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钢铁行业节能减排方向及措施

发布时间:2020-03-03 11:47:35 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

钢铁行业节能减排方向及措施

作者:节能减排课题组 单位:中国钢铁工业协会 报告访问次数:1086

次 发布时间:08-12-24

一、钢铁行业节能减排现状

目前,钢铁工业的发展已面临资源和环境的双重制约,从长远来看,资源环境问题已是影响钢铁工业生存和发展的重大问题,只有转变增长方式,大幅度提高能源利用效率,以能源的有效利用促进钢铁工业的可持续发展,才能使钢铁工业有更大的生存和发展空间

近年来,我国钢铁工业节能减排进展情况如下

1.环境明显改善

通过各项节能措施的实施,我国大中型钢铁企业的环境污染局部得到控制,环境得到明显改善。2007年大中型钢铁企业二氧化硫排放总量756368吨,比2006年下降0.51%;化学需氧量排放总量59965吨,比2006年下降8.76%;工业粉尘排放总量382275吨,比2006年下降2.79%。烟尘排放总量156648吨,比2006年上升3.02%。

2.能耗指标进一步好转

2000-2007年我国钢产量和吨钢综合能耗变化情况见表1。

虽然由于电力折算系数的改变,2005年以后的吨钢综合能耗数据出现了断层,但从总的趋势上可以看出,是在不断下降的。

2000-2007年重点统计钢铁企业工序能耗变化情况见表2。

2005-2007年重点统计钢铁企业各工序能耗有不同程度下降,烧结工序、炼铁工序、焦化工序、转炉工序分别下降了14.84%、6.56%、14.40%和83.41%。

重点大中型钢铁企业工业增加值能耗由2005年6.94吨标准煤/万元,下降到2007年的5.8吨标准煤/万元,今年能耗与去年同期相比降低5%左右,总体呈逐年递减趋势。

目前,宝钢、鞍钢、武钢、马钢、太钢等大型钢厂的综合装备、技术水平已经达到世界先进水平。高炉利用系数、入炉焦比、高炉喷煤比、转炉炉衬平均寿命、连铸比、轧钢综合成材率等技术指标都接近或达到了世界先进水平.

宝钢股份2006年吨钢综合能耗同比下降2.04%,万元产值能耗达到1.19吨标准煤/万元,同比下降11.85%,节能量达到33.3万吨标准煤。二氧化硫、烟粉尘和化学需氧量(COD)等主要污染物排放量分别比2005年下降12.38%,17.87%,36.76%。2007年万元产值能耗降低到1.07吨标准煤,同比下降10.08%,节能29.7万吨标准煤,二氧化硫、烟粉尘和化学需氧量(COD)等主要污染物排放量分别比2006年下降13.74%、9.26%、36.67%。

3.装备大型化、现代化水平进一步提高

我国钢铁企业之间规模、装备、能耗水平差距较大,大企业的装备、能耗水平相对小企业要高,环保设施配备较完善。

“十一五”以来,钢铁工业结构调整、工艺装备大型化、现代化步伐加快,推进了节能减排,加大了节能力度,已取得了一定成效。2007年底2000m3以上高炉63座,生产能力达到13750万吨,较2005年增加17座,生产能力增加了3600万吨,增长35%;100吨以上转炉98座,生产能力增加到13465万吨,较2005年增加8座,生产能力增加1000万吨,增长8%。

装备的大型化和现代化使得主要耗能设备的能耗显著降低,排放减少,钢铁工业总体节能减排指标得到了改善。

4.重点节能技术普及率不断提高

干熄焦(CDQ)。截至2008年5月底,完全采用我国自主创新技术并建成投产的75t/h-160t/h干法熄焦装置共59套,与2005年相比增加39套,加上国产化前已投产的17套,共计71套。当前正在设计施工的有56套,进行可行性研究的9套,共计124套,总计干熄焦能力10957万吨,占我国焦炭生产能力三分之一,钢铁企业内焦化厂干熄焦率由2005年不足30%提高到目前45%以上。

TRT。到2007年底,49座2000m3以上高炉装备了TRT。目前采用全干法除尘的大型高炉已有莱钢、包钢、鞍钢等多家企业,首钢曹妃甸5500m3大型高炉也设计采用干法除尘系统。

转炉干式除尘。2007年继宝钢之后已有莱钢、包钢、太钢、天钢、承钢等企业的20余座转炉实现了干法除尘。包钢投入运行以来,取得了显著成效,净化后的烟气含尘量可达到≤10mg/m3的先进水平,节电、节水效果显著。据包钢测算,一座210吨转炉采用干法除尘后年增加经济效益在1200万元以上。

CCPP。目前我国钢铁企业中已有10个钢厂15套CCPP发电机组投产。此外,宝钢梅山、沙钢、太钢、浦钢、武钢、首钢京唐、莱钢、潍钢、萍钢、云南双友钢铁公司也拟建或在建不同规模的CCPP。

能源管理中心(EMS)。建立能源中心的目的,一是确保生产用能的稳定供应;二是充分利用低价能源代替高价能源;三是集中管理与自动化操作,提高劳动生产率。能源中心在宝钢自1991年投产以来,显示了其在能源管理的优越性。鞍钢、武钢、酒钢、首钢、攀钢、本钢、济钢、唐钢、太钢、华菱、邯钢等钢厂都已在建或准备建能源中心。

二、钢铁行业节能减排方向

我国钢铁工业用能特点决定了节能减排的方向。2006年我国重点统计钢铁企业的外购能源结构主要是煤炭,占79.43%,外购电力占19.05%,天然气占0.43%,油类占1.09%。而日本钢铁工业能源消费结构中,煤炭占56.4%,电力占23.7%,石油占19.9%。

2007年中国转炉钢占产量的近90%。从转炉钢比看,2007年美国是41.1%,德国69.1%,日本74.2%,俄罗斯56.9%,世界平均是66.3%,而我国是89.9%,比世界平均高23.6个百分点。

电炉钢企业较高炉—转炉长流程企业吨钢综合能耗要低。从两种钢铁生产流程在能源、排放方面的比较看,高炉—转炉流程消耗能源是670—730kgce/t,排放固态物质是0.6t/t,排放CO2等废气是2.1t/t;电炉流程则依次是340—400kgce/t,0.2t/t,0.52t/t。

借鉴日本钢铁联盟对本国钢铁企业的铁/钢比与吨钢能耗研究,按我国钢铁工业情况测算,铁钢比每提高0.1,可造成吨钢综合能耗上升约20kgce,中国比其他国家铁钢比高0.4左右,因而影响吨钢综合能耗约80kgce/t。

我国钢铁行业节能减排重点应围绕以下几个方面:

1.优化能源网络,建设能源管理中心

对于钢厂能量系统优化而言,能量高效利用与动态有序管理同时对运行过程物质流和能量流动态控制,从而使物质流和能量流在流程工序中“耦合”又有所分离。分别形成了物质流的“物流网络”和能量流的“能流网络”,因此,要特别重视各种能源介质利用的优化集成。

如果能够对各工序各自的能量排放(二次能源)和一次能源按一定的“程序”组织起来,并充分利用,就可以构成钢厂内部的“能源转换网络”—“能量流网络”。再通过能源管理中心的建设,对各种能源介质合理调控,将实现钢厂能量系统优化。

2.装备的大型化

我国钢铁企业总体发展不均衡,设备规模参差不齐。大型装备与小型设备相比有以下区别:<300m3高炉的吨铁工序能耗较>1000m3高炉高出近80kgce/t,相差19%左右;入炉焦比相差200kg/t;炼钢的金属料消耗高出约7.0kg/t等。小型设备环保设施缺乏,导致粉尘、SO2等污染物排放量大,环境污染严重:一次能源消耗量大,且二次能源回收利用率低:现有成熟的节能技术,如TRT、转炉煤气回收等,小型设备由于工艺落后、装备水平差,基本上无法应用,这也正是能耗高的一个主要原因。

我国钢铁工业设备大型化与国际水平比较见表3。

(1)高炉大小对能耗的影响

大高炉能耗比小高炉低,铁水温度比小高炉高,有利于低硅冶炼。从大气环境污染方面看,一座高炉就是一个污染点,不论高炉容积大小。高炉容积越大,座数少,大气污染就较轻。当然,片面追求大型化是不对的。高炉容积应以建厂条件、规模和品种决定,应在可能范围内减少高炉座数。高炉结构的合理化还包括技术装备的合理配置。合理的高炉结构是炼铁节能的重要物质基础。

(2)转炉大小对能耗的影响

装机容量对单位产品能耗的影响并不是很明显,但是在排除人为管理的因素后,其总体趋势是在同样的煤气回收配备方式上,装机容量越大,其相应的单位产品能耗就越低。

(3)烧结机面积大小对能耗的影响

烧结工序能耗与烧结机的面积基本上呈反比,因此,烧结机大型化不仅是提高产量的需要,而且也是节约单位产品能源消耗的途径之一。

(4)焦炉大小对能耗的影响

大容积焦炉具有机械化自动化程度高、焦炭质量好、动力消耗低、生产率高、生产环境清洁以及经济效益好等优点。在产量相同的条件下,可减少炉孔数,相应减少焦炉的占地面积,减少每天出炉次数,从而减少污染物的排放。

