四川省鋼鐵行業能耗現狀及綠色發展潛力研究

江秀龍，馬德武，蒲 靈，李思銳

(1.綿陽市環境保護信息與宣傳教育中心，四川 綿陽 621000；2.四川省工業環境監測研究院，四川 成都 610041)

1 引言

2016年7月，工業和信息化部發布了《工業綠色發展規劃(2016-2020年)》(工信部規〔2016〕225號)，肯定了“十二五”時期工業領域節能減排的成效，同時也指出“十三五”時期將是實現工業綠色發展的攻堅階段。我國工業總體上尚未擺脫高投入、高消耗、高排放的發展方式，資源能源消耗量大，生態環境問題比較突出，形勢依然十分嚴峻，迫切需要加快構建科技含量高、資源消耗低、環境污染少的綠色制造體系。加快推進工業綠色發展，也是推進供給側結構性改革、促進工業穩增長調結構的重要舉措，有利于推進節能降耗、實現降本增效，有利于增加綠色產品和服務有效供給、補齊綠色發展短板。

鋼鐵行業是重要的高耗能的行業。據統計，世界鋼鐵工業能源消耗占世界總能耗的10%。中國鋼鐵工業能源消耗占全國能耗總量的9.15%～10.55%[1-2]。鋼鐵工業是碳減排的重點行業，約占全球二氧化碳排放量的7%，而中國鋼鐵行業二氧化碳排放量約占全國的15%[3]。鋼鐵行業作為能耗大戶，其能耗水平直接影響工業經濟的能源消耗。同時，隨著技術進步，鋼鐵行業的節能潛力巨大。

2 四川省鋼鐵行業能耗現狀

2.1 四川省鋼鐵行業發展現狀

四川省具有豐富的釩鈦磁鐵礦資源，儲量和遠景資源總量為90.6億噸，在全國屬于繼鞍本之后的第二大礦區。四川省的鋼鐵工業起步早，特別是經過建國60年來的發展，取得了顯著成績。經過多年發展，培育了“一大四骨干”企業，形成了以高速鐵路用鋼軌為代表的鐵道和大型材系列，以家電板、汽車大梁板、石油管線鋼為代表的板材系列，以及棒線材和特殊鋼系列等4大標志性產品。其中，高技術含量、高附加值的鋼材產品占全省鋼材產量的46%。

雖然四川省鋼鐵行業的發展取得了一定成就，但在全國范圍來看，并不領先。如圖1所示，2015年產量排名前五的分別為河北省、江蘇省、遼寧省、山東省和山西省，產量占比分別為23%、12%、8%、8%和5%，合計占比達56%。而四川省鋼鐵企業累計生產生鐵1747.4萬噸，粗鋼2110.4萬噸，鋼材2702.5萬噸，占比僅為2.6%。從開工率上看，2015年全省鋼鐵企業開工率不足，平均僅為77%，遠低于全國平均水平83%。從企業分布來看，年產能超過百萬噸鋼的大企業的開工率為79%遠高于小企業的61%。可見大型鋼鐵企業的市場競爭力更強，抵御風險的能力越高。

2.2 四川省鋼鐵行業能耗水平分析

根據全省46家鋼鐵企業實際能耗水平統計，全省鋼鐵企業現有能耗平均水平見表1。從表1可以看出，現有焦化、燒結、球團、高爐、轉爐及電爐與《粗鋼生產主要工序單位產品能源消耗限額》(GB21256-2013)、《電弧爐冶煉單位產品能源消耗限額》(GB 32050-2015)、《焦炭單位產品能源消耗限額》(GB 21342-2013)對標可以看出，在不考慮四川省釩鈦磁鐵礦影響的情況下，現有鋼鐵企業各工序單位產品能耗均優于標準的限定值。雖其能耗水平能達到相應標準限值要求，但與標準確定的先進值比，差距明顯，其中焦化工序高了1.68 kgce/t、燒結工序高了1.74 kgce/t、球團工序高了15.18 kgce/t、高爐工序高了62.58 kgce/t、轉爐工序高了16.24 kgce/t。

3 四川省鋼鐵行業節能技術簡介

3.1 四川省電爐煉鋼企業節能技術簡介

目前，電爐煉鋼節能技術主要有優化供電技術和電爐煙氣余熱回收利用除塵技術。電爐優化供電技術可平均節電10～30 kW·h/t鋼，煉鋼生產效率可提高5%左右；電爐煙氣余熱回收利用除塵技術可回收蒸汽120 kg/t鋼。

