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我国钢铁工业节能减排十大难点

据国际钢铁协会统计,2011年,中国粗钢产量为6.955亿吨,同比增长8.9%;占全球粗钢总产量的比例由2010年的44.7%提高至45.5%。据《钢铁工业“十二五"发展规划》预测,2015年,我国粗钢导向消费量约为7.5亿吨。我国粗钢消费量可能在“十二五"期间进入峰值弧顶区,高峰可能出现在2015年至2020年,峰值为7.7亿吨~8.2亿吨。而据业内专家预计,2015年,我国钢产量有可能达到8亿吨。如此巨大的粗钢产量必然会加大废水、废气、废渣等污染物的产生量。这给钢铁工业污染物排放总量控制工作带来了巨大的压力和挑战。据初步估算,钢铁工业能耗约占工业总能耗的23%,占全国总能耗的16.1%;新水消耗、废水、二氧化硫和固体废弃物排放量分别占工业总量的3%、8%、8%和16%左右。


对此,业内专家认为,钢铁行业要加快“转方式、调结构",实现结构性节能减排。一是应该严格按照《钢铁工业“十二五"发展规划》等相关产业政策和法律、法规,加大淘汰落后产能的力度,严格控制钢铁产能的盲目扩张。钢铁行业面临的主要淘汰落后任务为:至2015年前,要求钢铁行业淘汰炼铁落后产能4800万吨、炼钢4800万吨、焦炭4200万吨、铁合金740万吨。二是大力推广高强钢筋等高等级钢材,在生产和使用方面加快产品的升级换代,解决好减量化用钢的问题。据中国钢铁工业协会副秘书长兼分析师迟京东分析,假如我国钢材普遍提高一个强度级别,可以节约钢材15%~20%。仅以节约10%计算,一年就可以节约用钢量7000万吨左右。即便按照《钢铁工业“十二五"发展规划》的2015年吨钢综合能耗降至580千克标煤、吨钢二氧化硫排放量降至1千克、吨钢化学需氧量降至0.065千克计算,每年相当于节约能耗4060万吨标煤,减少二氧化硫排放量7万吨、化学需氧量排放量4550吨。这样,长期困扰钢铁工业发展的节能减排、环境制约、铁矿石资源短缺、成本高企等诸多制约“瓶颈"自然会得到缓解。


新污染物排放标准使钢企节能减排达标压力陡增


6月7日,环境保护部召开会议审议并原则通过了《铁矿采选工业污染物排放标准》、《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》、《炼铁工业大气污染物排放标准》、《炼钢工业大气污染物排放标准》、《轧钢工业大气污染物排放标准》、《铁合金工业污染物排放标准》、《钢铁工业水污染物排放标准》、《炼焦化学工业污染物排放标准》等8个污染物排放标准,经进一步修改后将发布实施。这些更加严格的新污染物排放标准实施后,将使很多钢铁企业现有的节能、污染物处理措施难以满足新的能耗、排放标准要求,部分钢铁企业将面临如何进一步实现节能、达标排放的问题。


据中国钢铁工业协会发展与科技环保部副主任黄导介绍,新标准与现执行的标准相比,一是标准系列化,由原来的单一标准变为钢铁主要生产流程的系列标准,对各工序生产的特征污染物防治更具针对性;二是新增了氮氧化物、二噁英等污染物的排放限值;三是对烟尘、粉尘、二氧化硫等污染物的排放标准要求大幅提升;四是对现有企业给出了3年~5年的过渡期,3年~5年后执行新建企业排放限值;五是将京津冀、长江三角洲和珠江三角洲等地区划为“十二五"大气污染物特别排放限值的地域,并将执行更加严格的标准。


黄导认为,当前钢铁行业整体经营处于微利甚至亏损状态,产能日趋过剩,排放标准的出台虽然对钢铁产业有了更大的限制,提高了环保成本,但从环保促进钢铁产业结构调整、优化经济发展方式上看,如果在实施过程中能保证标准执行的科学性、统一性和公平性,那么对钢铁产业来说是个利好。这一系列新标准在2007年底就通过征求意见稿的形式,不断征求钢铁行业和企业的意见,说明国家对促进钢铁产业健康可持续发展是科学而慎重的。钢铁行业要认真关注标准的出台和相关配套政策对当前企业生产经营和成本的影响,及时反映相关新标准今后执行过程中出现的新问题,建议国家出台相应的配套政策,使长期困扰钢铁等工业产业的环保守法成本高、违法成本低,标准和政策执行尺度不一的问题尽早破解。处于京津冀、长江三角洲和珠江三角洲等划为大气污染物特别排放限值地区的钢铁企业,今后面临的环保压力会更大,要及时研究、制定解决方案和措施。