6m焦炉相对于4.3m焦炉在节能上具有不小的优势,6m焦炉单位产品能耗是125.93k8ce/t焦,4.3m焦炉是167.57kgce/t焦。同时,6m焦炉与4.3m焦炉相比,污染物排放量可减少1/3以上,同时可提高劳动生产率和焦炭质量(M40提高1个百分点,M1O降低0.5个百分点),降低生产成本。

3.提高二次能源利用率

我国钢厂在节能方面,已经经历了两个主要阶段:即80年代的单体节能及相应的系统节能,90年代的工序取代优化和流程结构优化的系统节能。进入21世纪以来,通过“三干”(干熄焦、高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘)、“系统节水”、“发电”等措施,逐步进入到全面深入地充分开发钢铁制造流程的“能源转换功能”时期。

目前,钢铁工业已有不少成熟的节能减排技术,使得二次能源的利用率有了很大提高。在现阶段,能源转换环节节能减排的首要任务是推广、普及现有节能技术,充分发挥现有节能技术的节能潜力。同时,要积极开发新型节能技术,努力将现有技术条件下无法回收利用的二次能源运用新技术加以回收利用。

对高炉—转炉流程而言,其以铁矿、煤为源头,在加工—转换过程中,产生大量的副产煤气——COG、BFG、LDG和余热余能。由此,高炉—转炉流程节能的突破口在于副产煤气、余热余能的利用。

二次能源中,各种副产煤气所占比例最大,总计达到约74.97%,其中焦炉煤气约占22.29%,高炉煤气约占43.66%,转炉煤气约占9.02%。

我国钢铁企业余热资源的回收率仅25.8%。大量低品质余热资源尚未得到有效利用。按余热资源的品质统计:回收高温余热居多,回收率为44.4%;其次是中温余热,回收率为30.2%:低温余热回收率还不足1%。若按携带余热的物质形态统计:回收最多的是产品显热,回收率为50.4%,其次是烟气显热,回收率为14.92%:冷却水的显热回收率只有1.90%;各种渣显热的回收率更少,只有1.59%。

副产煤气的充分、合理利用是降低能源消耗的关键所在。但目前我国钢铁工业焦炉煤气、高炉煤气放散率仍较高,转炉煤气回收量也比较低。重点统计钢铁企业副产煤气放散和利用情况见表4。

各种余热余能资源中,焦炭显热、烧结矿显热、高炉炉顶余压和转炉煤气显热等是余热回收的重点,目前已有成熟技术,在进一步开发新技术、提高回收效率的基础上,重点应加强节能技术的推广,提高普及率。烧结、焦化废烟气等低温显热回收技术尚不成熟,高炉渣和钢渣显热利用技术有待开发,是未来钢铁工业节能技术创新的方向和突破点。

我国钢铁企业中年产粗钢500万吨以上的大型钢铁企业节能设备相对较完善,二次能源回收水平较高,但与日本等先进产钢国家相比仍有一定的差距。一些小企业二次能源回收装置配备很少。即使是目前比较先进的大型设备,二次能源回收设备的潜力也没有完全发挥出来。二次能源回收量决定于节能设备的选型、运行状况及管理,要从各个影响环节入手,才能最大限度提高二次能源的回收利用量。

二次能源回收环节的具体差距原因和节能潜力以及能够达到的节能目标的分析工作正在进行中,2008年年底将有初步结果。

4.消纳社会废弃物

鼓励利用废弃钢、废塑料、钢铁渣、含铁尘泥、尾矿、废轮胎等大宗废弃物,建议国家和有关行业指导,将废钢和废塑料的回收、分类、处理、供应发展成为一个产业,对废塑料回收、处理在技术开发上给予资金和政策支持。

三、钢铁行业节能减排措施

1.积极贯彻相应法规标准

“十一五”以来,国家制定了各种法律法规,淘汰落后生产能力,制止落后设备的新建。

(1)在《节能减排综合性方案的通知》(国发[2007]15号)中,公布了“十一五”时期应淘汰的包括钢铁工业在内的落后生产能力。

(2)制定了单位产品能源消耗限额国家标准。作为《节约能源法》的配套标准,国家发改委组织制定了钢铁行业的能源消耗限额标准《粗钢单位产品能源消耗限额国家标准》、《焦炭单位产品能源消耗限额国家标准》、《铁合金单位产品能源消耗限额国家标准》、《炭素单位产品能源消耗限额国家标准》。作为淘汰落后和新建准入的能耗限制标准。标准已于2008年6月1日颁布实施。

标准中对于原有设备的能耗标准进行了强制性限制,对于不符合能耗标准的设备予以淘汰。并规定了新建设备的能耗准入门槛,不符合能耗标准,不予批准新建。同时,标准中还设定了能耗先进值,作为企业的努力方向。

2.推动企业之间节能减排对标挖潜,提高企业节能减排动力

能效对标是企业不断将自己的生产流程或某些工艺设备能源利用效率与同类企业或那些被公认是行业先进的企业的能源资源进行对比的过程。有助于克服我国钢铁工业能源利用效率的障碍,促进能效水平的提高,支持中国建立一个可持续的、基于市场的、提高能效的机制,促进完善节能政策法规体系。实施能效对标活动,将引导广大钢铁企业科学用能、节约用能、合理用能,促进其生产方式向高效率、低消耗、低排放转变,对于缓解能源约束矛盾、促进节约型社会建设具有重要的现实意义和作用。

3.提高企业能源管理,建立完善的节能减排监测制度

一些企业能源计量配备不完善、不准确,无考核和核查机制。一方面,企业对很多能源的计量特别是回收的二次能源量的计量误差很大;另一方面对应该实测的,如煤和焦炭的能源折标准煤系数很多企业没有规范地去测,致使企业的能源指标难以真实反映企业能源利用的水平。一些新上的中小钢铁企业没有能源统计报告制度,没有能源管理专业知识的人员,不做企业能源平衡,没有能源平衡表,有的甚至连能源指标的含义都不清楚。

准确的能源计量、监测是企业高效能源管理的基础,也是制定节能目标考核节能成果的必要工具。要严格钢铁企业计量制度,才能真实反映钢铁工业能耗水平、存在的问题和差距等,为今后节能目标确定、节能规划的制定提供保证。

4.推广成熟技术,开发新技术

(1)干熄焦(CDQ)技术

干法熄焦技术是目前国外较广泛应用的一项节能技术,它是回收红焦显热和改善操作环境的一项先进工艺技术,其优势体现在:

减少环境污染。对规模为100万t/a焦化厂而言,采用干熄焦技术,每年可以减少8万-10万t动力煤燃烧对大气的污染,比传统的湿熄焦节水0.443t/t焦。

改善焦炭质量。大型高炉采用干熄焦焦炭可使其焦比降低2%,使高炉生产能力提高1%。采用干熄焦可以降低强粘结性的焦,肥煤配入量10%-20%,可在配煤中多用15%弱粘结性煤,有利于充分利用资源和降低焦炭成本。

干熄焦技术对炼焦工序可实现吨焦节能40千克标煤,可使吨钢能耗降低15千克标准煤。若我国焦炭生产全部采用干熄焦,则年可节约1200万吨标准煤。

干熄焦工艺中的惰性气体进行冷却所产生的蒸汽在蒸汽锅炉中进行发电时,蒸汽压力和温度的高低对干熄焦工艺的节能效率具有显著的影响。高的蒸汽压力和温度可以使发电量增加10%左右。济钢

6、7号焦炉150吨干熄焦工程引进了新日铁的最新技术,是国内首家采用高温高压自然循环锅炉,配备了世界最先进的焦炉节能环保工艺。

(2)煤调湿(CMC)技术

煤调湿是装炉煤水分控制工艺的简称,是将炼焦煤料在装炉前去除一部分水分,保持装炉煤水分稳定在6%左右,然后装炉炼焦。按2007年全国的焦炭生产规模推算,若在全国的焦化企业推广实施煤调湿,年可节约300万吨标准煤,年可减少焦化污水约1500万吨,CO2排放量约1600万吨,节能减排效果显著,潜在经济效益巨大。

(3)烧结低温余热回收技术

烧结余热余能约占整个流程余热资源的10%左右,余热温度在300-500℃之间,是目前我国低温余热资源应用的重点。

烧结余热发电是利用低温余热的一个有效途径,但目前应用很少,且存在一些问题,在运行过程中,由于烧结机和环冷机工况发生变化时,余热回收系统的工作参数也将随之变动,输出的蒸汽压力、温度、流量也将发生变化,从而影响发电机组的运行效率。

目前我国烧结余热利用的重点和难点在于:由于存在漏风率高导致废气温度降低,又要保证进入除尘器前废气温度在露点以上等原因,回收利用烧结余热较困难,因此,如何降低漏风率以提高烧结机烟气温度,以及在保证烧结废气除尘所需温度条件下,实现烧结机尾部高温段废气显热回收、烧结余热蒸汽发电核心技术的消化吸收和本土化,是烧结余热回收的重点。如开发此技术将烧结矿余热充分利用,则钢铁行业年可节约能源约900万吨标准煤。

