绿色钢铁的节能之路

林黎声

绿色钢铁的节能之路

林黎声

（宝钢股份销售系统绿色产品策划，上海200940）

从钢铁制造工艺着点，以钢铁生产的全生命周期理念（LCA）分析再次能源的利用、现状和潜力，从纵向和横向的角度研究节能管理理念的手段和方式，挖潜和分析当前钢铁企业节能环保的运营模式，从而达到社会可持续性发展。

再次能源；生命周期分析（LCA）；节能降耗；环保；资源综合利用

1 前言

中国的经济发展在过去30年是举世瞩目的，这是一条以物流、低成本生产和消费需求为目标和基础的低级经济发展之路。这种规模扩张方式、组织和产品经济结构很大程度上依靠了初级生产要素的刺激，其特征是消耗了资源、牺牲了环境、投资拉动、引进了技术以及廉价劳动力，同时也造成了诸多的不平衡、不健康和不可持续的深层次的矛盾。中国的钢铁行业同样以粗放型的增长方式著称，高投入、高消耗、高排放、高污染等问题十分突出，让中国的环境也承受了巨大压力。

随着全社会对环境与经济发展关系重要性的意识逐日加强，全国各地政府也相继把环保问题逐步放在更高的台阶上。上海早在2009年定位“国际化大都市”的战略目标，上海将以“创新驱动，转型发展”为主线，加快向服务经济、创新经济、低碳经济转型，构建以服务经济为主的产业结构，2013年4月国务院部署下一阶段五大重点也再次提到了“发展环保产业，推进科技创新，加快淘汰落后产能，扩大先进产能市场空间”……在大环境的驱动下，“国际化大都市”的前提势必对上海的经济和节能减排有了更高和更具体的要求，使钢铁制造在能源、环境的约束下产能未来增长空间被压减，同时上游供应商产品的不合规原料可能给本企业带来经营风险，因而钢铁企业的绿色营销及制造必须强化，以实现钢铁行业上下游利益链的统一及社会可持续性发展。所以说，作为钢铁企业，绿色节能制造势在必行。

2 钢铁制造大致工艺

钢铁制造大致工艺为：包括从矿石原料的冶炼至生产出钢材的各个工序，大体可分为炼铁工序、炼钢工序和轧钢工序。即细分为（1）选矿：重选和磁选（不包括浮选厂）；（2）烧结：烧结和球团；（3）焦化：包括化工产品在内的焦化厂；（4）炼铁：炼铁厂（指普铁）；（5）炼钢：转炉炼钢和电炉炼钢；（6）连铸：连铸厂（车间）；（7）轧钢：钢坯、型钢、线材、热轧板带、钢管和冷轧板带；钢铁联合生产过程，除了上述三个主要工序及过程外，还有原料处理、炼焦、煤气、蒸汽、电力、水、运输等辅助设备。

3 绿色钢铁的绿色节能理念和方式

原有的环境治理理念只控制事后即已被污染的环境，使之恢复到被污染前的面貌。这种方法并没有控制源头，而仅仅事后控制，导致钢铁企业生产成本增加，削弱市场竞争力。

绿色节能生产不仅限于环境治理，而是强调清洁生产的理念，源头消减、过程控制和末端污染治理相结合。绿色制造需要从过程工序与科研创新入手，发展环境友好的生产工艺、先进设备、优化能源管控流程，使环境污染与可持续发展之间的矛盾达到平衡。

钢铁行业节能减排手段：降低污染物排放，减少能源消耗。

3.1 大工序中分段控制能耗模式

钢铁工业的长流程工艺在排放系统是一个弹性较大的系统，将污染排放物或者有害物质尽可能在生产过程中控制和减少，或者利用余热余能进行资源综合再次利用，则会将消耗尽可能少的资源和能源；同时，低碳排放也成为钢铁绿色制造中的一项新的重要内容，我们应该本着加强节能降耗，提高再次能源利用效率的原则，在每一个环节都推行节能减排举措。

