開發綠色鋼鐵技術助推中國成為世界鋼鐵強國

沈鶴庭

中國鋼鐵工業經過近十年的飛速發展，從規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，納入中國鋼鐵工業協會統計的大中型鋼鐵企業平均噸鋼能耗與日本鋼鐵工業平均噸鋼能耗有近10%左右的差距。考慮到我國中小型企業的能耗指標相對落后，同大中型鋼鐵企業整體水平比較，存在約50%左右的差距。因此，若按大中型、中小型鋼鐵企業綜合考慮，我國鋼鐵工業全行業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展及由此產生的對鋼鐵產品的強勁需求，中國鋼鐵企業的注意力主要集中在把規模做大。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的利潤空間。2011年10、11和12月，我國鋼鐵行業平均銷售收入利潤率分別僅為0.48%、0.43%和1.04%。因此，鋼鐵企業從自身的生存和發展考慮，迫切需要在優化產業結構和產品結構、提升產品質量的同時，通過科技創新，對現有產能進行流程優化和技術升級，在加強基礎性能源管理工作基礎上，利用節能技術和節能產品，在占總成本約20%-30%的能源成本上掘金，通過節能降低產品成本，從而提高企業的競爭實力。

另外，鋼鐵行業既是一個高耗能的產業，也是一個高污染、高排放的產業。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的3%、8%、8%和16%左右。鋼鐵企業不僅要考慮自身的發展，還要肩負一份沉甸甸的社會環保責任。

因此，無論從企業自身還是社會要求來看，未來很長一段時間內，推進鋼鐵生產的節能環保，發展綠色鋼鐵技術將成為我國鋼鐵工業發展的主旋律，以此為切入點，推進我國由鋼鐵大國變為鋼鐵強國。

就目前我國鋼鐵企業節能減排現狀而言，我以為存在以下問題和不足：

(1)缺乏對鋼鐵企業實際能源利用狀況的真實評價

目前我國評價鋼鐵企業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能潛力及開發和采用相應的節能技術。

(2)比較重視“單工序或單體設備節能”，對“全流程系統協同節能”考慮不足

“全流程系統協同節能”包括兩個方面：一是科學用能，二是動態節能。科學用能不僅要著眼于節能，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，將節能做到極致；動態節能是針對企業能源始終處于供需不平衡狀態的現象，應用“動態”、“非平衡”的思維方法和能量流網絡優化技術，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)已經實施的節能措施沒有發揮應有的效果

最近幾年來，在國家政策的引導和國外技術的支持下，一些鋼鐵企業實施了一批節能項目，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能系統的不匹配等，造成部分投資未能真正發揮效益，有的節能效率很低，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、集中式蒸汽發電裝置等。要使這些節能措施發揮其應有的效果，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。目前鋼鐵企業節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揮了舉足輕重的作用。面對當前鋼鐵行業優化重組、轉型升級的要求，特別是在節能減排方面，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了許多鋼鐵生產節能減排的工藝及裝備技術。如用于燒結機的液密封環冷機、燒結煙氣余熱發電技術、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。

針對目前鋼鐵企業深度節能和系統節能要求，中冶集團擬以申報組建的“國家鋼鐵生產能效優化工程技術研究中心”為平臺，在監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化的系統解決方案，以達到鋼鐵生產能效提升、能源節約、可持續發展的目的。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作為研究樣本企業，通過現場調研和實際測量，繪制樣本研究企業的物流圖和能流圖；

（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先進指標，分析和評價樣本研究企業的能源利用效率；

（4）按全流程系統節能的理念，提出樣本研究企業能效優化路線圖，為鋼鐵企業節能減排提出系統解決方案；

（5）按照能效優化路線圖開發和/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）將能流監測與計算、能效分析與評估、能效優化等技術標準化和模型化，向鋼鐵生產全行業推廣。