(4)高炉TRT技术

TRT主要分为湿式、干式、干湿两用型。湿式TRT用于采用湿法除尘工艺中高炉煤气的能量回收。经湿法除尘后的高炉煤气一般为50℃左右,压力损失约20-35kPa,含尘量10-20mg/m3。湿法除尘后的高炉煤气压力较低,大量喷水损失了大量有用的热能,同时大大增加了煤气中的含水量,不仅降低了煤气的热值,而且对TRT等设备也不利。

高炉TRT与高炉煤气干法除尘技术相结合是对高炉余压、煤气综合利用的系统集成技术。这种技术结合一方面提高了TRT发电效率30%以上,使吨铁发电量达到了35kWh-

40kWh;另一方面实现了高炉煤气全干法除尘,减少或基本没有新水消耗和废水排放,煤气含尘量降低到5mg/m3。高炉采用全干法除尘可有效提高TRT发电量。

随着高炉无料钟炉顶技术及干法除尘工艺的发展、成熟和推广应用,TRT装置由湿式向干式发展是一种趋势。

(5)转炉干法除尘技术

炼钢转炉煤气回收利用采用干法除尘技术后,不但可提高除尘效率,而且节能效果显著。通过电除尘器可直接将粉尘浓度降至10mg/Nm3以下,不存在二次污染,系统阻损小,煤气发热值高,回收粉尘可直接利用,系统简化,占地面积小,并可以部分或完全补偿转炉炼钢过程能耗,因而获得世界各国的普遍重视和采用,己被认定为今后发展方向。如果在我国普遍推广,全年除尘电耗可减少近3亿度。转炉回收的煤气与蒸汽综合起来折成标准煤,每吨钢可回收35kg左右。干法回收的粉尘成球后直接返回转炉替代废钢或矿石作为冷却剂,直接回收其金属铁可增加钢产量1.8%。

2006年我国转炉钢产量为4.18亿吨,占87.48%,若按每吨钢可回收75Nm3煤气计,全年可回收270多亿立方米,每立方米煤气热值为7527kJ以上,折690万吨标煤,相当于吨钢降低能耗19kg标煤,所以,回收利用的前景很好。今后,该项技术要在进一步创新的基础上,提高设备的国产化比例,降低投资,为普及推广创造条件。

(6)转炉余热蒸汽发电技术

在提高转炉烟气余热回收量的基础上,重点开发低压(饱和)蒸汽发电技术。如吨钢发电量按照15kWh计算,全国年产钢5亿吨,则每年可以发电75亿kWh,折合300万tce左右,产生效益40多亿元。同时,所发电可以替代从社会电厂购电,从而实现社会减排CO2630万吨,减排SO26万吨,社会环境效益显著。

(7)钢渣处理

目前,我国在高炉水渣利用技术方面已经取得了突破性进展,但转炉、电炉冶炼过程中产生的钢渣应用技术还不成熟。2008年,我国钢产量预计可达到5亿吨,钢渣产量约为0.7亿吨,而目前我国钢渣利用率仅为20%,堆积的钢渣不仅占用大量土地,且造成环境污染。

目前钢渣利用技术正在不断探索,但尚未找到大规模资源化合理利用的有效途径,今后,解决钢渣利用问题仍是一项重要的任务。

(8)副产煤气发电

在保证钢铁生产过程煤气消耗的基础上,剩余煤气利用与余热余能回收集成到发电上来,实现钢厂副产煤气的动态平衡,对于钢厂进一步降低能耗是至关重要的。而副产煤气的动态平衡,关键在于煤气缓冲用户的选择;钢厂煤气自发电问题,则关键在于煤气波动与动态平衡的模拟,以及在此基础上,合理选择发电机组。

(9)燃气—蒸汽联合循环发电技术CCPP

燃气—蒸汽联合循环发电技术(gas-steam Combined Cycle Power Plant简称CCPP)。CCPP技术先进,发电率高。已接近天然气和柴油为燃料的相近型号的燃气轮机联合循环发电水平;钢铁厂的CCPP以燃高炉煤气为主、有的工厂可能掺入少量焦炉煤气或转炉煤气,与常规电厂相比,CCPP热电转换效率提高近10个百分点,为钢厂富余煤气利用提供了良好的途径。

CCPP技术特点:热效率高,发电效率高。在不外供热时高达40%-45%,而常规的锅炉蒸汽发电仅为35%左右。相同的煤气量,CCPP要比常规的锅炉蒸汽发电多发出70%-90%的电。CCPP排烟中CO2排放比常规火力电厂减少45%-50%,没有SO

2、飞灰及灰渣排放,NOx排放很低,目前己达到小于25mg/kg,今后有望达到5-9mg/kg。

目前我国钢铁企业高炉煤气、焦炉煤气仍有放散,若将这些放散的煤气都用于CCPP发电,仅此一项每年约可节约600万吨标准煤。

(10)钢厂综合节电

钢厂用电和节电,一是要提高自发电效率,二是从技术、管理方面节约用电,提高用电效率。如全烧高炉煤气锅炉的开发为高效回收低热值的高炉煤气开辟一条新的途径,可有效提高自发电效率。节约用电方面可采用变频调速、更新风机水泵、采用节能型变压器等。要结合生产实际情况对各厂矿变配电系统进行优化匹配,在保证安全的前提下提高变压器的负荷率,避免出现“大马拉小车”现象,减少电机无功运转造成的电耗。应采取合理优化供电系统,合理分配与平衡负荷,使企业用电均衡化,提高负荷率,优化运行;应按经济运行条件选择调整变压器,使其在多数情况下运行在经济运行点上,降低电能损耗,“削峰填谷”降低用电负荷最大需量,重视钢铁企业高用电设备的无功动态补偿与谐波治理,对整体照明系统进行优化改造,合理配置灯具,提高用电效率。

(11)主要污染物减排

烧结工序是目前钢厂SO2排放的源头,约占整个企业排放量的80%,因此是钢铁企业SO2减排的重点工序。烧结机烟气脱硫在国内目前还没有公认成熟的技术,大多数钢铁企业的烧结机烟气脱硫改造,仍然处于观望和考察阶段。从已经验收的钢铁厂烧结机烟气脱硫项目来看,暴露出了很多现场问题,事实证明,完全照搬其他领域的烟气脱硫技术不能很好地适应于烧结机生产工作,这是由烧结机自身的烟气特性和工艺生产决定的。因此,借鉴国外和其他行业的烟气脱硫先进技术,结合烧结机工艺生产特性,是我国烧结机烟气脱硫的必经之路。

国家新修订的《中华人民共和国水污染防治法》自2008年6月1日起施行。对工业水污染防治提出更严格的要求,加大了污染事故的处罚力度。钢铁行业要继续加强钢铁生产过程中的各类水污染防治,通过废水处理、串级循环使用促进钢铁工业提高水资源利用效率,进一步降低新水用量。要继续高度重视焦化废水处理的经济有效、稳定达标技术的深入研发与工业化应用。深入开发高氨氮及高COD等废水处理回用技术,真正实现“零”排放。

二恶英和多氯代二苯并呋喃是具持久性、生物累积性、长距离迁移及高毒性化合物。2004年6月25日,第十届全国人大第十次会议审议批准我国加入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(以下简称POPs公约),2004年11月11日,公约对中国正式生效,首批列入POPs公约受控名单有12种物质,其中无意产生的二恶英类POPs物质的控制已成为环境保护热点问题之一。中国履行POPs公约的《国家实施计划》(NIP)于2007年4月14日获得国务院批准。NIP中将钢铁行业确立为二恶英减排优先重点控制行业之一,要求分阶段逐步开展BAT/BEP的应用,控制和减少二恶英的排放。

日前环境保护部要求钢铁行业对二恶英减排近期行动计划及规划进行编制,有关重点生产工序的排放限值标准也可能出台,钢铁企业应给予高度重视!

(12)CO2减排工作

由CO2等温室气体引发的全球气候变化已成为国际社会关注的焦点,其中CO2减排应成为钢铁企业必须关注和解决的重大环境问题。从全球来看,工业生产所产生的CO2占全球排放量的20%以上,而钢铁生产产生的CO2占工业总排放的15%-20%,相当于世界人为温室气体的3%-4%。

我国钢铁工业的迅速发展使得国际上对我国钢铁工业日益关注,对我国钢铁行业CO2排放问题也存在各种评论,国际钢铁协会也已组织开展对我国钢铁工业CO2排放量进行评估计算。为避免国际社会对我国钢铁工业在CO2排放方面产生认识上的偏颇,我们必须要针对我国钢铁企业实际,运用自己的方法对我国钢铁企业二氧化碳排放有一个相对正确的评价,因此协会组织开展了“我国主要钢铁企业二氧化碳排放现状研究”课题,对钢铁企业二氧化碳排放问题进行分析研究.

