鋼鐵二氧化碳減排情況與建議

□ 郝經(jīng)偉趙 宏張 標(biāo)閆永芳

鋼鐵二氧化碳減排情況與建議

□ 郝經(jīng)偉1趙 宏1張 標(biāo)1閆永芳2

鋼鐵行業(yè)是能源消耗和二氧化碳排放大戶(hù)，行業(yè)整體節(jié)能減排水平不高，隨著我國(guó)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的步伐加快，鋼鐵行業(yè)二氧化碳減排的壓力遽增，因此，在全行業(yè)推廣和應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)十分必要和緊迫。

鋼鐵；二氧化碳；節(jié)能減排

二氧化碳是典型的溫室氣體，也是導(dǎo)致地球氣溫升高最主要的溫室氣體。自工業(yè)革命開(kāi)始，人類(lèi)開(kāi)始大量排放二氧化碳，大氣溫室效應(yīng)增強(qiáng)，引起地球氣溫不斷升高。近百年來(lái)，全球氣溫升高0.6℃，造成冰川消融、氣象災(zāi)害和氣候異常事件頻發(fā)、海平面上升等嚴(yán)重問(wèn)題，引起了全世界的關(guān)注。我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模大，是二氧化碳排放的主要行業(yè)之一，節(jié)能減排總體水平與國(guó)際先進(jìn)水平有較大差距，是我國(guó)碳減排的重點(diǎn)行業(yè)，是我國(guó)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，二氧化碳減排壓力巨大。

一、我國(guó)鋼鐵行業(yè)二氧化碳減排情況

節(jié)能降耗是降低二氧化碳排放最有效、最實(shí)用的技術(shù)手段。我國(guó)鋼鐵行業(yè)的能耗約占全國(guó)總能耗的14%，排放的二氧化碳總量占全國(guó)的10%以上。多年來(lái)，雖然我國(guó)鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗取得了較好的成績(jī)，但行業(yè)平均噸鋼能耗仍比國(guó)際先進(jìn)水平高15%左右，噸鋼二氧化碳排放量平均約2.1t，而先進(jìn)水平國(guó)家僅為1.7t，只有寶鋼等少數(shù)企業(yè)能在整體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，大部分企業(yè)還有較大差距。

二、鋼鐵生產(chǎn)二氧化碳減排存在的問(wèn)題

1．工藝路線(xiàn)和用能結(jié)構(gòu)的差異

我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)以高爐-轉(zhuǎn)爐的長(zhǎng)流程結(jié)構(gòu)為主，粗鋼產(chǎn)能約占全國(guó)總產(chǎn)能的85%，而發(fā)達(dá)國(guó)家為45%～65%。長(zhǎng)流程生產(chǎn)工藝的能耗高，約是廢鋼-電爐短流程生產(chǎn)工藝的2倍，二氧化碳排放量大。此外，我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)以煤炭為主要能源，約占總能源的90%，生產(chǎn)使用的煤炭品質(zhì)不高，能源利用效率低，導(dǎo)致二氧化碳排放量大。

2．入爐鐵礦品位低

我國(guó)鐵礦品位低，受生產(chǎn)成本、鐵礦資源供應(yīng)等方面影響，高爐入爐鐵礦品位偏低，無(wú)效能源消耗增加，生產(chǎn)能耗高，致使單位產(chǎn)品二氧化碳排放量大。

3．中低水平裝備產(chǎn)能大

在現(xiàn)有鋼鐵產(chǎn)能中，落后和一般水平裝備所占比例約為1/3。與較先進(jìn)裝備相比，這些裝備的能耗要高出15%左右，余能、余熱、煤氣回收要低30%以上，高能耗導(dǎo)致了二氧化碳的高排放。

4．中低檔產(chǎn)品比例大

與高檔產(chǎn)品相比，中低檔鋼材產(chǎn)品性能差，終端使用時(shí)，要達(dá)到同樣的性能效果，使用量需增加，這樣就會(huì)增加用戶(hù)能耗。同時(shí)，中低檔鋼材使用壽命偏低，在相同的時(shí)期內(nèi)，回收再生產(chǎn)的頻次高，需額外消耗更多的能源。在我國(guó)現(xiàn)有的鋼材產(chǎn)品中，中低檔產(chǎn)品所占比重較大，導(dǎo)致行業(yè)平均單位產(chǎn)品能源消耗高、二氧化碳排放高。