具体节能减排方式如下：

钢铁企业外购能源主要是重油、轻油、天然气、煤炭、钢铁等，而二氧化碳排放与能源消耗主要是化石燃料产生的。因而针对二氧化碳，再次能源的资源综合利用效率是企业节能减排的重要手段。

钢铁碳排放总量LCA环境链直接关系到投资、资源、能源、环境、土地、物流等关键因素的分配与占用，基于大工序中分段控制能耗模式：

（1）炼铁、能源辅助——CDQ(Coke Dry Quenching)干熄焦余热发电；

（2）炼铁、能源辅助——TRT(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit)高炉煤气余压透平发电（高炉炉顶煤气压差发电）；

（3）炼铁、电厂辅助——BFG、LDG、COG三种煤气资源综合利用发电或者钢铁工序热能段供需；

（4）转炉负能炼钢技术；

（5）轧制——蓄热式燃烧技术；

（6）热轧——热送热装等节能措施；……

由上可以看出，提高资源进行综合利用，将再次能源进行工业化所需转换（如转换电能、蒸汽或着压力）或者进行外供，是降低有害气体及二氧化碳排放的双效利剑。

3.2 优化工序流程和LCA全生命周期减排模式

（1）要注重废钢资源的利用，降低铁钢比；

（2）从全生命周期LCA能源消耗系统的权衡，在确保电网电能是三峡水利大发等无二氧化碳排放等绿色类型富余电的情况下，利用电炉短流程（使用再生资源—废钢），这样比利用天然资源的高炉—转炉流程消耗更少的原料和能源，排放更少的污染物质，对环境的影响更小。

因而，从钢铁生产的LCA全生命周期着点，与其他行业形成生态链，发展循环经济，减少钢材浪费，延长钢材的使用寿命等是更有效的更系统的碳减排模式。此外还要积极开发清洁能源，关注国际上关注的碳捕捉与储存技术，以及继续跟踪CDM国际清洁发展机制可能给国内钢企带来的机会。

3.3 强化切断后序有害物质排放根源手段

钢铁行业排放的有害物质只要是二氧化硫、氮氧化物、烟尘和粉尘等。

（1）推进烧结机烟气SO2治理工程；20世纪80年代以后，主要采用钢渣石膏法、氨硫铵法、活性焦吸附法、电子束照射法等。钢渣石膏法是利用转炉废渣研磨制成的浆液为脱硫剂，产品为低浓度石膏。该法脱硫效率高、投资省。利用了废渣，但易结垢、产品不能利用。氨硫铵法脱硫工艺是利用焦化厂产生的氨气，脱除烧结烟气中的SO2，该法脱硫效率高、副产品可利用。但存在氨损、副产物稳定化、副产品品质、副产品的市场化等问题。活性焦吸附法烟气脱硫在脱除SO2的同时，能不同程度脱除废气中的HCl、HF等有害气体；装置占地面积较小;副产品经综合加工后可利用。但存在运行成本高、设备庞大且造价高、腐蚀问题突出、硫资源回收处理等外围系统复杂、系统长期运行稳定性差等问题。电子束法烟气脱硫能同时脱硫脱硝，过程简单，不产生废水废渣，副产品可用作化肥。但系统的安全性差，运行成本高，电子加速器价格昂贵，脱硫产物难以有效捕集及利用，应用范围受到限制。

（2）促进自备电厂能源有效转换一体化建设和工业锅炉的烟气脱硫脱销工程配套上线运行；火电厂烟气处理脱硫脱硝是火力发电厂的工程中的一个工程程序，指的是处理含硫化合物的一个工程，基本上以处理二氧化硫为主。二氧化硫的治理可分为燃烧前、燃烧中和燃烧后进行三大类。燃烧前是指对燃料进行处理，燃烧中是指炉内脱硫，如炉内喷钙脱硫、利用脱硫添加剂等；燃烧后脱硫即指烟气脱硫，目前国内外采用的脱硫技术中，主要采用的方法仍然是烟气脱硫。