各种余热余能资源中,焦炭显热、烧结矿显热、高炉炉顶余压和转炉煤气显热等是余热回收的重点,目前已有成熟技术,在进一步开发新技术、提高回收效率的基础上,重点应加强节能技术的推广,提高普及率。烧结、焦化废烟气等低温显热回收技术尚不成熟,高炉渣和钢渣显热利用技术有待开发,是未来钢铁工业节能技术创新的方向和突破点。

我国钢铁企业中年产粗钢500万吨以上的大型钢铁企业节能设备相对较完善,二次能源回收水平较高,但与日本等先进产钢国家相比仍有一定的差距。一些小企业二次能源回收装置配备很少。即使是目前比较先进的大型设备,二次能源回收设备的潜力也没有完全发挥出来。二次能源回收量决定于节能设备的选型、运行状况及管理,要从各个影响环节入手,才能最大限度提高二次能源的回收利用量。

二次能源回收环节的具体差距原因和节能潜力以及能够达到的节能目标的分析工作正在进行中,2008年年底将有初步结果。

4.消纳社会废弃物

鼓励利用废弃钢、废塑料、钢铁渣、含铁尘泥、尾矿、废轮胎等大宗废弃物,建议国家和有关行业指导,将废钢和废塑料的回收、分类、处理、供应发展成为一个产业,对废塑料回收、处理在技术开发上给予资金和政策支持。

三、钢铁行业节能减排措施

1.积极贯彻相应法规标准

“十一五”以来,国家制定了各种法律法规,淘汰落后生产能力,制止落后设备的新建。

(1)在《节能减排综合性方案的通知》(国发[2007]15号)中,公布了“十一五”时期应淘汰的包括钢铁工业在内的落后生产能力。

(2)制定了单位产品能源消耗限额国家标准。作为《节约能源法》的配套标准,国家发改委组织制定了钢铁行业的能源消耗限额标准《粗钢单位产品能源消耗限额国家标准》、《焦炭单位产品能源消耗限额国家标准》、《铁合金单位产品能源消耗限额国家标准》、《炭素单位产品能源消耗限额国家标准》。作为淘汰落后和新建准入的能耗限制标准。标准已于2008年6月1日颁布实施。

标准中对于原有设备的能耗标准进行了强制性限制,对于不符合能耗标准的设备予以淘汰。并规定了新建设备的能耗准入门槛,不符合能耗标准,不予批准新建。同时,标准中还设定了能耗先进值,作为企业的努力方向。

2.推动企业之间节能减排对标挖潜,提高企业节能减排动力

能效对标是企业不断将自己的生产流程或某些工艺设备能源利用效率与同类企业或那些被公认是行业先进的企业的能源资源进行对比的过程。有助于克服我国钢铁工业能源利用效率的障碍,促进能效水平的提高,支持中国建立一个可持续的、基于市场的、提高能效的机制,促进完善节能政策法规体系。实施能效对标活动,将引导广大钢铁企业科学用能、节约用能、合理用能,促进其生产方式向高效率、低消耗、低排放转变,对于缓解能源约束矛盾、促进节约型社会建设具有重要的现实意义和作用。

3.提高企业能源管理,建立完善的节能减排监测制度

一些企业能源计量配备不完善、不准确,无考核和核查机制。一方面,企业对很多能源的计量特别是回收的二次能源量的计量误差很大;另一方面对应该实测的,如煤和焦炭的能源折标准煤系数很多企业没有规范地去测,致使企业的能源指标难以真实反映企业能源利用的水平。一些新上的中小钢铁企业没有能源统计报告制度,没有能源管理专业知识的人员,不做企业能源平衡,没有能源平衡表,有的甚至连能源指标的含义都不清楚。

准确的能源计量、监测是企业高效能源管理的基础,也是制定节能目标考核节能成果的必要工具。要严格钢铁企业计量制度,才能真实反映钢铁工业能耗水平、存在的问题和差距等,为今后节能目标确定、节能规划的制定提供保证。

4.推广成熟技术,开发新技术

(1)干熄焦(CDQ)技术

干法熄焦技术是目前国外较广泛应用的一项节能技术,它是回收红焦显热和改善操作环境的一项先进工艺技术,其优势体现在:

减少环境污染。对规模为100万t/a焦化厂而言,采用干熄焦技术,每年可以减少8万-10万t动力煤燃烧对大气的污染,比传统的湿熄焦节水0.443t/t焦。

改善焦炭质量。大型高炉采用干熄焦焦炭可使其焦比降低2%,使高炉生产能力提高1%。采用干熄焦可以降低强粘结性的焦,肥煤配入量10%-20%,可在配煤中多用15%弱粘结性煤,有利于充分利用资源和降低焦炭成本。

干熄焦技术对炼焦工序可实现吨焦节能40千克标煤,可使吨钢能耗降低15千克标准煤。若我国焦炭生产全部采用干熄焦,则年可节约1200万吨标准煤。

干熄焦工艺中的惰性气体进行冷却所产生的蒸汽在蒸汽锅炉中进行发电时,蒸汽压力和温度的高低对干熄焦工艺的节能效率具有显著的影响。高的蒸汽压力和温度可以使发电量增加10%左右。济钢

6、7号焦炉150吨干熄焦工程引进了新日铁的最新技术,是国内首家采用高温高压自然循环锅炉,配备了世界最先进的焦炉节能环保工艺。

(2)煤调湿(CMC)技术

煤调湿是装炉煤水分控制工艺的简称,是将炼焦煤料在装炉前去除一部分水分,保持装炉煤水分稳定在6%左右,然后装炉炼焦。按2007年全国的焦炭生产规模推算,若在全国的焦化企业推广实施煤调湿,年可节约300万吨标准煤,年可减少焦化污水约1500万吨,CO2排放量约1600万吨,节能减排效果显著,潜在经济效益巨大。

(3)烧结低温余热回收技术

烧结余热余能约占整个流程余热资源的10%左右,余热温度在300-500℃之间,是目前我国低温余热资源应用的重点。

烧结余热发电是利用低温余热的一个有效途径,但目前应用很少,且存在一些问题,在运行过程中,由于烧结机和环冷机工况发生变化时,余热回收系统的工作参数也将随之变动,输出的蒸汽压力、温度、流量也将发生变化,从而影响发电机组的运行效率。

目前我国烧结余热利用的重点和难点在于:由于存在漏风率高导致废气温度降低,又要保证进入除尘器前废气温度在露点以上等原因,回收利用烧结余热较困难,因此,如何降低漏风率以提高烧结机烟气温度,以及在保证烧结废气除尘所需温度条件下,实现烧结机尾部高温段废气显热回收、烧结余热蒸汽发电核心技术的消化吸收和本土化,是烧结余热回收的重点。如开发此技术将烧结矿余热充分利用,则钢铁行业年可节约能源约900万吨标准煤。

(4)高炉TRT技术

TRT主要分为湿式、干式、干湿两用型。湿式TRT用于采用湿法除尘工艺中高炉煤气的能量回收。经湿法除尘后的高炉煤气一般为50℃左右,压力损失约20-35kPa,含尘量10-20mg/m3。湿法除尘后的高炉煤气压力较低,大量喷水损失了大量有用的热能,同时大大增加了煤气中的含水量,不仅降低了煤气的热值,而且对TRT等设备也不利。

高炉TRT与高炉煤气干法除尘技术相结合是对高炉余压、煤气综合利用的系统集成技术。这种技术结合一方面提高了TRT发电效率30%以上,使吨铁发电量达到了35kWh-40kWh;另一方面实现了高炉煤气全干法除尘,减少或基本没有新水消耗和废水排放,煤气含尘量降低到5mg/m3。高炉采用全干法除尘可有效提高TRT发电量。

随着高炉无料钟炉顶技术及干法除尘工艺的发展、成熟和推广应用,TRT装置由湿式向干式发展是一种趋势。

(5)转炉干法除尘技术

炼钢转炉煤气回收利用采用干法除尘技术后,不但可提高除尘效率,而且节能效果显著。通过电除尘器可直接将粉尘浓度降至10mg/Nm3以下,不存在二次污染,系统阻损小,煤气发热值高,回收粉尘可直接利用,系统简化,占地面积小,并可以部分或完全补偿转炉炼钢过程能耗,因而获得世界各国的普遍重视和采用,己被认定为今后发展方向。如果在我国普遍推广,全年除尘电耗可减少近3亿度。转炉回收的煤气与蒸汽综合起来折成标准煤,每吨钢可回收35kg左右。干法回收的粉尘成球后直接返回转炉替代废钢或矿石作为冷却剂,直接回收其金属铁可增加钢产量1.8%。

2006年我国转炉钢产量为4.18亿吨,占87.48%,若按每吨钢可回收75Nm3煤气计,全年可回收270多亿立方米,每立方米煤气热值为7527kJ以上,折690万吨标煤,相当于吨钢降低能耗19kg标煤,所以,回收利用的前景很好。今后,该项技术要在进一步创新的基础上,提高设备的国产化比例,降低投资,为普及推广创造条件。

(6)转炉余热蒸汽发电技术

在提高转炉烟气余热回收量的基础上,重点开发低压(饱和)蒸汽发电技术。如吨钢发电量按照15kWh计算,全国年产钢5亿吨,则每年可以发电75亿kWh,折合300万tce左右,产生效益40多亿元。同时,所发电可以替代从社会电厂购电,从而实现社会减排CO2630万吨,减排SO26万吨,社会环境效益显著。

(7)钢渣处理

目前,我国在高炉水渣利用技术方面已经取得了突破性进展,但转炉、电炉冶炼过程中产生的钢渣应用技术还不成熟。2008年,我国钢产量预计可达到5亿吨,钢渣产量约为0.7亿吨,而目前我国钢渣利用率仅为20%,堆积的钢渣不仅占用大量土地,且造成环境污染。