冶金工业规划研究院副总工程师程继军也表达了类似的观点,认为新的标准明确了一直争议不断的二氧化硫排放标准,并新增了对氮氧化物和二噁英污染物的排放标准要求。新标准的执行,将使钢铁企业的环境成本有所增加,同时排放标准的趋于严格对治理技术提出了更高的要求。这对于本已经营困难的钢铁企业来说,是一个很大的挑战。


污染物排放总量消减任务艰巨带来严峻挑战


《国家环境保护“十二五"规划》提出,“十二五"期间,国家对化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物4种主要污染物实施排放总量控制。到2015年,化学需氧量排放总量将降至2347.6万吨,比2010年下降8%;氨氮排放总量将降至238.0万吨,比2010年下降10%;二氧化硫排放总量将降至2086.4万吨,比2010年下降8%;氮氧化物排放总量将降至2046.2万吨,比2010年下降10%……污染物排放总量消减任务艰巨,将给钢铁企业的节能减排带来严峻的挑战,特别是烧结贝博足彩app,更是其中的重中之重。


据业内专家介绍,“十二五"期间,国家要求钢铁行业全面实施烧结贝博足彩app,二氧化硫排放总量要下降39%,达到吨钢排放量低于1千克的先进水平。同时,钢铁行业还被纳入全口径核算行业。目前,对SO2采取全口径核算的只有电力和钢铁行业,对氮氧化物全口径核算的则是火电和水泥行业,这4个行业是“十二五"的全口径核算行业。为落实SO2全口径核算工作,今年初国家有关部门对部分地区组织开展了烧结贝博足彩app核查工作。从核查的情况来看,钢铁企业的烧结贝博足彩app工作不容乐观:全行业的综合贝博足彩app率仅为47.3%,许多贝博足彩app设施建设不规范,部分设施低质低价,全国有25台贝博足彩app设施2011年的综合贝博足彩app率为0、减排量为0,被倒扣了减排量,还有一些企业的贝博足彩app设施甚至要推倒重建。如何保障烧结贝博足彩app设施高效运行,是下一步贝博足彩app工作面临的挑战。


针对碳排放的难题,东北大学热能与环境工程研究所的张琦老师告诉《中国冶金报》记者,从整体来看,我国在CO2排放量计算、CO2减排技术工艺研发等方面与国外存在较大差距。CO2排放量的科学计算是国家了解整个钢铁行业CO2排放情况并制定科学的考核标准的重要依据。目前,许多欧洲国家已经制定了碳税的相关标准,如澳大利亚将于7月1日起开征23澳元/吨的碳税。不久的将来,我国钢铁行业也将面临碳税这道严峻的“考题",如何未雨绸缪,从工艺路线、技术装备、管理水平入手,科学利用CO2排放量计算这一手段,实现经济效益和社会效益的双丰收,是我国钢铁企业要认真思考的问题。同时,由于吨钢能耗已无法客观、准确地反映出钢铁生产的CO2排放量,钢铁行业亟须建立CO2统计、对标的科学标准,用以指导整个行业的科学生产。


此外,黄导还强调,随着国家加强对污染物排放的总量控制,污染物排放总量已成为企业发展规划的主要因素之一,成为另一种“资产",所以原始分配的公平性将成为难点和热点。


加快技术创新突破节能减排技术“瓶颈"


“十二五"时期是我国钢铁工业节能环保工作面对低碳经济、更严格的污染物排放标准等新形势、新压力,由单一技术、单一工序的污染防治向节能与环保技术合成、系统优化的转变时期。如何加快技术创新,促进节能与环保技术的集成优化,突破节能减排技术“瓶颈",也是“十二五"钢铁业提升节能减排水平的一个难点。研究表明,技术进步对节能减排的贡献率将达到40%~60%。