四川省所有電爐煉鋼企業均未采取電爐煙氣余熱回收利用除塵技術，部分企業未采取電爐優化供電技術，可見，各企業節能潛力巨大，綠色發展空間較大。

3.2 焦化工序節能技術簡介

目前，焦化工序節能技術主要有煤調濕技術(CMC)[4]、搗固煉焦技術[5]、干熄焦技術[6]。據了解，煤調濕技術(CMC)可降低煉焦耗熱量約5%，可平均節電10～30 kW·h/t鋼，煉鋼生產效率可提高5%左右，節約焦爐加熱煤氣；采用搗固煉焦可以多用15%～20%的弱黏結煤；高溫高壓干熄焦技術每噸干熄焦凈回收能量35～45 kgce。

四川省現有焦化企業(工序)中，搗固煉焦技術與干熄焦技術使用較普及，煤調濕技術(CMC)僅有少量鋼鐵聯合企業的焦化工序中使用，獨立焦化企業均未使用，可見，我省焦化企業(工序)下一步可逐步采取以上節能措施，進一步降低工序能耗，實現焦化企業(工序)綠色發展。

3.3 燒結工序節能技術簡介

目前，燒結工序節能技術主要有小球燒結工藝、降低燒結漏風率技術、低溫燒結工藝、厚料層燒結技術及燒結余熱回收利用技術。據了解，小球燒結工藝燒結技術可使固體燃耗由51 kg/t下降到46 kg/t，固體燃耗下降約10%；降低燒結漏風率技術可使每噸燒結礦電耗降低1.85 kW·h(0.227 kgce)(每降低10%漏風率)；低溫燒結工藝可降低固體燃料消耗5.8 kg/t；厚料層燒結技術可在燒結料層每提高10 mm，燃耗可降低l～3 kg/t；燒結余熱回收利用技術(發電)可降低綜合能耗8 kgce/t鋼。

四川省現有燒結企業(工序)中，降低燒結漏風率技術、厚料層燒結技術及燒結余熱回收利用技術較普及，小球燒結工藝、低溫燒結工藝僅有少量企業使用，可見，全省燒結企業(工序)下一步可逐步采取以上節能措施，進一步降低工序能耗，實現燒結企業(工序)綠色發展。

3.4 球團工序節能技術簡介

目前，球團工序節能技術主要有球團廢熱循環利用技術、鏈篦機-回轉窯球團生產技術。據了解，鏈篦機-回轉窯球團生產中，采用廢熱循環利用技術可以降低燃料消耗，平均每噸球團礦可以降低3 kgce。

四川省現有球團企業中，球團廢熱循環利用技術較普及，鏈篦機-回轉窯球團生產技術還未普及使用。可見，我省球團企業下一步可逐步采取以上節能措施，進一步降低工序能耗，實現球團企業(工序)綠色發展。

3.5 煉鐵工序節能技術簡介

目前，煉鐵工序節能技術主要有高爐濃相高效噴煤技術、高爐脫濕鼓風技術、干式余壓發電技術、高爐熱風爐雙預熱技術、高爐煤氣汽動鼓風技術、高爐煉鐵精料技術、高爐噴吹焦爐煤氣技術等。據了解，使用高爐濃相高效噴煤技術，可降低煉鐵系統能耗80～100 kgce/t；使用高爐脫濕鼓風技術，風中濕度每減少1g/m3，焦比降低約0.6～0.8 kg/t；干式余壓發電技術可降低煉鐵工序能耗11～18 kgce/t；使用高爐熱風爐雙預熱技術，熱風溫度每提高100 ℃可降低焦比約20 kg/t，同時可增產3%～5%；高爐煤氣汽動鼓風技術增加富余高爐煤氣利用量1.15億m3，同時實現了熱電聯產，相當于新增節約標煤量7.54萬噸；高爐煉鐵精料技術，當入爐礦品位升高1%時，煉鐵焦比下降1%～1.5%，高爐產量提高1.5%～2.5%，噸鐵渣量減少約20 kg。

四川省現有煉鐵企業中，干式余壓發電技術、高爐熱風爐雙預熱技術較普及，高爐濃相高效噴煤技術、高爐脫濕鼓風技術、高爐煤氣汽動鼓風技術、高爐煉鐵精料技術等技術暫未普及實施，其中，部分技術現處于實驗階段，有待進一步工業應用；待以上技術產業化，煉鐵企業可進一步采取相應的節能技術，進一步降低工序能耗，實現煉鐵工序綠色發展。

3.6 轉爐煉鋼工序節能技術簡介

目前鋼工序節能技術主要有轉爐“負能煉鋼”工藝技術、轉爐煙氣高效利用技術、轉爐煙氣干法除塵技術、煉鋼連鑄優化調度技術、高效連鑄技術薄板坯連鑄技術。據了解，使用轉爐“負能煉鋼”技術，單位產品可節能約25 kgce/t鋼；轉爐煙氣高效利用技術可回收蒸汽80～100 kg/t鋼；轉爐煙氣干法除塵技術可多回收轉爐煤氣15～30 m3/t鋼；煉鋼連鑄優化調度技術可使普碳鋼降低21.6%的周轉時間，品種鋼可降低23%的周轉時間；高效連鑄技術比相同生產能力的常規連鑄機提高效率60%～100%，節能20%，減少了固體廢棄物的排放，提高了資源的利用效率；薄板坯連鑄節能技術的生產能耗僅為105 kW·h/t(折算)，且成材率提高11%～13%。