目前钢渣利用技术正在不断探索,但尚未找到大规模资源化合理利用的有效途径,今后,解决钢渣利用问题仍是一项重要的任务。

(8)副产煤气发电

在保证钢铁生产过程煤气消耗的基础上,剩余煤气利用与余热余能回收集成到发电上来,实现钢厂副产煤气的动态平衡,对于钢厂进一步降低能耗是至关重要的。而副产煤气的动态平衡,关键在于煤气缓冲用户的选择;钢厂煤气自发电问题,则关键在于煤气波动与动态平衡的模拟,以及在此基础上,合理选择发电机组。

(9)燃气—蒸汽联合循环发电技术CCPP

燃气—蒸汽联合循环发电技术(gas-steam Combined Cycle Power Plant简称CCPP)。CCPP技术先进,发电率高。已接近天然气和柴油为燃料的相近型号的燃气轮机联合循环发电水平;钢铁厂的CCPP以燃高炉煤气为主、有的工厂可能掺入少量焦炉煤气或转炉煤气,与常规电厂相比,CCPP热电转换效率提高近10个百分点,为钢厂富余煤气利用提供了良好的途径。

CCPP技术特点:热效率高,发电效率高。在不外供热时高达40%-45%,而常规的锅炉蒸汽发电仅为35%左右。相同的煤气量,CCPP要比常规的锅炉蒸汽发电多发出70%-90%的电。CCPP排烟中CO2排放比常规火力电厂减少45%-50%,没有SO

2、飞灰及灰渣排放,NOx排放很低,目前己达到小于25mg/kg,今后有望达到5-9mg/kg。

目前我国钢铁企业高炉煤气、焦炉煤气仍有放散,若将这些放散的煤气都用于CCPP发电,仅此一项每年约可节约600万吨标准煤。

(10)钢厂综合节电

钢厂用电和节电,一是要提高自发电效率,二是从技术、管理方面节约用电,提高用电效率。如全烧高炉煤气锅炉的开发为高效回收低热值的高炉煤气开辟一条新的途径,可有效提高自发电效率。节约用电方面可采用变频调速、更新风机水泵、采用节能型变压器等。要结合生产实际情况对各厂矿变配电系统进行优化匹配,在保证安全的前提下提高变压器的负荷率,避免出现“大马拉小车”现象,减少电机无功运转造成的电耗。应采取合理优化供电系统,合理分配与平衡负荷,使企业用电均衡化,提高负荷率,优化运行;应按经济运行条件选择调整变压器,使其在多数情况下运行在经济运行点上,降低电能损耗,“削峰填谷”降低用电负荷最大需量,重视钢铁企业高用电设备的无功动态补偿与谐波治理,对整体照明系统进行优化改造,合理配置灯具,提高用电效率。

(11)主要污染物减排

烧结工序是目前钢厂SO2排放的源头,约占整个企业排放量的80%,因此是钢铁企业SO2减排的重点工序。烧结机烟气脱硫在国内目前还没有公认成熟的技术,大多数钢铁企业的烧结机烟气脱硫改造,仍然处于观望和考察阶段。从已经验收的钢铁厂烧结机烟气脱硫项目来看,暴露出了很多现场问题,事实证明,完全照搬其他领域的烟气脱硫技术不能很好地

适应于烧结机生产工作,这是由烧结机自身的烟气特性和工艺生产决定的。因此,借鉴国外和其他行业的烟气脱硫先进技术,结合烧结机工艺生产特性,是我国烧结机烟气脱硫的必经之路。

国家新修订的《中华人民共和国水污染防治法》自2008年6月1日起施行。对工业水污染防治提出更严格的要求,加大了污染事故的处罚力度。钢铁行业要继续加强钢铁生产过程中的各类水污染防治,通过废水处理、串级循环使用促进钢铁工业提高水资源利用效率,进一步降低新水用量。要继续高度重视焦化废水处理的经济有效、稳定达标技术的深入研发与工业化应用。深入开发高氨氮及高COD等废水处理回用技术,真正实现“零”排放。

二恶英和多氯代二苯并呋喃是具持久性、生物累积性、长距离迁移及高毒性化合物。2004年6月25日,第十届全国人大第十次会议审议批准我国加入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(以下简称POPs公约),2004年11月11日,公约对中国正式生效,首批列入POPs公约受控名单有12种物质,其中无意产生的二恶英类POPs物质的控制已成为环境保护热点问题之一。中国履行POPs公约的《国家实施计划》(NIP)于2007年4月14日获得国务院批准。NIP中将钢铁行业确立为二恶英减排优先重点控制行业之一,要求分阶段逐步开展BAT/BEP的应用,控制和减少二恶英的排放。

日前环境保护部要求钢铁行业对二恶英减排近期行动计划及规划进行编制,有关重点生产工序的排放限值标准也可能出台,钢铁企业应给予高度重视!

(12)CO2减排工作

由CO2等温室气体引发的全球气候变化已成为国际社会关注的焦点,其中CO2减排应成为钢铁企业必须关注和解决的重大环境问题。从全球来看,工业生产所产生的CO2占全球排放量的20%以上,而钢铁生产产生的CO2占工业总排放的15%-20%,相当于世界人为温室气体的3%-4%。

我国钢铁工业的迅速发展使得国际上对我国钢铁工业日益关注,对我国钢铁行业CO2排放问题也存在各种评论,国际钢铁协会也已组织开展对我国钢铁工业CO2排放量进行评估计算。为避免国际社会对我国钢铁工业在CO2排放方面产生认识上的偏颇,我们必须要针对我国钢铁企业实际,运用自己的方法对我国钢铁企业二氧化碳排放有一个相对正确的评价,因此协会组织开展了“我国主要钢铁企业二氧化碳排放现状研究”课题,对钢铁企业二氧化碳排放问题进行分析研究.

各种余热余能资源中,焦炭显热、烧结矿显热、高炉炉顶余压和转炉煤气显热等是余热回收的重点,目前已有成熟技术,在进一步开发新技术、提高回收效率的基础上,重点应加强节能技术的推广,提高普及率。烧结、焦化废烟气等低温显热回收技术尚不成熟,高炉渣和钢渣显热利用技术有待开发,是未来钢铁工业节能技术创新的方向和突破点。

我国钢铁企业中年产粗钢500万吨以上的大型钢铁企业节能设备相对较完善,二次能源回收水平较高,但与日本等先进产钢国家相比仍有一定的差距。一些小企业二次能源回收装置配备很少。即使是目前比较先进的大型设备,二次能源回收设备的潜力也没有完全发挥出

来。二次能源回收量决定于节能设备的选型、运行状况及管理,要从各个影响环节入手,才能最大限度提高二次能源的回收利用量。

二次能源回收环节的具体差距原因和节能潜力以及能够达到的节能目标的分析工作正在进行中,2008年年底将有初步结果。

4.消纳社会废弃物

鼓励利用废弃钢、废塑料、钢铁渣、含铁尘泥、尾矿、废轮胎等大宗废弃物,建议国家和有关行业指导,将废钢和废塑料的回收、分类、处理、供应发展成为一个产业,对废塑料回收、处理在技术开发上给予资金和政策支持。

三、钢铁行业节能减排措施

1.积极贯彻相应法规标准

“十一五”以来,国家制定了各种法律法规,淘汰落后生产能力,制止落后设备的新建。

(1)在《节能减排综合性方案的通知》(国发[2007]15号)中,公布了“十一五”时期应淘汰的包括钢铁工业在内的落后生产能力。

(2)制定了单位产品能源消耗限额国家标准。作为《节约能源法》的配套标准,国家发改委组织制定了钢铁行业的能源消耗限额标准《粗钢单位产品能源消耗限额国家标准》、《焦炭单位产品能源消耗限额国家标准》、《铁合金单位产品能源消耗限额国家标准》、《炭素单位产品能源消耗限额国家标准》。作为淘汰落后和新建准入的能耗限制标准。标准已于2008年6月1日颁布实施。

标准中对于原有设备的能耗标准进行了强制性限制,对于不符合能耗标准的设备予以淘汰。并规定了新建设备的能耗准入门槛,不符合能耗标准,不予批准新建。同时,标准中还设定了能耗先进值,作为企业的努力方向。

2.推动企业之间节能减排对标挖潜,提高企业节能减排动力

能效对标是企业不断将自己的生产流程或某些工艺设备能源利用效率与同类企业或那些被公认是行业先进的企业的能源资源进行对比的过程。有助于克服我国钢铁工业能源利用效率的障碍,促进能效水平的提高,支持中国建立一个可持续的、基于市场的、提高能效的机制,促进完善节能政策法规体系。实施能效对标活动,将引导广大钢铁企业科学用能、节约用能、合理用能,促进其生产方式向高效率、低消耗、低排放转变,对于缓解能源约束矛盾、促进节约型社会建设具有重要的现实意义和作用。

3.提高企业能源管理,建立完善的节能减排监测制度

一些企业能源计量配备不完善、不准确,无考核和核查机制。一方面,企业对很多能源的计量特别是回收的二次能源量的计量误差很大;另一方面对应该实测的,如煤和焦炭的能

源折标准煤系数很多企业没有规范地去测,致使企业的能源指标难以真实反映企业能源利用的水平。一些新上的中小钢铁企业没有能源统计报告制度,没有能源管理专业知识的人员,不做企业能源平衡,没有能源平衡表,有的甚至连能源指标的含义都不清楚。