据黄导介绍,目前在钢铁生产过程中,我们仍存在一些节能减排技术“瓶颈"或“堡垒"。例如,烧结电除尘的稳定达标,经济、稳定的烧结烟气贝博足彩app技术,贝博足彩app技术与脱除烟气中二噁英、NOx、重金属等污染物的综合技术和接口,国内烧结(球团)脱硝技术尚未成熟,贝博足彩app副产物的资源化、无害化,烧结环保设施的电耗等加大对工序能耗的影响,烧结生产设备、工艺稳定性差对节能减排技术充分发挥作用的影响和制约,烧结低温烟气经济高效地余热利用,高炉渣、钢渣显热国内目前尚无有效的回收利用技术,焦炉荒煤气显热、烧结和焦化烟气显热由于技术原因尚未很好地回收利用……这些技术是目前钢铁行业节能减排尚未解决且亟待解决的关键环节,其中部分技术正通过专项资金支持开展工业试验研究。另外,很多单体节能技术、污染防治技术在钢企得到了较好的推广,但部分企业存在节能与环保脱节的问题,即考虑节能时忽视环保,考虑环保时忽视节能。“十二五"期间,在节能减排技术领域,我们应加快促进节能与环保的技术集成优化。同时,他呼吁国家应针对烧结贝博足彩app等节能减排技术难点,尽早出台有关类似贝博足彩app电价的专项支持性政策,对共性难点技术应给予研发项目支持、示范技术和推广应用技术等各类支持,促进钢铁企业尽早突破相关技术“瓶颈"。


节能减排管理如何与生产管理有机结合实现管控一体化


建立企业能源管理机构是提高企业能源管理水平的重要技术手段。据悉,我国已建和在建的钢铁企业能源管理机构已达到五六十家。能源管理体系如何与生产管理体系做到有机结合,构建钢铁生产流程节能减排管控一体化系统,避免条块分割,达到用能优化、小化,真正实现钢铁的绿色制造,已成为钢铁企业节能减排管理的一个难点。据有关估算,钢铁企业建立企业能源管理机构、实行现代化管理之后,可实现节能5%~7%。


对此,黄导提出,能源管理机构应着眼于全厂介质的在线跟踪与优化控制:一是确保生产的稳定供应和动态调配;二是充分优化能源系统,实现能源的合理配置;三是集中管理与自动化操作,提高劳动生产率。尽管我国建设能源管理机构起步较晚,但目前钢企能源管理技术的发展已从单纯的设备监控转向过程和系统综合监控,并继续向管控一体化方向发展,未来还将逐步与环境监测系统融合,以达到相互促进、协同管理的效果。在当前钢铁企业经济效益不好、市场低迷的情况下,节能降本增效尤为重要。企业应抓住目前部分生产线限产改造的有利时机,减少停工建设对生产的影响,加紧建设能源管理机构。


中国金属学会专家王维兴也表示,能源管理机构的工作应与生产一线同步进行,实现管控结合,而不应离开生产,事后再统计分析。这就要求管控科学、及时、有效。先要树立系统节能的观点,打破工序之间的界限,站在更高的层次上深入研究企业整体节能的科学性、合理性、实用性;其次要在三个层次上(单体设备、各生产工序、钢铁联合企业整体)进行综合研究,提高能源利用率,以整体实现节能效果为基准。


二次能源回收利用还大有潜力可挖


提高二次能源回收利用水平已成为钢铁企业节能降耗的难点,也成为降低生产成本的重要手段。业内专家指出,钢铁企业尽管在二次能源回收利用方面取得了长足的进步,但在低温余热等二次能源综合利用方面仍大有潜力可挖,应该作为钢铁行业“十二五"提高余热能源综合利用水平的主攻方向。


钢铁行业在烧结余热利用方面进展很快,但仍有提高效率的空间;高炉渣显热回收的节能潜力很大,但尚未有效利用;转炉余热的利用率尚有提高的空间;热轧一次材的余热,可采取整合方式进一步提高利用率……这些仍需要我们进一步完善推广高压干熄焦、煤调湿、烧结余热回收、负能炼钢、转炉煤气余热回收、连铸坯热装热送、高炉富氧喷煤、副产煤气高效发电、冶金渣的高附加值利用等技术,着重对已有节能技术的使用效果进行改进,充分挖掘节能技术应有的节能潜力,提高利用效率和普及率。以具有代表性的烧结工序为例,我国烧结工序能耗比先进指标高出20%以上,主要原因是烧结工序余热资源的回收利用水平低。烧结余热资源包括烧结过程的废气显热和产品显热,分别占烧结工序总热量收入的20%和45%。据报道,烧结工序的燃料消耗约为44千克标煤/吨,余热资源的回收利用量多达14千克标煤/吨,与每吨烧结矿的电力消耗量大体相当。据钢协预测,如果已有成熟的二次能源技术和节能措施得到采用和落实,2015年钢铁行业的节能潜力有望达到1671万吨标煤。