5．能源回收水平不高

鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程伴隨大量的能源消耗和轉(zhuǎn)化，余熱、余能、蒸汽、煤氣等大量產(chǎn)生。目前，國(guó)內(nèi)大部分鋼鐵企業(yè)的二次能源回收系統(tǒng)不完善，能源損失嚴(yán)重，能耗量居高不下，二氧化碳排放量難以降低。

三、提升鋼鐵生產(chǎn)二氧化碳減排水平的建議

1．提高入爐鐵礦品位

提高入爐鐵礦品位是鋼鐵生產(chǎn)節(jié)能降耗的關(guān)鍵。原料品位的提高可有效降低入爐料中的雜質(zhì)含量，減少爐渣產(chǎn)生量和能源消耗量，從源頭上減少資源、能源消耗，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高爐入爐品位每提高1%，焦比下降2%，節(jié)能效果明顯。我國(guó)自有鐵礦資源品位低，應(yīng)采取多種措施提高入爐品位，如適當(dāng)增加高品位進(jìn)口礦數(shù)量，提高鐵礦入爐品位，等等。

2．采用大型現(xiàn)代化裝備及先進(jìn)的工藝技術(shù)

采用大型化、現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)，淘汰落后裝備，生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)會(huì)得到很大改善，能有效提高能源利用率，降低資源能源消耗和二氧化碳產(chǎn)生量。成熟的節(jié)能技術(shù)及裝備有：搗固焦?fàn)t煉焦，配置干熄焦裝置，燒結(jié)采用鋪底料及厚料層操作，高爐采用富氧和大噴煤等技術(shù)，連鑄坯熱裝熱送、選用高溫蓄熱加熱爐，等等。

3．提高產(chǎn)品檔次和質(zhì)量

高檔次鋼材的生產(chǎn)能耗略高，但性能優(yōu)、使用量少、壽命長(zhǎng)，同時(shí)能減少下游產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和用戶(hù)的消耗，在鋼材全壽命周期的節(jié)能減排效果明顯。如將汽車(chē)用鋼全部換成高強(qiáng)度、高塑性、高韌性的第三代汽車(chē)用鋼，除提高汽車(chē)安全性外，可減少汽車(chē)用鋼量10%以上，降低汽車(chē)使用過(guò)程能耗及二氧化碳排放量。

4．充分利用二次能源

充分回收利用鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱、余壓、余能及工業(yè)廢氣，可減少煤炭等化石燃料的使用，提高能源利用效率，降低單位產(chǎn)能能耗水平，減少二氧化碳排放。目前，成熟的技術(shù)有：高爐TRT發(fā)電、燒結(jié)余熱回收、干熄焦回收蒸汽發(fā)電、CCPP聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目等。

5．使用清潔能源，研究低碳冶金新技術(shù)

核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等清潔能源屬非涉碳能源，鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程使用這些能源替代涉碳能源可有效減少二氧化碳排放。研究低碳冶金新技術(shù)可減少能源消耗，減排二氧化碳，目前部分鋼企正在研究實(shí)驗(yàn)一些理論可行的技術(shù)，如高爐煤氣回輸技術(shù)、高爐純氧冶煉技術(shù)、二氧化碳捕集利用技術(shù)等。

四、結(jié)束語(yǔ)

鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)施二氧化碳減排最重要的措施是節(jié)能，優(yōu)化流程、實(shí)現(xiàn)能源利用高效轉(zhuǎn)換、回收能源再利用及能源流網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行優(yōu)化是重要的節(jié)能措施。目前，我國(guó)少數(shù)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排水平已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但是行業(yè)整體節(jié)能減排水平不高。鋼鐵行業(yè)二氧化碳排放總量大，雖然我國(guó)還未強(qiáng)制鋼鐵行業(yè)減排二氧化碳，但隨著我國(guó)碳減排的壓力增大，在鋼鐵行業(yè)中推廣應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)十分必要和緊迫。

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（作者單位：1．中國(guó)國(guó)際工程咨詢(xún)公司，北京100048；2．中國(guó)專(zhuān)利技術(shù)開(kāi)發(fā)公司，北京100088）

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