低品質余熱余能還沒有很好的利用，如高爐沖渣水、工業(yè)爐窯的中低溫煙氣等。二是如何突破工藝技術和界面技術，實現源頭減量。能效優(yōu)化的最有效措施是通過改進工藝技術和工序之間的界面技術，較好地解決能源轉化效率過低問題，如高爐原燃料熱裝技術、鐵水一罐到底技術、無頭軋制技術、取向硅鋼低溫生產工藝等。

中冶集團長期從事鋼鐵工程的建設，承擔了中國幾乎所有鋼鐵企業(yè)的新建和改擴建重大項目，在中國成為鋼鐵大國的進程中發(fā)揮了舉足輕重的作用。面對當前鋼鐵行業(yè)優(yōu)化重組、轉型升級的要求，特別是在節(jié)能減排方面，中冶集團依然義不容辭、責無旁貸。

實際上，中冶集團近幾年已經開發(fā)了許多鋼鐵生產節(jié)能減排的工藝及裝備技術。如用于燒結機的液密封環(huán)冷機、燒結煙氣余熱發(fā)電技術、鏈篦機-回轉窯低碳焙燒技術、高配比硫酸渣氧化球團生產技術、氨法煙氣脫硫脫硝技術、干熄焦大型化、煤調濕技術、焦爐荒煤氣余熱利用技術、鐵水運輸“一罐到底”技術、高爐煤氣干法布袋除塵技術、轉爐煤氣干法除塵技術、轉爐煤氣余熱回收技術、電爐余熱回收技術、飽和蒸汽發(fā)電技術、高溫空氣燃燒技術、綜合污水處理回用技術、鹽酸再生技術、煤基轉底爐直接還原煉鐵技術和處理冶金粉塵技術、熔融鋼渣熱悶處理及金屬回收技術等。

針對目前鋼鐵企業(yè)深度節(jié)能和系統(tǒng)節(jié)能要求，中冶集團擬以申報組建的“國家鋼鐵生產能效優(yōu)化工程技術研究中心”為平臺，在監(jiān)測和分析鋼鐵生產全流程能效的基礎上，對各工序、工序界面、主要機組和裝備的能源利用效率進行科學評估，提出鋼鐵生產全流程能效優(yōu)化的系統(tǒng)解決方案，以達到鋼鐵生產能效提升、能源節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展的目的。具體工作方法和步驟如下：

（1）選擇一家具有代表性的鋼鐵聯合企業(yè)作為研究樣本企業(yè)，通過現場調研和實際測量，繪制樣本研究企業(yè)的物流圖和能流圖；

（2）按工序和/或產品計算實際噸鋼能耗指標；

（3）根據理論或標桿企業(yè)先進指標，分析和評價樣本研究企業(yè)的能源利用效率；

（4）按全流程系統(tǒng)節(jié)能的理念，提出樣本研究企業(yè)能效優(yōu)化路線圖，為鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排提出系統(tǒng)解決方案；

（5）按照能效優(yōu)化路線圖開發(fā)和/或利用相關工藝裝備技術以及能源管理技術，并擇機實施；

（6）將能流監(jiān)測與計算、能效分析與評估、能效優(yōu)化等技術標準化和模型化，向鋼鐵生產全行業(yè)推廣。