黄导认为,提高二次能源利用效率不能仅局限于钢铁行业或企业内部,而要推进行业间(或企业间)的联合利用。一是有条件的钢厂可与供热企业联合供热,将低温余热资源用于周边城市居民的供热取暖,可以减少大量煤炭的消耗。二是与钢企周边的电厂合作,发展共同火力发电,提高包括高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等副产煤气的回收量,实现煤气“零排放"。此外,副产煤气还可通过生产化工产品提高附加值,如生产氢、甲醇、二甲醚(CH3OCH3)等。三是冶金渣资源化利用。例如,钢渣可以代替石灰石作为冶金原料,主要用于烧结熔剂、炼铁高炉熔剂和炼钢返回渣等,使用1吨钢渣相当于节约700千克~750千克石灰石,可以减排0.031吨~0.033吨CO2,还可以降低燃料消耗和生产成本,并且软化温度低、物相均匀,可以改善高炉运行状况,具有高效节能的优点。这种节能减排虽然不在钢铁行业或企业内部体现,但对于社会整体的能源、资源效率提高和CO2减排都是有益的。


原燃料紧缺与劣质化增大节能环保难度


黄导在接受《中国冶金报》记者采访时指出,钢铁生产资源、能源紧缺与劣质化是全球趋势,资源、能源劣质化势必造成能耗、污染物增加,使节能环保的难度加大。比如,目前,钢铁企业为摆脱进口铁矿的高价控制,降低生产成本,不断提高国内低品位矿的使用比例,但国内铁矿品位相对低、含硫量相对高,因此造成烧结、高炉生产的节能减排难度进一步加大。


据王维兴介绍,2011年,全国钢铁企业高炉焦比与2010年相比升高5千克/吨;高炉喷煤比为148千克/吨,比2010年下降1千克/吨。这主要是炼铁原燃料质量下降、高炉生产不稳定、生产环境恶化等因素造成的。例如,2011年,钢铁企业烧结矿品位下降0.40%,转鼓指数下降0.05%,碱度下降0.37倍;焦炭含硫量上升0.05%。从2011年的发展形势看,我国炼铁企业技术进步速度变缓。据统计,企业中有22个企业燃料比有所下降,有47个企业燃料比在上升,有4个企业没有变化。这主要是入炉矿含铁品位下降造成的,因铁矿石涨价、利润下降,落实炼铁精料方针的工作难度加大。一些企业认为,购买劣质低价矿石可降低生产成本。而王维兴认为,钢铁企业一定要算好一笔经济账,有一个合理、科学、经济地购买铁矿品位值的问题,即使用低品位矿也要有个度。因为低品位矿虽然可以降低一定的生产成本,但也会带来炼铁能耗升高、污染物排放增加等问题,导致炼铁指标全面下降,不符合国家节能减排的大方针。


新增污染因子防治与主要污染物如何协同治理


随着公众环境要求的日益提高,越来越多的污染因子受到关注。“十二五"期间,国家增加了实施总量控制的污染因子,将主要污染物由两项扩大到四项,即化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物;新的钢铁工业污染物排放系列标准新增了氮氧化物、二噁英等污染物的排放限值。比如二噁英,《国家环境保护“十二五"规划》提出,以铁矿石烧结、电弧炉炼钢、再生有色金属生产、废弃物焚烧等行业为重,加强二噁英污染防治,建立完善的二噁英污染防治体系和长效监管机制;到2015年,行业二噁英排放强度降低10%。