四川省現有煉鋼企業中，轉爐“負能煉鋼”工藝技術、轉爐煙氣干法除塵技術使用較普及，轉爐煙氣高效利用技術、煉鋼連鑄優化調度技術、高效連鑄技術薄板坯連鑄技術均暫未實施；現有煉鋼企業可采取以上應的節能技術后，進一步降低工序能耗，實現煉鋼工序綠色發展。

4 綠色發展潛力

4.1 結構性節能

(1)淘汰落后

按照產業結構調整指導目錄(2011年)(2013年修訂)、《鋼鐵行業規范條件》(2015年修訂)等，對鋼鐵企業焦爐、燒結機、球團豎爐、煉鐵高爐、工頻和中頻感應爐、轉爐及電爐提出了淘汰要求。通過近年來不斷的淘汰落后裝備及產能，全省鋼鐵企業除少量短流程煉鋼企業采用工頻和中頻感應爐煉鋼外，其余企業，特別是全流程企業，現有裝備均滿足相關產業政策要求。若對淘汰類企業實施淘汰，則可通過淘汰落后實現節能1.19萬噸標煤/年。

(2)結構調整

目前國內外已普遍采用400 MPa級以上的高強度熱軋帶肋鋼筋。而高強度熱軋帶肋鋼筋中C、Si、V是主要合金元素，C元素靠固溶強化和增加珠光體量來提高鋼筋強度，Si是固溶強化元素；V通過析出強化和細晶強化提高鋼筋強度。足夠含量的V對保證鋼筋的強度性能是必要的。一般高強度鋼筋中，釩(V)的含量在0.1%以上。

對于短流程煉鋼企業，由于現階段收購的廢鋼屬于普碳鋼，如要生產高強度鋼筋，則需要在冶煉過程中添加釩(V)。每噸鋼添加0.001噸釩。釩主要從我省優勢資源釩鈦磁鐵礦通過長流程冶煉得到。因此，短流程煉鋼雖在能耗上遠低于長流煉鋼，但因對釩資源的開發需要，并不能替代全流程煉鋼。全流程鋼鐵企業每生產1噸鋼，副產0.0045噸釩(每噸鋼副產0.05噸釩渣)。

另根據國家發改委《釩鈦資源綜合利用和產業發展“十二五”規劃》，全省“十二五”末的釩渣規模為60萬噸，即需要有1200萬噸/年的長流程生產規模。為此，通過調整長短流程鋼鐵企業的產能，在確保釩資源充足夠用的前提下，盡可能提高短流程鋼鐵企業的產能。產能調整結果及節能效果見表2及圖3。

通過表3可以看出，通過結構調整，將全流程鋼鐵企業的產量由1596.6萬噸/年降低至1200萬噸/年，短流程鋼鐵企業產量由606.89萬噸/年提升至1003.79萬噸/年。則全省鋼鐵企業的總能耗將由現在的992.23萬噸標煤降低至771.85萬噸標煤，降幅為18%，實現節能220.38萬噸標煤/年，節能潛力巨大。

4.2 技術性節能

通過完善節能技術和措施，來實現對鋼鐵企業的全行業節能。本次分析，將全省鋼鐵企業的所有節能技術及措施全部配備(見表3)。通過表3可以看出，通過完善節能技術及措施，全省鋼鐵行業可實現節能199.99萬噸標煤/年。其中高爐濃相高效噴煤技術一項即可實現節能135.95萬噸標煤/年。

5 結論

通過將四川省鋼鐵企業2015年的能耗水平數據與粗鋼生產主要工序單位產品能源消耗限額》(GB21256-2013)對標可以看出，在不考慮四川省釩鈦磁鐵礦使用的特殊情況下，現有鋼鐵企業各工序單位產品能耗均優于標準的限定值。雖能達到《粗鋼生產主要工序單位產品能源消耗限額》(GB21256-2013)標準限值要求，但與標準確定的先進值比，差距明顯。

通過調整鋼鐵行業產業結構和完善節能技術和措施，可實現四川省鋼鐵行業較大

規模的節能。其中淘汰落后可實現節能1.19萬噸標煤，長/短流程產量規模結構調整可實現節能220.38萬噸標煤/年；完善節能技術和措施則可實現節能199.99萬噸標煤/年。由此可見，我省鋼鐵行業的節能潛力巨大。

參考文獻：

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