（3）减少污水排放，治理水污染。

（4）提高环境检测水平。

4 钢铁工业再次能源综合利用和减排现状

近几年来，由于国内钢铁行业产能不断扩充，造成消耗能源的总量也在不断上涨。随着国际和社会上对能源环保的问题日渐关注，钢铁工业节能工作不得不进一步深入，吨钢综合能耗持续降低，但总体来说，钢铁行业的节能减排力度在社会环保意识的提高下逐渐加大。

钢铁行业节能理念的变化起到层次上的飞跃，最初是制造工艺设备和流程改造与优化、余热余能利用技术推广等，这一层次节能观念只是注重生产工艺设备和流程改造与优化的附带节能效果及单一技术、单一设计的节能效果，以减少“跑、冒、滴、漏”为生产管理办法，起点较低。

随着节能理念上升到一定的高度，“节约能耗、降本增效”是这一阶段的管理思路和目标。淘汰落后工艺（如平改转、连铸替代模铸等），热装热送、富氧喷煤、高炉长寿化等共性关键技术，以及BFG、LDG、COG三种煤气的资源回收利用。

到本世纪以“节能减排、可持续发展”为发展方向，将“能源回收与能源管控”建设相结合，以这个环保管理理念为基础，进一步调整优化工艺结构，推广“三干三利用”理念：高炉煤气干法除尘、干熄焦、转炉煤气干法除尘；进一步提高了能源回收利用效率，水的综合利用、以副产煤气为代表的再次能源利用，以转炉渣、高炉渣为代表的固体废弃物综合利用；相应减少了相当一部分的二氧化碳及污染物排放。

随着全社会对环保意识的加强，钢铁工业也把可持续性发展的节能理念体现了对社会的责任。从只注重生产工艺设备和流程改造与优化的附带节能效果，单一技术、单一设计的节能效果到关注钢铁生产流程能源转换功能、能量流网络优化，钢铁企业节能理念的进一步提升。

5 目前钢铁行业在节能环保方面的潜力

钢铁行业的再次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源，如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。

在生产过程中排出的余能，如高温烟气、高温物料热，排放的可燃气和有压流体等，亦属再次能源。一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源，统称再次能源。

俗话说：“不积跬步，无以至千里”，在钢铁行业中，节能降耗的理念，需要从点滴入手，将再次能源的理念逐步进行挖潜，达到水滴石穿，积少成多。

5.1 整体钢铁企业而言，资源综合利用技术的普及对钢铁企业的节能降耗有着较大的发挥空间

资源综合利用技术节能水平及普及率的提高惠及于民，符合社会持续发展的共同利益，对于未实行节能降耗措施的企业普及资源综合利用技术能搞较大提高挖掘潜力。主要是因为，部分钢铁企业因资金或者对社会持续发展的理念尚未采用有效的余能利用技术，而对于已经使用和实施节能技术各钢企之间的效果差距也很大，因而提高整体的钢铁环保的节能技术，相互学习和借鉴，有助于提高这些企业的节能环保的能力。

5.2 煤气回收利用水平有大幅度提高，但仍有进一步潜力

在钢铁生产过程中，钢铁企业重要的再次能源主要来自于产生的副产煤气资源：BFG、COG、LDG，在整个生产工序流程中的能源平衡中具有十分重要的地位，约占全生产流程企业再次能源总量的75%。

煤气放散率指标是指回收之后的煤气又放散的量占回收总量的比例，煤气放散率情况可一定程度上反映出企业的能源使用系统及能源管理水平，目前我国在煤气回收量和提高煤气利用水平方面具有一定潜力。

