綠色鋼鐵的節(jié)能之路

林黎聲

綠色鋼鐵的節(jié)能之路

林黎聲

（寶鋼股份銷售系統(tǒng)綠色產(chǎn)品策劃，上海200940）

從鋼鐵制造工藝著點，以鋼鐵生產(chǎn)的全生命周期理念（LCA）分析再次能源的利用、現(xiàn)狀和潛力，從縱向和橫向的角度研究節(jié)能管理理念的手段和方式，挖潛和分析當前鋼鐵企業(yè)節(jié)能環(huán)保的運營模式，從而達到社會可持續(xù)性發(fā)展。

再次能源；生命周期分析（LCA）；節(jié)能降耗；環(huán)保；資源綜合利用

1 前言

中國的經(jīng)濟發(fā)展在過去30年是舉世矚目的，這是一條以物流、低成本生產(chǎn)和消費需求為目標和基礎(chǔ)的低級經(jīng)濟發(fā)展之路。這種規(guī)模擴張方式、組織和產(chǎn)品經(jīng)濟結(jié)構(gòu)很大程度上依靠了初級生產(chǎn)要素的刺激，其特征是消耗了資源、犧牲了環(huán)境、投資拉動、引進了技術(shù)以及廉價勞動力，同時也造成了諸多的不平衡、不健康和不可持續(xù)的深層次的矛盾。中國的鋼鐵行業(yè)同樣以粗放型的增長方式著稱，高投入、高消耗、高排放、高污染等問題十分突出，讓中國的環(huán)境也承受了巨大壓力。

隨著全社會對環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展關(guān)系重要性的意識逐日加強，全國各地政府也相繼把環(huán)保問題逐步放在更高的臺階上。上海早在2009年定位“國際化大都市”的戰(zhàn)略目標，上海將以“創(chuàng)新驅(qū)動，轉(zhuǎn)型發(fā)展”為主線，加快向服務(wù)經(jīng)濟、創(chuàng)新經(jīng)濟、低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，構(gòu)建以服務(wù)經(jīng)濟為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，2013年4月國務(wù)院部署下一階段五大重點也再次提到了“發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)，推進科技創(chuàng)新，加快淘汰落后產(chǎn)能，擴大先進產(chǎn)能市場空間”……在大環(huán)境的驅(qū)動下，“國際化大都市”的前提勢必對上海的經(jīng)濟和節(jié)能減排有了更高和更具體的要求，使鋼鐵制造在能源、環(huán)境的約束下產(chǎn)能未來增長空間被壓減，同時上游供應(yīng)商產(chǎn)品的不合規(guī)原料可能給本企業(yè)帶來經(jīng)營風險，因而鋼鐵企業(yè)的綠色營銷及制造必須強化，以實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)上下游利益鏈的統(tǒng)一及社會可持續(xù)性發(fā)展。所以說，作為鋼鐵企業(yè)，綠色節(jié)能制造勢在必行。

2 鋼鐵制造大致工藝

鋼鐵制造大致工藝為：包括從礦石原料的冶煉至生產(chǎn)出鋼材的各個工序，大體可分為煉鐵工序、煉鋼工序和軋鋼工序。即細分為（1）選礦：重選和磁選（不包括浮選廠）；（2）燒結(jié)：燒結(jié)和球團；（3）焦化：包括化工產(chǎn)品在內(nèi)的焦化廠；（4）煉鐵：煉鐵廠（指普鐵）；（5）煉鋼：轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼；（6）連鑄：連鑄廠（車間）；（7）軋鋼：鋼坯、型鋼、線材、熱軋板帶、鋼管和冷軋板帶；鋼鐵聯(lián)合生產(chǎn)過程，除了上述三個主要工序及過程外，還有原料處理、煉焦、煤氣、蒸汽、電力、水、運輸?shù)容o助設(shè)備。

3 綠色鋼鐵的綠色節(jié)能理念和方式

原有的環(huán)境治理理念只控制事后即已被污染的環(huán)境，使之恢復(fù)到被污染前的面貌。這種方法并沒有控制源頭，而僅僅事后控制，導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本增加，削弱市場競爭力。

綠色節(jié)能生產(chǎn)不僅限于環(huán)境治理，而是強調(diào)清潔生產(chǎn)的理念，源頭消減、過程控制和末端污染治理相結(jié)合。綠色制造需要從過程工序與科研創(chuàng)新入手，發(fā)展環(huán)境友好的生產(chǎn)工藝、先進設(shè)備、優(yōu)化能源管控流程，使環(huán)境污染與可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾達到平衡。

鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排手段：降低污染物排放，減少能源消耗。

3.1 大工序中分段控制能耗模式

鋼鐵工業(yè)的長流程工藝在排放系統(tǒng)是一個彈性較大的系統(tǒng)，將污染排放物或者有害物質(zhì)盡可能在生產(chǎn)過程中控制和減少，或者利用余熱余能進行資源綜合再次利用，則會將消耗盡可能少的資源和能源；同時，低碳排放也成為鋼鐵綠色制造中的一項新的重要內(nèi)容，我們應(yīng)該本著加強節(jié)能降耗，提高再次能源利用效率的原則，在每一個環(huán)節(jié)都推行節(jié)能減排舉措。

具體節(jié)能減排方式如下：

鋼鐵企業(yè)外購能源主要是重油、輕油、天然氣、煤炭、鋼鐵等，而二氧化碳排放與能源消耗主要是化石燃料產(chǎn)生的。因而針對二氧化碳，再次能源的資源綜合利用效率是企業(yè)節(jié)能減排的重要手段。

鋼鐵碳排放總量LCA環(huán)境鏈直接關(guān)系到投資、資源、能源、環(huán)境、土地、物流等關(guān)鍵因素的分配與占用，基于大工序中分段控制能耗模式：

（1）煉鐵、能源輔助——CDQ(Coke Dry Quenching)干熄焦余熱發(fā)電；

（2）煉鐵、能源輔助——TRT(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit)高爐煤氣余壓透平發(fā)電（高爐爐頂煤氣壓差發(fā)電）；

（3）煉鐵、電廠輔助——BFG、LDG、COG三種煤氣資源綜合利用發(fā)電或者鋼鐵工序熱能段供需；

（4）轉(zhuǎn)爐負能煉鋼技術(shù)；

（5）軋制——蓄熱式燃燒技術(shù)；

（6）熱軋——熱送熱裝等節(jié)能措施；……

由上可以看出，提高資源進行綜合利用，將再次能源進行工業(yè)化所需轉(zhuǎn)換（如轉(zhuǎn)換電能、蒸汽或著壓力）或者進行外供，是降低有害氣體及二氧化碳排放的雙效利劍。

3.2 優(yōu)化工序流程和LCA全生命周期減排模式

（1）要注重廢鋼資源的利用，降低鐵鋼比；

（2）從全生命周期LCA能源消耗系統(tǒng)的權(quán)衡，在確保電網(wǎng)電能是三峽水利大發(fā)等無二氧化碳排放等綠色類型富余電的情況下，利用電爐短流程（使用再生資源—廢鋼），這樣比利用天然資源的高爐—轉(zhuǎn)爐流程消耗更少的原料和能源，排放更少的污染物質(zhì)，對環(huán)境的影響更小。

因而，從鋼鐵生產(chǎn)的LCA全生命周期著點，與其他行業(yè)形成生態(tài)鏈，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，減少鋼材浪費，延長鋼材的使用壽命等是更有效的更系統(tǒng)的碳減排模式。此外還要積極開發(fā)清潔能源，關(guān)注國際上關(guān)注的碳捕捉與儲存技術(shù)，以及繼續(xù)跟蹤CDM國際清潔發(fā)展機制可能給國內(nèi)鋼企帶來的機會。

