綠色鋼鐵的節能之路

林黎聲

綠色鋼鐵的節能之路

林黎聲

（寶鋼股份銷售系統綠色產品策劃，上海200940）

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

再次能源；生命周期分析（LCA）；節能降耗；環保；資源綜合利用

1 前言

中國的經濟發展在過去30年是舉世矚目的，這是一條以物流、低成本生產和消費需求為目標和基礎的低級經濟發展之路。這種規模擴張方式、組織和產品經濟結構很大程度上依靠了初級生產要素的刺激，其特征是消耗了資源、犧牲了環境、投資拉動、引進了技術以及廉價勞動力，同時也造成了諸多的不平衡、不健康和不可持續的深層次的矛盾。中國的鋼鐵行業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，讓中國的環境也承受了巨大壓力。

隨著全社會對環境與經濟發展關系重要性的意識逐日加強，全國各地政府也相繼把環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”的戰略目標，上海將以“創新驅動，轉型發展”為主線，加快向服務經濟、創新經濟、低碳經濟轉型，構建以服務經濟為主的產業結構，2013年4月國務院部署下一階段五大重點也再次提到了“發展環保產業，推進科技創新，加快淘汰落后產能，擴大先進產能市場空間”……在大環境的驅動下，“國際化大都市”的前提勢必對上海的經濟和節能減排有了更高和更具體的要求，使鋼鐵制造在能源、環境的約束下產能未來增長空間被壓減，同時上游供應商產品的不合規原料可能給本企業帶來經營風險，因而鋼鐵企業的綠色營銷及制造必須強化，以實現鋼鐵行業上下游利益鏈的統一及社會可持續性發展。所以說，作為鋼鐵企業，綠色節能制造勢在必行。

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：燒結和球團；（3）焦化：包括化工產品在內的焦化廠；（4）煉鐵：煉鐵廠（指普鐵）；（5）煉鋼：轉爐煉鋼和電爐煉鋼；（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；鋼鐵聯合生產過程，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、運輸等輔助設備。

3 綠色鋼鐵的綠色節能理念和方式

原有的環境治理理念只控制事后即已被污染的環境，使之恢復到被污染前的面貌。這種方法并沒有控制源頭，而僅僅事后控制，導致鋼鐵企業生產成本增加，削弱市場競爭力。

綠色節能生產不僅限于環境治理，而是強調清潔生產的理念，源頭消減、過程控制和末端污染治理相結合。綠色制造需要從過程工序與科研創新入手，發展環境友好的生產工藝、先進設備、優化能源管控流程，使環境污染與可持續發展之間的矛盾達到平衡。

鋼鐵行業節能減排手段：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

鋼鐵工業的長流程工藝在排放系統是一個彈性較大的系統，將污染排放物或者有害物質盡可能在生產過程中控制和減少，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容，我們應該本著加強節能降耗，提高再次能源利用效率的原則，在每一個環節都推行節能減排舉措。

具體節能減排方式如下：

鋼鐵企業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節能減排的重要手段。

鋼鐵碳排放總量LCA環境鏈直接關系到投資、資源、能源、環境、土地、物流等關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電（高爐爐頂煤氣壓差發電）；

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

（4）轉爐負能煉鋼技術；

（5）軋制——蓄熱式燃燒技術；

（6）熱軋——熱送熱裝等節能措施；……

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化所需轉換（如轉換電能、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能源消耗系統的權衡，在確保電網電能是三峽水利大發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—轉爐流程消耗更少的原料和能源，排放更少的污染物質，對環境的影響更小。

因而，從鋼鐵生產的LCA全生命周期著點，與其他行業形成生態鏈，發展循環經濟，減少鋼材浪費，延長鋼材的使用壽命等是更有效的更系統的碳減排模式。此外還要積極開發清潔能源，關注國際上關注的碳捕捉與儲存技術，以及繼續跟蹤CDM國際清潔發展機制可能給國內鋼企帶來的機會。

3.3 強化切斷后序有害物質排放根源手段

鋼鐵行業排放的有害物質只要是二氧化硫、氮氧化物、煙塵和粉塵等。

（1）推進燒結機煙氣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爐廢渣研磨制成的漿液為脫硫劑，產品為低濃度石膏。該法脫硫效率高、投資省。利用了廢渣，但易結垢、產品不能利用。氨硫銨法脫硫工藝是利用焦化廠產生的氨氣，脫除燒結煙氣中的SO2，該法脫硫效率高、副產品可利用。但存在氨損、副產物穩定化、副產品品質、副產品的市場化等問題。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;副產品經綜合加工后可利用。但存在運行成本高、設備龐大且造價高、腐蝕問題突出、硫資源回收處理等外圍系統復雜、系統長期運行穩定性差等問題。電子束法煙氣脫硫能同時脫硫脫硝，過程簡單，不產生廢水廢渣，副產品可用作化肥。但系統的安全性差，運行成本高，電子加速器價格昂貴，脫硫產物難以有效捕集及利用，應用范圍受到限制。

（2）促進自備電廠能源有效轉換一體化建設和工業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，燃燒中是指爐內脫硫，如爐內噴鈣脫硫、利用脫硫添加劑等；燃燒后脫硫即指煙氣脫硫，目前國內外采用的脫硫技術中，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）提高環境檢測水平。