准确的能源计量、监测是企业高效能源管理的基础,也是制定节能目标考核节能成果的必要工具。要严格钢铁企业计量制度,才能真实反映钢铁工业能耗水平、存在的问题和差距等,为今后节能目标确定、节能规划的制定提供保证。

4.推广成熟技术,开发新技术

(1)干熄焦(CDQ)技术

干法熄焦技术是目前国外较广泛应用的一项节能技术,它是回收红焦显热和改善操作环境的一项先进工艺技术,其优势体现在:

减少环境污染。对规模为100万t/a焦化厂而言,采用干熄焦技术,每年可以减少8万-10万t动力煤燃烧对大气的污染,比传统的湿熄焦节水0.443t/t焦。

改善焦炭质量。大型高炉采用干熄焦焦炭可使其焦比降低2%,使高炉生产能力提高1%。采用干熄焦可以降低强粘结性的焦,肥煤配入量10%-20%,可在配煤中多用15%弱粘结性煤,有利于充分利用资源和降低焦炭成本。

干熄焦技术对炼焦工序可实现吨焦节能40千克标煤,可使吨钢能耗降低15千克标准煤。若我国焦炭生产全部采用干熄焦,则年可节约1200万吨标准煤。

干熄焦工艺中的惰性气体进行冷却所产生的蒸汽在蒸汽锅炉中进行发电时,蒸汽压力和温度的高低对干熄焦工艺的节能效率具有显著的影响。高的蒸汽压力和温度可以使发电量增加10%左右。济钢

6、7号焦炉150吨干熄焦工程引进了新日铁的最新技术,是国内首家采用高温高压自然循环锅炉,配备了世界最先进的焦炉节能环保工艺。

(2)煤调湿(CMC)技术

煤调湿是装炉煤水分控制工艺的简称,是将炼焦煤料在装炉前去除一部分水分,保持装炉煤水分稳定在6%左右,然后装炉炼焦。按2007年全国的焦炭生产规模推算,若在全国的焦化企业推广实施煤调湿,年可节约300万吨标准煤,年可减少焦化污水约1500万吨,CO2排放量约1600万吨,节能减排效果显著,潜在经济效益巨大。

(3)烧结低温余热回收技术

烧结余热余能约占整个流程余热资源的10%左右,余热温度在300-500℃之间,是目前我国低温余热资源应用的重点。

烧结余热发电是利用低温余热的一个有效途径,但目前应用很少,且存在一些问题,在运行过程中,由于烧结机和环冷机工况发生变化时,余热回收系统的工作参数也将随之变动,输出的蒸汽压力、温度、流量也将发生变化,从而影响发电机组的运行效率。

目前我国烧结余热利用的重点和难点在于:由于存在漏风率高导致废气温度降低,又要保证进入除尘器前废气温度在露点以上等原因,回收利用烧结余热较困难,因此,如何降低漏风率以提高烧结机烟气温度,以及在保证烧结废气除尘所需温度条件下,实现烧结机尾部高温段废气显热回收、烧结余热蒸汽发电核心技术的消化吸收和本土化,是烧结余热回收的重点。如开发此技术将烧结矿余热充分利用,则钢铁行业年可节约能源约900万吨标准煤。

(4)高炉TRT技术

TRT主要分为湿式、干式、干湿两用型。湿式TRT用于采用湿法除尘工艺中高炉煤气的能量回收。经湿法除尘后的高炉煤气一般为50℃左右,压力损失约20-35kPa,含尘量10-20mg/m3。湿法除尘后的高炉煤气压力较低,大量喷水损失了大量有用的热能,同时大大增加了煤气中的含水量,不仅降低了煤气的热值,而且对TRT等设备也不利。

高炉TRT与高炉煤气干法除尘技术相结合是对高炉余压、煤气综合利用的系统集成技术。这种技术结合一方面提高了TRT发电效率30%以上,使吨铁发电量达到了35kWh-40kWh;另一方面实现了高炉煤气全干法除尘,减少或基本没有新水消耗和废水排放,煤气含尘量降低到5mg/m3。高炉采用全干法除尘可有效提高TRT发电量。

随着高炉无料钟炉顶技术及干法除尘工艺的发展、成熟和推广应用,TRT装置由湿式向干式发展是一种趋势。

(5)转炉干法除尘技术

炼钢转炉煤气回收利用采用干法除尘技术后,不但可提高除尘效率,而且节能效果显著。通过电除尘器可直接将粉尘浓度降至10mg/Nm3以下,不存在二次污染,系统阻损小,煤气发热值高,回收粉尘可直接利用,系统简化,占地面积小,并可以部分或完全补偿转炉炼钢过程能耗,因而获得世界各国的普遍重视和采用,己被认定为今后发展方向。如果在我国普遍推广,全年除尘电耗可减少近3亿度。转炉回收的煤气与蒸汽综合起来折成标准煤,每吨钢可回收35kg左右。干法回收的粉尘成球后直接返回转炉替代废钢或矿石作为冷却剂,直接回收其金属铁可增加钢产量1.8%。

2006年我国转炉钢产量为4.18亿吨,占87.48%,若按每吨钢可回收75Nm3煤气计,全年可回收270多亿立方米,每立方米煤气热值为7527kJ以上,折690万吨标煤,相当于吨钢降低能耗19kg标煤,所以,回收利用的前景很好。今后,该项技术要在进一步创新的基础上,提高设备的国产化比例,降低投资,为普及推广创造条件。

(6)转炉余热蒸汽发电技术

在提高转炉烟气余热回收量的基础上,重点开发低压(饱和)蒸汽发电技术。如吨钢发电量按照15kWh计算,全国年产钢5亿吨,则每年可以发电75亿kWh,折合300万tce左右,产生效益40多亿元。同时,所发电可以替代从社会电厂购电,从而实现社会减排CO2630万吨,减排SO26万吨,社会环境效益显著。

(7)钢渣处理

目前,我国在高炉水渣利用技术方面已经取得了突破性进展,但转炉、电炉冶炼过程中产生的钢渣应用技术还不成熟。2008年,我国钢产量预计可达到5亿吨,钢渣产量约为0.7亿吨,而目前我国钢渣利用率仅为20%,堆积的钢渣不仅占用大量土地,且造成环境污染。

目前钢渣利用技术正在不断探索,但尚未找到大规模资源化合理利用的有效途径,今后,解决钢渣利用问题仍是一项重要的任务。

(8)副产煤气发电

在保证钢铁生产过程煤气消耗的基础上,剩余煤气利用与余热余能回收集成到发电上来,实现钢厂副产煤气的动态平衡,对于钢厂进一步降低能耗是至关重要的。而副产煤气的动态平衡,关键在于煤气缓冲用户的选择;钢厂煤气自发电问题,则关键在于煤气波动与动态平衡的模拟,以及在此基础上,合理选择发电机组。

(9)燃气—蒸汽联合循环发电技术CCPP

燃气—蒸汽联合循环发电技术(gas-steam Combined Cycle Power Plant简称CCPP)。CCPP技术先进,发电率高。已接近天然气和柴油为燃料的相近型号的燃气轮机联合循环发电水平;钢铁厂的CCPP以燃高炉煤气为主、有的工厂可能掺入少量焦炉煤气或转炉煤气,与常规电厂相比,CCPP热电转换效率提高近10个百分点,为钢厂富余煤气利用提供了良好的途径。

CCPP技术特点:热效率高,发电效率高。在不外供热时高达40%-45%,而常规的锅炉蒸汽发电仅为35%左右。相同的煤气量,CCPP要比常规的锅炉蒸汽发电多发出70%-90%的电。CCPP排烟中CO2排放比常规火力电厂减少45%-50%,没有SO

2、飞灰及灰渣排放,NOx排放很低,目前己达到小于25mg/kg,今后有望达到5-9mg/kg。

目前我国钢铁企业高炉煤气、焦炉煤气仍有放散,若将这些放散的煤气都用于CCPP发电,仅此一项每年约可节约600万吨标准煤。

(10)钢厂综合节电

钢厂用电和节电,一是要提高自发电效率,二是从技术、管理方面节约用电,提高用电效率。如全烧高炉煤气锅炉的开发为高效回收低热值的高炉煤气开辟一条新的途径,可有效提高自发电效率。节约用电方面可采用变频调速、更新风机水泵、采用节能型变压器等。要结合生产实际情况对各厂矿变配电系统进行优化匹配,在保证安全的前提下提高变压器的负荷率,避免出现“大马拉小车”现象,减少电机无功运转造成的电耗。应采取合理优化供电系

统,合理分配与平衡负荷,使企业用电均衡化,提高负荷率,优化运行;应按经济运行条件选择调整变压器,使其在多数情况下运行在经济运行点上,降低电能损耗,“削峰填谷”降低用电负荷最大需量,重视钢铁企业高用电设备的无功动态补偿与谐波治理,对整体照明系统进行优化改造,合理配置灯具,提高用电效率。