3.3 強化切斷后序有害物質(zhì)排放根源手段

鋼鐵行業(yè)排放的有害物質(zhì)只要是二氧化硫、氮氧化物、煙塵和粉塵等。

（1）推進燒結(jié)機煙氣SO2治理工程；20世紀80年代以后，主要采用鋼渣石膏法、氨硫銨法、活性焦吸附法、電子束照射法等。鋼渣石膏法是利用轉(zhuǎn)爐廢渣研磨制成的漿液為脫硫劑，產(chǎn)品為低濃度石膏。該法脫硫效率高、投資省。利用了廢渣，但易結(jié)垢、產(chǎn)品不能利用。氨硫銨法脫硫工藝是利用焦化廠產(chǎn)生的氨氣，脫除燒結(jié)煙氣中的SO2，該法脫硫效率高、副產(chǎn)品可利用。但存在氨損、副產(chǎn)物穩(wěn)定化、副產(chǎn)品品質(zhì)、副產(chǎn)品的市場化等問題。活性焦吸附法煙氣脫硫在脫除SO2的同時，能不同程度脫除廢氣中的HCl、HF等有害氣體；裝置占地面積較小;副產(chǎn)品經(jīng)綜合加工后可利用。但存在運行成本高、設(shè)備龐大且造價高、腐蝕問題突出、硫資源回收處理等外圍系統(tǒng)復(fù)雜、系統(tǒng)長期運行穩(wěn)定性差等問題。電子束法煙氣脫硫能同時脫硫脫硝，過程簡單，不產(chǎn)生廢水廢渣，副產(chǎn)品可用作化肥。但系統(tǒng)的安全性差，運行成本高，電子加速器價格昂貴，脫硫產(chǎn)物難以有效捕集及利用，應(yīng)用范圍受到限制。

（2）促進自備電廠能源有效轉(zhuǎn)換一體化建設(shè)和工業(yè)鍋爐的煙氣脫硫脫銷工程配套上線運行；火電廠煙氣處理脫硫脫硝是火力發(fā)電廠的工程中的一個工程程序，指的是處理含硫化合物的一個工程，基本上以處理二氧化硫為主。二氧化硫的治理可分為燃燒前、燃燒中和燃燒后進行三大類。燃燒前是指對燃料進行處理，燃燒中是指爐內(nèi)脫硫，如爐內(nèi)噴鈣脫硫、利用脫硫添加劑等；燃燒后脫硫即指煙氣脫硫，目前國內(nèi)外采用的脫硫技術(shù)中，主要采用的方法仍然是煙氣脫硫。

（3）減少污水排放，治理水污染。

（4）提高環(huán)境檢測水平。

4 鋼鐵工業(yè)再次能源綜合利用和減排現(xiàn)狀

近幾年來，由于國內(nèi)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能不斷擴充，造成消耗能源的總量也在不斷上漲。隨著國際和社會上對能源環(huán)保的問題日漸關(guān)注，鋼鐵工業(yè)節(jié)能工作不得不進一步深入，噸鋼綜合能耗持續(xù)降低，但總體來說，鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排力度在社會環(huán)保意識的提高下逐漸加大。

鋼鐵行業(yè)節(jié)能理念的變化起到層次上的飛躍，最初是制造工藝設(shè)備和流程改造與優(yōu)化、余熱余能利用技術(shù)推廣等，這一層次節(jié)能觀念只是注重生產(chǎn)工藝設(shè)備和流程改造與優(yōu)化的附帶節(jié)能效果及單一技術(shù)、單一設(shè)計的節(jié)能效果，以減少“跑、冒、滴、漏”為生產(chǎn)管理辦法，起點較低。

隨著節(jié)能理念上升到一定的高度，“節(jié)約能耗、降本增效”是這一階段的管理思路和目標。淘汰落后工藝（如平改轉(zhuǎn)、連鑄替代模鑄等），熱裝熱送、富氧噴煤、高爐長壽化等共性關(guān)鍵技術(shù)，以及BFG、LDG、COG三種煤氣的資源回收利用。

到本世紀以“節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展”為發(fā)展方向，將“能源回收與能源管控”建設(shè)相結(jié)合，以這個環(huán)保管理理念為基礎(chǔ)，進一步調(diào)整優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu)，推廣“三干三利用”理念：高爐煤氣干法除塵、干熄焦、轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵；進一步提高了能源回收利用效率，水的綜合利用、以副產(chǎn)煤氣為代表的再次能源利用，以轉(zhuǎn)爐渣、高爐渣為代表的固體廢棄物綜合利用；相應(yīng)減少了相當一部分的二氧化碳及污染物排放。

隨著全社會對環(huán)保意識的加強，鋼鐵工業(yè)也把可持續(xù)性發(fā)展的節(jié)能理念體現(xiàn)了對社會的責任。從只注重生產(chǎn)工藝設(shè)備和流程改造與優(yōu)化的附帶節(jié)能效果，單一技術(shù)、單一設(shè)計的節(jié)能效果到關(guān)注鋼鐵生產(chǎn)流程能源轉(zhuǎn)換功能、能量流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，鋼鐵企業(yè)節(jié)能理念的進一步提升。