4 鋼鐵工業再次能源綜合利用和減排現狀

近幾年來，由于國內鋼鐵行業產能不斷擴充，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保的問題日漸關注，鋼鐵工業節能工作不得不進一步深入，噸鋼綜合能耗持續降低，但總體來說，鋼鐵行業的節能減排力度在社會環保意識的提高下逐漸加大。

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

隨著節能理念上升到一定的高度，“節約能耗、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、連鑄替代模鑄等），熱裝熱送、富氧噴煤、高爐長壽化等共性關鍵技術，以及BFG、LDG、COG三種煤氣的資源回收利用。

到本世紀以“節能減排、可持續發展”為發展方向，將“能源回收與能源管控”建設相結合，以這個環保管理理念為基礎，進一步調整優化工藝結構，推廣“三干三利用”理念：高爐煤氣干法除塵、干熄焦、轉爐煤氣干法除塵；進一步提高了能源回收利用效率，水的綜合利用、以副產煤氣為代表的再次能源利用，以轉爐渣、高爐渣為代表的固體廢棄物綜合利用；相應減少了相當一部分的二氧化碳及污染物排放。

隨著全社會對環保意識的加強，鋼鐵工業也把可持續性發展的節能理念體現了對社會的責任。從只注重生產工藝設備和流程改造與優化的附帶節能效果，單一技術、單一設計的節能效果到關注鋼鐵生產流程能源轉換功能、能量流網絡優化，鋼鐵企業節能理念的進一步提升。

5 目前鋼鐵行業在節能環保方面的潛力

鋼鐵行業的再次能源是指由一次能源經過加工轉換以后得到的能源，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。一次能源無論經過幾次轉換所得到的另一種能源，統稱再次能源。

俗話說：“不積跬步，無以至千里”，在鋼鐵行業中，節能降耗的理念，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 整體鋼鐵企業而言，資源綜合利用技術的普及對鋼鐵企業的節能降耗有著較大的發揮空間

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

5.2 煤氣回收利用水平有大幅度提高，但仍有進一步潛力

在鋼鐵生產過程中，鋼鐵企業重要的再次能源主要來自于產生的副產煤氣資源：BFG、COG、LDG，在整個生產工序流程中的能源平衡中具有十分重要的地位，約占全生產流程企業再次能源總量的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的能源使用系統及能源管理水平，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

由于蒸汽系統是鋼鐵工藝中的輔助系統，能耗比例相對較小，因而較容易忽視，蒸汽系統存在著發生源分散、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，因而造成蒸汽系統能源使用效率低下。

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

5.4 需進一步加強節能方面自發電

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

雖然一些企業自發電中二次能源發電所占比重已經達到百分百，即自發電全部為二次能源發電，但各企業之間差距較大，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%，因而目前發電是鋼鐵企業利用再次能源的一個重要途徑，提高自發電比例，目的在于充分利用生產過程產生的再次能源。

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。

6 結論和對節能降耗、資源綜合利用方面的相關建議

綜上所述，在企業的“抓大放小”泛泛思路上，鋼企在節能降耗方面卻必須走精細化的路，隨著社會節能環保的意識增強，寬泛的節能技術以及標準已經不能滿足現在的綠色生產要求，只有不斷精細化，不斷技術創新、管理優化才能讓鋼企的節能綠色生產年年上臺階。

國家只有在技術投入、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上有更大的信心做好節能環保工作。

（1）建議政府進一步加大科技投入，推進環保方面回收利用新技術工藝、新設備的研究設計，并強化與國際先進環保技術理念的交流與合作，以推進企業節能與回收利用相關技術的研究。

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

（3）鼓勵企業技術創新，對技術創新的部門和個人給予鼓勵和支持。鼓勵企業通過自主創新形成有自主知識產權的再次能源回收利用技術。

（4）對于自備電廠，出臺優惠政策，鼓勵再次能源回收利用項目投資。目前鋼鐵企業投資建設電廠，利用回收的再次能源發電，本來希望按自備電廠來使用，即能夠自發自用。以某鋼廠為例，2006年利用再次能源發電總量達10億kW·h，占總公司用電量的32%，2007年預計發電量達25億kW·h，占總公司用電量的71%。但是，電網公司卻要求按公用電網定位，鋼鐵企業要先把生產的電賣給電網公司，然后再從電網公司買電。鋼鐵企業利用二次能源發電遇到的問題主要表現在3個方面：一是電廠定位問題，電網公司要求按照公用電廠，企業要求自備，最后卻是壟斷決定一切；二是并網審批困難，從申報并網到批復，目前至少半年，有些還超過一年，使企業疲于奔命；三是基本電費、備用容量費、過網費等收費名目繁多，數額無法律依據，由雙方不對稱談判確定。這些嚴重影響和限制了鋼鐵企業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先、優惠政策，并減免投資調節稅、進口技術設備關稅等稅收，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）設立專項建設資金，鼓勵鋼鐵企業同其他企業實施區域循環經濟，如“共同火力發電”模式，協調鋼鐵企業與其他企業的供求關系、投資及利益分配，適當制定鋼鐵企業余熱蒸汽、副產煤氣外銷時的市場指導價。

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、經濟師，現從事營銷系統產品策劃、綠色產品策劃工作。