(11)主要污染物减排

烧结工序是目前钢厂SO2排放的源头,约占整个企业排放量的80%,因此是钢铁企业SO2减排的重点工序。烧结机烟气脱硫在国内目前还没有公认成熟的技术,大多数钢铁企业的烧结机烟气脱硫改造,仍然处于观望和考察阶段。从已经验收的钢铁厂烧结机烟气脱硫项目来看,暴露出了很多现场问题,事实证明,完全照搬其他领域的烟气脱硫技术不能很好地适应于烧结机生产工作,这是由烧结机自身的烟气特性和工艺生产决定的。因此,借鉴国外和其他行业的烟气脱硫先进技术,结合烧结机工艺生产特性,是我国烧结机烟气脱硫的必经之路。

国家新修订的《中华人民共和国水污染防治法》自2008年6月1日起施行。对工业水污染防治提出更严格的要求,加大了污染事故的处罚力度。钢铁行业要继续加强钢铁生产过程中的各类水污染防治,通过废水处理、串级循环使用促进钢铁工业提高水资源利用效率,进一步降低新水用量。要继续高度重视焦化废水处理的经济有效、稳定达标技术的深入研发与工业化应用。深入开发高氨氮及高COD等废水处理回用技术,真正实现“零”排放。

二恶英和多氯代二苯并呋喃是具持久性、生物累积性、长距离迁移及高毒性化合物。2004年6月25日,第十届全国人大第十次会议审议批准我国加入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(以下简称POPs公约),2004年11月11日,公约对中国正式生效,首批列入POPs公约受控名单有12种物质,其中无意产生的二恶英类POPs物质的控制已成为环境保护热点问题之一。中国履行POPs公约的《国家实施计划》(NIP)于2007年4月14日获得国务院批准。NIP中将钢铁行业确立为二恶英减排优先重点控制行业之一,要求分阶段逐步开展BAT/BEP的应用,控制和减少二恶英的排放。

日前环境保护部要求钢铁行业对二恶英减排近期行动计划及规划进行编制,有关重点生产工序的排放限值标准也可能出台,钢铁企业应给予高度重视!

(12)CO2减排工作

由CO2等温室气体引发的全球气候变化已成为国际社会关注的焦点,其中CO2减排应成为钢铁企业必须关注和解决的重大环境问题。从全球来看,工业生产所产生的CO2占全球排放量的20%以上,而钢铁生产产生的CO2占工业总排放的15%-20%,相当于世界人为温室气体的3%-4%。

我国钢铁工业的迅速发展使得国际上对我国钢铁工业日益关注,对我国钢铁行业CO2排放问题也存在各种评论,国际钢铁协会也已组织开展对我国钢铁工业CO2排放量进行评估计算。为避免国际社会对我国钢铁工业在CO2排放方面产生认识上的偏颇,我们必须要针对我国钢铁企业实际,运用自己的方法对我国钢铁企业二氧化碳排放有一个相对正确的评

价,因此协会组织开展了“我国主要钢铁企业二氧化碳排放现状研究”课题,对钢铁企业二氧化碳排放问题进行分析研究

各种余热余能资源中,焦炭显热、烧结矿显热、高炉炉顶余压和转炉煤气显热等是余热回收的重点,目前已有成熟技术,在进一步开发新技术、提高回收效率的基础上,重点应加强节能技术的推广,提高普及率。烧结、焦化废烟气等低温显热回收技术尚不成熟,高炉渣和钢渣显热利用技术有待开发,是未来钢铁工业节能技术创新的方向和突破点。

我国钢铁企业中年产粗钢500万吨以上的大型钢铁企业节能设备相对较完善,二次能源回收水平较高,但与日本等先进产钢国家相比仍有一定的差距。一些小企业二次能源回收装置配备很少。即使是目前比较先进的大型设备,二次能源回收设备的潜力也没有完全发挥出来。二次能源回收量决定于节能设备的选型、运行状况及管理,要从各个影响环节入手,才能最大限度提高二次能源的回收利用量。

二次能源回收环节的具体差距原因和节能潜力以及能够达到的节能目标的分析工作正在进行中,2008年年底将有初步结果。

4.消纳社会废弃物

鼓励利用废弃钢、废塑料、钢铁渣、含铁尘泥、尾矿、废轮胎等大宗废弃物,建议国家和有关行业指导,将废钢和废塑料的回收、分类、处理、供应发展成为一个产业,对废塑料回收、处理在技术开发上给予资金和政策支持。

三、钢铁行业节能减排措施

1.积极贯彻相应法规标准

“十一五”以来,国家制定了各种法律法规,淘汰落后生产能力,制止落后设备的新建。

(1)在《节能减排综合性方案的通知》(国发[2007]15号)中,公布了“十一五”时期应淘汰的包括钢铁工业在内的落后生产能力。

(2)制定了单位产品能源消耗限额国家标准。作为《节约能源法》的配套标准,国家发改委组织制定了钢铁行业的能源消耗限额标准《粗钢单位产品能源消耗限额国家标准》、《焦炭单位产品能源消耗限额国家标准》、《铁合金单位产品能源消耗限额国家标准》、《炭素单位产品能源消耗限额国家标准》。作为淘汰落后和新建准入的能耗限制标准。标准已于2008年6月1日颁布实施。

标准中对于原有设备的能耗标准进行了强制性限制,对于不符合能耗标准的设备予以淘汰。并规定了新建设备的能耗准入门槛,不符合能耗标准,不予批准新建。同时,标准中还设定了能耗先进值,作为企业的努力方向。

2.推动企业之间节能减排对标挖潜,提高企业节能减排动力

能效对标是企业不断将自己的生产流程或某些工艺设备能源利用效率与同类企业或那些被公认是行业先进的企业的能源资源进行对比的过程。有助于克服我国钢铁工业能源利用效率的障碍,促进能效水平的提高,支持中国建立一个可持续的、基于市场的、提高能效的机制,促进完善节能政策法规体系。实施能效对标活动,将引导广大钢铁企业科学用能、节约用能、合理用能,促进其生产方式向高效率、低消耗、低排放转变,对于缓解能源约束矛盾、促进节约型社会建设具有重要的现实意义和作用。

3.提高企业能源管理,建立完善的节能减排监测制度

一些企业能源计量配备不完善、不准确,无考核和核查机制。一方面,企业对很多能源的计量特别是回收的二次能源量的计量误差很大;另一方面对应该实测的,如煤和焦炭的能源折标准煤系数很多企业没有规范地去测,致使企业的能源指标难以真实反映企业能源利用的水平。一些新上的中小钢铁企业没有能源统计报告制度,没有能源管理专业知识的人员,不做企业能源平衡,没有能源平衡表,有的甚至连能源指标的含义都不清楚。

准确的能源计量、监测是企业高效能源管理的基础,也是制定节能目标考核节能成果的必要工具。要严格钢铁企业计量制度,才能真实反映钢铁工业能耗水平、存在的问题和差距等,为今后节能目标确定、节能规划的制定提供保证。

4.推广成熟技术,开发新技术

(1)干熄焦(CDQ)技术

干法熄焦技术是目前国外较广泛应用的一项节能技术,它是回收红焦显热和改善操作环境的一项先进工艺技术,其优势体现在:

减少环境污染。对规模为100万t/a焦化厂而言,采用干熄焦技术,每年可以减少8万-10万t动力煤燃烧对大气的污染,比传统的湿熄焦节水0.443t/t焦。

改善焦炭质量。大型高炉采用干熄焦焦炭可使其焦比降低2%,使高炉生产能力提高1%。采用干熄焦可以降低强粘结性的焦,肥煤配入量10%-20%,可在配煤中多用15%弱粘结性煤,有利于充分利用资源和降低焦炭成本。

干熄焦技术对炼焦工序可实现吨焦节能40千克标煤,可使吨钢能耗降低15千克标准煤。若我国焦炭生产全部采用干熄焦,则年可节约1200万吨标准煤。

干熄焦工艺中的惰性气体进行冷却所产生的蒸汽在蒸汽锅炉中进行发电时,蒸汽压力和温度的高低对干熄焦工艺的节能效率具有显著的影响。高的蒸汽压力和温度可以使发电量增加10%左右。济钢

6、7号焦炉150吨干熄焦工程引进了新日铁的最新技术,是国内首家采用高温高压自然循环锅炉,配备了世界最先进的焦炉节能环保工艺。

(2)煤调湿(CMC)技术

煤调湿是装炉煤水分控制工艺的简称,是将炼焦煤料在装炉前去除一部分水分,保持装炉煤水分稳定在6%左右,然后装炉炼焦。按2007年全国的焦炭生产规模推算,若在全国的焦化企业推广实施煤调湿,年可节约300万吨标准煤,年可减少焦化污水约1500万吨,CO2排放量约1600万吨,节能减排效果显著,潜在经济效益巨大。

(3)烧结低温余热回收技术

烧结余热余能约占整个流程余热资源的10%左右,余热温度在300-500℃之间,是目前我国低温余热资源应用的重点。

烧结余热发电是利用低温余热的一个有效途径,但目前应用很少,且存在一些问题,在运行过程中,由于烧结机和环冷机工况发生变化时,余热回收系统的工作参数也将随之变动,输出的蒸汽压力、温度、流量也将发生变化,从而影响发电机组的运行效率。