黄导指出,钢铁企业在实施污染防治项目时,有必要未雨绸缪,考虑到多种污染物的协同治理、综合防治,减少后续治理投资和土地占用。比如,烧结烟气的成分复杂,含有二氧化硫、氮氮化物、重金属、二噁英等多种污染物,但大部分企业在实施烧结机头烟气贝博足彩app时,未考虑多种污染物的综合治理。因此,他还特别强调:“烧结烟气治理不只是单一的贝博足彩app问题,而是要通过对其多种污染物进行协同控制,优化集成相关节能环保技术,从而努力攻克烧结生产节能减排的技术堡垒。"


据悉,烧结工序能耗占钢铁生产总能耗的10%~15%,烧结机头烟气产生的二氧化硫占钢铁企业排放总量的70%以上,烧结工序排放的烟尘、粉尘、氮氧化物均占钢铁企业烟尘、粉尘、氮氧化物排放总量的40%左右,烧结工序产生的二噁英占钢铁工业二噁英排放总量的90%以上。同时,烧结废气中还含有氢氟酸(HF)、盐酸(HCl)、重金属、有机氯化物等有害物质。目前,二噁英、氮氧化物、重金属污染物在钢铁生产烟气中的末端治理技术成熟性不够,经济合理性不好,国际同行成功的经验案例也不多。因此,“十二五"期间的钢铁工业环境保护工作应以烧结工序为突破口,并在选择污染治理方案时,统筹兼顾,考虑多污染物的协同处理或留有必要的接口。


环保设施增多、能耗增加与节能要求提高的矛盾如何协调


环保设施是钢铁企业的主要用电设施之一。据有关统计,环保设施的用电量占企业用电总量的比重达到10%~20%。随着新的钢铁工业污染物排放标准的实施,这一比重有可能进一步提高。因此,环保设备自身的节能问题应引起钢铁企业的高度重视。


据黄导分析,造成环保设备能耗高的原因主要有:一是部分老钢铁企业布局不合理或单体生产设备能力偏小,造成转运站、扬尘点众多,配套的环保设施较多;二是部分钢铁企业配备的环保设施陈旧,没有采用高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘等节能设备;三是对间歇性运行的环保设施没有配备变频调速等节能措施。此外,由于环境要求越来越高,钢铁企业为了达标,环保设施增多,能耗自然也会相应提高。环保设施用能、耗材增加,成本上升,与节能成为相互制衡的因素。因此,他建议,一是在选用环保设备时,要做到与生产工艺之间的合理匹配、有效组合;二是在选择污染治理方案时,在满足污染物排放标准的前提下,尽可能选用物料密封输送、洒水抑尘、高效电除尘、风机变频调速、系统风量平衡等节能的技术和产品。


政府如何加强节能减排监管营造公平、合理的环境


政府如何强化节能减排监管,营造公平、合理的发展环境,使长期困扰钢铁等工业的环保守法成本高、违法成本低,标准和政策执行尺度不一的问题尽早破解?比如,有些企业的环保设施只是应付检查的工具,经常停开或者偷停,这对于环保守法的企业而言是不公平的。据一位钢铁企业负责人介绍,像他们这样年生产规模为100万吨的钢铁厂,全年总用电量在1.5亿千瓦时左右,其中用于全厂40多台除尘设施的电耗大概有4000万千瓦时,如果停开一年就可节约2000多万元,再加上人工维修和除尘所需的布袋,仅除尘一项费用就超过2500万元。业内专家指出,停开或偷停环保设施虽然客观上降低了企业能耗和生产成本,却对环境造成了严重的危害,完全与国家抓节能降耗的初衷背道而驰,同时也造成了不公平的市场竞争。


黄导强调,更值得重视的问题是,“十一五"期间,钢铁产能增加了约3亿吨,其中仅有1/3左右的新增产能通过了国家建设项目环境影响评价的审批,其他产能实际都是在未规范履行国家建设项目环境影响评价审批手续的情况下建成的。这种状况既不利于政府的监管,使钢铁企业的节能减排环境难以做到公平、合理,又严重影响企业的后续发展和资产的保值、增值。因此,他建议存在此类问题的钢铁企业根据工业和信息化部《钢铁行业生产经营规范条件》、环境保护部《现有钢铁生产企业环境保护核查办法(试行)》等法规和标准的要求,努力完善相关污染防治设施,积极补办环境影响评价审批和竣工环境保护验收手续;建议政府部门对工艺先进、装备精良、污染物排放达标并满足总量控制要求的申报企业,积极受理并加快批复,推进钢铁行业的持续、健康发展。


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