5.3 蒸汽回收综合利用不容忽视

由于蒸汽系统是钢铁工艺中的辅助系统，能耗比例相对较小，因而较容易忽视，蒸汽系统存在着发生源分散、不易储存、不宜长距离输送、不同用户对蒸汽压力要求不同等复杂性问题。尤其在满足不同用户的使用要求过程中，中高压蒸汽需要减温减压，会使大量的能源损失，因而造成蒸汽系统能源使用效率低下。

而现在蒸汽的合理利用促进了钢铁工序的生产顺行和整体能源利用效率方面的提高，因而挖掘蒸汽系统综合利用的潜力是十分必要的。

5.4 需进一步加强节能方面自发电

我国钢铁工业自发电比例近几年有较大幅度提高，但与自发水平较高的日本相比仍有较大差距。

虽然一些企业自发电中二次能源发电所占比重已经达到百分百，即自发电全部为二次能源发电，但各企业之间差距较大，需进一步挖掘潜力。电成本在钢材的加工成本中大致达到30%，因而目前发电是钢铁企业利用再次能源的一个重要途径，提高自发电比例，目的在于充分利用生产过程产生的再次能源。

除以上措施外，我们需要智慧地把控各个维度的能源管理，推进能源管控中心建设。

6 结论和对节能降耗、资源综合利用方面的相关建议

综上所述，在企业的“抓大放小”泛泛思路上，钢企在节能降耗方面却必须走精细化的路，随着社会节能环保的意识增强，宽泛的节能技术以及标准已经不能满足现在的绿色生产要求，只有不断精细化，不断技术创新、管理优化才能让钢企的节能绿色生产年年上台阶。

国家只有在技术投入、先进工艺等资源综合利用投入、政策上基金、税收方面予以资金鼓励，才能使得中国的钢企在绿色生产上有更大的信心做好节能环保工作。

（1）建议政府进一步加大科技投入，推进环保方面回收利用新技术工艺、新设备的研究设计，并强化与国际先进环保技术理念的交流与合作，以推进企业节能与回收利用相关技术的研究。

（2）希望政府对典型企业给予资金支持，建立示范平台，对于采用并实施新型技术设计给予政策支持。制定政策对钢铁企业实现低热值燃料替代高热值燃烧的热工设备后，大幅度降低能源消耗的单位进行相应的鼓励及奖励。

（3）鼓励企业技术创新，对技术创新的部门和个人给予鼓励和支持。鼓励企业通过自主创新形成有自主知识产权的再次能源回收利用技术。

（4）对于自备电厂，出台优惠政策，鼓励再次能源回收利用项目投资。目前钢铁企业投资建设电厂，利用回收的再次能源发电，本来希望按自备电厂来使用，即能够自发自用。以某钢厂为例，2006年利用再次能源发电总量达10亿kW·h，占总公司用电量的32%，2007年预计发电量达25亿kW·h，占总公司用电量的71%。但是，电网公司却要求按公用电网定位，钢铁企业要先把生产的电卖给电网公司，然后再从电网公司买电。钢铁企业利用二次能源发电遇到的问题主要表现在3个方面：一是电厂定位问题，电网公司要求按照公用电厂，企业要求自备，最后却是垄断决定一切；二是并网审批困难，从申报并网到批复，目前至少半年，有些还超过一年，使企业疲于奔命；三是基本电费、备用容量费、过网费等收费名目繁多，数额无法律依据，由双方不对称谈判确定。这些严重影响和限制了钢铁企业利用二次能源的积极性。

建议国家给予这类投资项目征地优先、优惠政策，并减免投资调节税、进口技术设备关税等税收，在项目贷款上给予无息或贴息贷款。允许钢铁企业二次能源回收利用项目采用加速折旧的办法回收投资。

（5）设立专项建设资金，鼓励钢铁企业同其他企业实施区域循环经济，如“共同火力发电”模式，协调钢铁企业与其他企业的供求关系、投资及利益分配，适当制定钢铁企业余热蒸汽、副产煤气外销时的市场指导价。

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

林黎声（1973－），女，本科学历，工程师、经济师，现从事营销系统产品策划、绿色产品策划工作。