目前我国烧结余热利用的重点和难点在于:由于存在漏风率高导致废气温度降低,又要保证进入除尘器前废气温度在露点以上等原因,回收利用烧结余热较困难,因此,如何降低漏风率以提高烧结机烟气温度,以及在保证烧结废气除尘所需温度条件下,实现烧结机尾部高温段废气显热回收、烧结余热蒸汽发电核心技术的消化吸收和本土化,是烧结余热回收的重点。如开发此技术将烧结矿余热充分利用,则钢铁行业年可节约能源约900万吨标准煤。

(4)高炉TRT技术

TRT主要分为湿式、干式、干湿两用型。湿式TRT用于采用湿法除尘工艺中高炉煤气的能量回收。经湿法除尘后的高炉煤气一般为50℃左右,压力损失约20-35kPa,含尘量10-20mg/m3。湿法除尘后的高炉煤气压力较低,大量喷水损失了大量有用的热能,同时大大增加了煤气中的含水量,不仅降低了煤气的热值,而且对TRT等设备也不利。

高炉TRT与高炉煤气干法除尘技术相结合是对高炉余压、煤气综合利用的系统集成技术。这种技术结合一方面提高了TRT发电效率30%以上,使吨铁发电量达到了35kWh-40kWh;另一方面实现了高炉煤气全干法除尘,减少或基本没有新水消耗和废水排放,煤气含尘量降低到5mg/m3。高炉采用全干法除尘可有效提高TRT发电量。

随着高炉无料钟炉顶技术及干法除尘工艺的发展、成熟和推广应用,TRT装置由湿式向干式发展是一种趋势。

(5)转炉干法除尘技术

炼钢转炉煤气回收利用采用干法除尘技术后,不但可提高除尘效率,而且节能效果显著。通过电除尘器可直接将粉尘浓度降至10mg/Nm3以下,不存在二次污染,系统阻损小,煤气发热值高,回收粉尘可直接利用,系统简化,占地面积小,并可以部分或完全补偿转炉炼钢过程能耗,因而获得世界各国的普遍重视和采用,己被认定为今后发展方向。如果在我国普遍推广,全年除尘电耗可减少近3亿度。转炉回收的煤气与蒸汽综合起来折成标准煤,每

吨钢可回收35kg左右。干法回收的粉尘成球后直接返回转炉替代废钢或矿石作为冷却剂,直接回收其金属铁可增加钢产量1.8%。

2006年我国转炉钢产量为4.18亿吨,占87.48%,若按每吨钢可回收75Nm3煤气计,全年可回收270多亿立方米,每立方米煤气热值为7527kJ以上,折690万吨标煤,相当于吨钢降低能耗19kg标煤,所以,回收利用的前景很好。今后,该项技术要在进一步创新的基础上,提高设备的国产化比例,降低投资,为普及推广创造条件。

(6)转炉余热蒸汽发电技术

在提高转炉烟气余热回收量的基础上,重点开发低压(饱和)蒸汽发电技术。如吨钢发电量按照15kWh计算,全国年产钢5亿吨,则每年可以发电75亿kWh,折合300万tce左右,产生效益40多亿元。同时,所发电可以替代从社会电厂购电,从而实现社会减排CO2630万吨,减排SO26万吨,社会环境效益显著。

(7)钢渣处理

目前,我国在高炉水渣利用技术方面已经取得了突破性进展,但转炉、电炉冶炼过程中产生的钢渣应用技术还不成熟。2008年,我国钢产量预计可达到5亿吨,钢渣产量约为0.7亿吨,而目前我国钢渣利用率仅为20%,堆积的钢渣不仅占用大量土地,且造成环境污染。

目前钢渣利用技术正在不断探索,但尚未找到大规模资源化合理利用的有效途径,今后,解决钢渣利用问题仍是一项重要的任务。

(8)副产煤气发电

在保证钢铁生产过程煤气消耗的基础上,剩余煤气利用与余热余能回收集成到发电上来,实现钢厂副产煤气的动态平衡,对于钢厂进一步降低能耗是至关重要的。而副产煤气的动态平衡,关键在于煤气缓冲用户的选择;钢厂煤气自发电问题,则关键在于煤气波动与动态平衡的模拟,以及在此基础上,合理选择发电机组。

(9)燃气—蒸汽联合循环发电技术CCPP

燃气—蒸汽联合循环发电技术(gas-steam Combined Cycle Power Plant简称CCPP)。CCPP技术先进,发电率高。已接近天然气和柴油为燃料的相近型号的燃气轮机联合循环发电水平;钢铁厂的CCPP以燃高炉煤气为主、有的工厂可能掺入少量焦炉煤气或转炉煤气,与常规电厂相比,CCPP热电转换效率提高近10个百分点,为钢厂富余煤气利用提供了良好的途径。

CCPP技术特点:热效率高,发电效率高。在不外供热时高达40%-45%,而常规的锅炉蒸汽发电仅为35%左右。相同的煤气量,CCPP要比常规的锅炉蒸汽发电多发出70%-90%的电。CCPP排烟中CO2排放比常规火力电厂减少45%-50%,没有SO

2、飞灰及灰渣排放,NOx排放很低,目前己达到小于25mg/kg,今后有望达到5-9mg/kg。

目前我国钢铁企业高炉煤气、焦炉煤气仍有放散,若将这些放散的煤气都用于CCPP发电,仅此一项每年约可节约600万吨标准煤

(10)钢厂综合节电

钢厂用电和节电,一是要提高自发电效率,二是从技术、管理方面节约用电,提高用电效率。如全烧高炉煤气锅炉的开发为高效回收低热值的高炉煤气开辟一条新的途径,可有效提高自发电效率。节约用电方面可采用变频调速、更新风机水泵、采用节能型变压器等。要结合生产实际情况对各厂矿变配电系统进行优化匹配,在保证安全的前提下提高变压器的负荷率,避免出现“大马拉小车”现象,减少电机无功运转造成的电耗。应采取合理优化供电系统,合理分配与平衡负荷,使企业用电均衡化,提高负荷率,优化运行;应按经济运行条件选择调整变压器,使其在多数情况下运行在经济运行点上,降低电能损耗,“削峰填谷”降低用电负荷最大需量,重视钢铁企业高用电设备的无功动态补偿与谐波治理,对整体照明系统进行优化改造,合理配置灯具,提高用电效率。

(11)主要污染物减排

烧结工序是目前钢厂SO2排放的源头,约占整个企业排放量的80%,因此是钢铁企业SO2减排的重点工序。烧结机烟气脱硫在国内目前还没有公认成熟的技术,大多数钢铁企业的烧结机烟气脱硫改造,仍然处于观望和考察阶段。从已经验收的钢铁厂烧结机烟气脱硫项目来看,暴露出了很多现场问题,事实证明,完全照搬其他领域的烟气脱硫技术不能很好地适应于烧结机生产工作,这是由烧结机自身的烟气特性和工艺生产决定的。因此,借鉴国外和其他行业的烟气脱硫先进技术,结合烧结机工艺生产特性,是我国烧结机烟气脱硫的必经之路。

国家新修订的《中华人民共和国水污染防治法》自2008年6月1日起施行。对工业水污染防治提出更严格的要求,加大了污染事故的处罚力度。钢铁行业要继续加强钢铁生产过程中的各类水污染防治,通过废水处理、串级循环使用促进钢铁工业提高水资源利用效率,进一步降低新水用量。要继续高度重视焦化废水处理的经济有效、稳定达标技术的深入研发与工业化应用。深入开发高氨氮及高COD等废水处理回用技术,真正实现“零”排放。

二恶英和多氯代二苯并呋喃是具持久性、生物累积性、长距离迁移及高毒性化合物。2004年6月25日,第十届全国人大第十次会议审议批准我国加入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(以下简称POPs公约),2004年11月11日,公约对中国正式生效,首批列入POPs公约受控名单有12种物质,其中无意产生的二恶英类POPs物质的控制已成为环境保护热点问题之一。中国履行POPs公约的《国家实施计划》(NIP)于2007年4月14日获得国务院批准。NIP中将钢铁行业确立为二恶英减排优先重点控制行业之一,要求分阶段逐步开展BAT/BEP的应用,控制和减少二恶英的排放。

日前环境保护部要求钢铁行业对二恶英减排近期行动计划及规划进行编制,有关重点生产工序的排放限值标准也可能出台,钢铁企业应给予高度重视!

(12)CO2减排工作

由CO2等温室气体引发的全球气候变化已成为国际社会关注的焦点,其中CO2减排应成为钢铁企业必须关注和解决的重大环境问题。从全球来看,工业生产所产生的CO2占全球排放量的20%以上,而钢铁生产产生的CO2占工业总排放的15%-20%,相当于世界人为温室气体的3%-4%。

我国钢铁工业的迅速发展使得国际上对我国钢铁工业日益关注,对我国钢铁行业CO2排放问题也存在各种评论,国际钢铁协会也已组织开展对我国钢铁工业CO2排放量进行评估计算。为避免国际社会对我国钢铁工业在CO2排放方面产生认识上的偏颇,我们必须要针对我国钢铁企业实际,运用自己的方法对我国钢铁企业二氧化碳排放有一个相对正确的评价,因此协会组织开展了“我国主要钢铁企业二氧化碳排放现状研究”课题,对钢铁企业二氧化碳排放问题进行分析研究。

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