5 目前鋼鐵行業(yè)在節(jié)能環(huán)保方面的潛力

鋼鐵行業(yè)的再次能源是指由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源，如：電力、蒸汽、煤氣、汽油、柴油、重油、液化石油氣、酒精、沼氣、氫氣和焦炭等等。

在生產(chǎn)過程中排出的余能，如高溫煙氣、高溫物料熱，排放的可燃氣和有壓流體等，亦屬再次能源。一次能源無論經(jīng)過幾次轉(zhuǎn)換所得到的另一種能源，統(tǒng)稱再次能源。

俗話說：“不積跬步，無以至千里”，在鋼鐵行業(yè)中，節(jié)能降耗的理念，需要從點滴入手，將再次能源的理念逐步進行挖潛，達到水滴石穿，積少成多。

5.1 整體鋼鐵企業(yè)而言，資源綜合利用技術(shù)的普及對鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗有著較大的發(fā)揮空間

資源綜合利用技術(shù)節(jié)能水平及普及率的提高惠及于民，符合社會持續(xù)發(fā)展的共同利益，對于未實行節(jié)能降耗措施的企業(yè)普及資源綜合利用技術(shù)能搞較大提高挖掘潛力。主要是因為，部分鋼鐵企業(yè)因資金或者對社會持續(xù)發(fā)展的理念尚未采用有效的余能利用技術(shù)，而對于已經(jīng)使用和實施節(jié)能技術(shù)各鋼企之間的效果差距也很大，因而提高整體的鋼鐵環(huán)保的節(jié)能技術(shù)，相互學習和借鑒，有助于提高這些企業(yè)的節(jié)能環(huán)保的能力。

5.2 煤氣回收利用水平有大幅度提高，但仍有進一步潛力

在鋼鐵生產(chǎn)過程中，鋼鐵企業(yè)重要的再次能源主要來自于產(chǎn)生的副產(chǎn)煤氣資源：BFG、COG、LDG，在整個生產(chǎn)工序流程中的能源平衡中具有十分重要的地位，約占全生產(chǎn)流程企業(yè)再次能源總量的75%。

煤氣放散率指標是指回收之后的煤氣又放散的量占回收總量的比例，煤氣放散率情況可一定程度上反映出企業(yè)的能源使用系統(tǒng)及能源管理水平，目前我國在煤氣回收量和提高煤氣利用水平方面具有一定潛力。

5.3 蒸汽回收綜合利用不容忽視

由于蒸汽系統(tǒng)是鋼鐵工藝中的輔助系統(tǒng)，能耗比例相對較小，因而較容易忽視，蒸汽系統(tǒng)存在著發(fā)生源分散、不易儲存、不宜長距離輸送、不同用戶對蒸汽壓力要求不同等復(fù)雜性問題。尤其在滿足不同用戶的使用要求過程中，中高壓蒸汽需要減溫減壓，會使大量的能源損失，因而造成蒸汽系統(tǒng)能源使用效率低下。

而現(xiàn)在蒸汽的合理利用促進了鋼鐵工序的生產(chǎn)順行和整體能源利用效率方面的提高，因而挖掘蒸汽系統(tǒng)綜合利用的潛力是十分必要的。

5.4 需進一步加強節(jié)能方面自發(fā)電

我國鋼鐵工業(yè)自發(fā)電比例近幾年有較大幅度提高，但與自發(fā)水平較高的日本相比仍有較大差距。

雖然一些企業(yè)自發(fā)電中二次能源發(fā)電所占比重已經(jīng)達到百分百，即自發(fā)電全部為二次能源發(fā)電，但各企業(yè)之間差距較大，需進一步挖掘潛力。電成本在鋼材的加工成本中大致達到30%，因而目前發(fā)電是鋼鐵企業(yè)利用再次能源的一個重要途徑，提高自發(fā)電比例，目的在于充分利用生產(chǎn)過程產(chǎn)生的再次能源。

除以上措施外，我們需要智慧地把控各個維度的能源管理，推進能源管控中心建設(shè)。

6 結(jié)論和對節(jié)能降耗、資源綜合利用方面的相關(guān)建議

綜上所述，在企業(yè)的“抓大放小”泛泛思路上，鋼企在節(jié)能降耗方面卻必須走精細化的路，隨著社會節(jié)能環(huán)保的意識增強，寬泛的節(jié)能技術(shù)以及標準已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的綠色生產(chǎn)要求，只有不斷精細化，不斷技術(shù)創(chuàng)新、管理優(yōu)化才能讓鋼企的節(jié)能綠色生產(chǎn)年年上臺階。

國家只有在技術(shù)投入、先進工藝等資源綜合利用投入、政策上基金、稅收方面予以資金鼓勵，才能使得中國的鋼企在綠色生產(chǎn)上有更大的信心做好節(jié)能環(huán)保工作。

（1）建議政府進一步加大科技投入，推進環(huán)保方面回收利用新技術(shù)工藝、新設(shè)備的研究設(shè)計，并強化與國際先進環(huán)保技術(shù)理念的交流與合作，以推進企業(yè)節(jié)能與回收利用相關(guān)技術(shù)的研究。

（2）希望政府對典型企業(yè)給予資金支持，建立示范平臺，對于采用并實施新型技術(shù)設(shè)計給予政策支持。制定政策對鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)低熱值燃料替代高熱值燃燒的熱工設(shè)備后，大幅度降低能源消耗的單位進行相應(yīng)的鼓勵及獎勵。

（3）鼓勵企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，對技術(shù)創(chuàng)新的部門和個人給予鼓勵和支持。鼓勵企業(yè)通過自主創(chuàng)新形成有自主知識產(chǎn)權(quán)的再次能源回收利用技術(shù)。

（4）對于自備電廠，出臺優(yōu)惠政策，鼓勵再次能源回收利用項目投資。目前鋼鐵企業(yè)投資建設(shè)電廠，利用回收的再次能源發(fā)電，本來希望按自備電廠來使用，即能夠自發(fā)自用。以某鋼廠為例，2006年利用再次能源發(fā)電總量達10億kW·h，占總公司用電量的32%，2007年預(yù)計發(fā)電量達25億kW·h，占總公司用電量的71%。但是，電網(wǎng)公司卻要求按公用電網(wǎng)定位，鋼鐵企業(yè)要先把生產(chǎn)的電賣給電網(wǎng)公司，然后再從電網(wǎng)公司買電。鋼鐵企業(yè)利用二次能源發(fā)電遇到的問題主要表現(xiàn)在3個方面：一是電廠定位問題，電網(wǎng)公司要求按照公用電廠，企業(yè)要求自備，最后卻是壟斷決定一切；二是并網(wǎng)審批困難，從申報并網(wǎng)到批復(fù)，目前至少半年，有些還超過一年，使企業(yè)疲于奔命；三是基本電費、備用容量費、過網(wǎng)費等收費名目繁多，數(shù)額無法律依據(jù)，由雙方不對稱談判確定。這些嚴重影響和限制了鋼鐵企業(yè)利用二次能源的積極性。

建議國家給予這類投資項目征地優(yōu)先、優(yōu)惠政策，并減免投資調(diào)節(jié)稅、進口技術(shù)設(shè)備關(guān)稅等稅收，在項目貸款上給予無息或貼息貸款。允許鋼鐵企業(yè)二次能源回收利用項目采用加速折舊的辦法回收投資。

（5）設(shè)立專項建設(shè)資金，鼓勵鋼鐵企業(yè)同其他企業(yè)實施區(qū)域循環(huán)經(jīng)濟，如“共同火力發(fā)電”模式，協(xié)調(diào)鋼鐵企業(yè)與其他企業(yè)的供求關(guān)系、投資及利益分配，適當制定鋼鐵企業(yè)余熱蒸汽、副產(chǎn)煤氣外銷時的市場指導(dǎo)價。

The Energy-saving Road of Green Steelmaking

LIN Lisheng
(The Green Steel Products Planning Depart.of Baosteel Sales System,Shanghai 200940,China)

Starting with steelmaking process,the utilization,current situation and potential of renewed energy are analyzed with the LCA(life cycle analysis)concept of steel production.The means and models of energy saving management are studied from both longitudinal and transverse angles while current operation modes of energy saving and environment protection of steel companies are tapped and analyzed,so as to achieve sustainable social development.

renewed energy;LCA;energy saving and consumption reduction;environment protection;comprehensive utilization of resources

TK018

B

1006-6764(2013)10-0073-03

2013－06－02

林黎聲（1973－），女，本科學歷，工程師、經(jīng)濟師，現(xiàn)從事營銷系統(tǒng)產(chǎn)品策劃、綠色產(chǎn)品策劃工作。