国外钢铁业绿色节能管窥

作者:扑克王app下载官网 发布时间:2020-03-24 12:25

  近年来,在钢铁行业产能快速增长的拉动下,焦炭、电力、石油、天然气等钢铁生产的能源需求增长较快,能源供应紧张的状况时有发生。能源短缺的问题在世界各国普遍存在,加上世界各国对环保问题日益关注,各个国家在发展自己的钢铁工业时都采取了相应的对策和措施,力求获得经济发展和能源、环境之间的平衡。这些对策的一大重点就是开展节能的研究和采取节能措施。

  从节能效果比较来看(见附图),以日本钢铁企业能源单耗100为基础指数计算的数据进行分析,韩国钢铁企业能源单耗为105,略大于日本,欧洲为110,中国大中型钢铁企业为130,全行业则为150,这说明中国钢铁企业吨钢能耗是日本的1.5倍,中国与日韩企业在节能上还存在较大的差距[数据来自International Journal of Material Research(《国际材料研究学报》)]。

  德国是世界上最早开展循环经济实践的发达国家。循环经济一词于1996年正式出现在德国颁布的《循环经济和废弃物管理法》中。相应的,德国钢铁工业也迅速作出了重大调整,主要体现在德国钢铁界向德国科技部提出的钢铁工业可持续发展方案上。

  德国钢铁工业循环实践的举措概括起来有以下几个方面:一是在材料和产品革新方面,为了同时满足相关环保要求和客户对高质量产品的需求,许多科研工作都致力于开发高强度钢,同时采用先进技术减少钢材重量。二是在开发新工业、简化或缩短生产流程方面,德国鼓励联合开发的模式。三是在回收利用副产品方面,如炉渣、泥浆、粉尘等,德国制定了重新再利用的战略规划。德国每年生产大约1300万吨炉渣,包括高炉炉渣、转炉炉渣、电路炉渣和其他炉渣。其中,高炉炉渣利用率达到了100%,炼钢渣的利用率也超过了90%。而且德国建立了炉渣研究所,一直在进行扩大炉渣使用范围的研究。四是严格规定三废排放标准。德国规定冶金企业不得向外排放污水,工业污水处理标准也细化到化学氧含量和废水中来源于冶金及其后过程的重金属元素,强调工艺水的广泛流通以及污水和地表水的利用。德国现已建成了钢厂特殊用水污染控制和水资源保护系统。而德国钢铁工业产生的废气需经过一次除尘、二次除尘,甚至是三次除尘才能被投入到循环使用中。

  德国钢铁企业还通过加强技术研发、老旧设备的关闭和现有设备的集中使用来实现低碳排放。

  目前,美国的环保工作已从强调传统的终端治理转变为对生产线源头的污染控制和污染减少。钢铁工业与相关产业建立了生态产业链,形成了企业间的工业代谢和共生关系,大幅度节约了资源,接近实现零排放。

  同其他国家一样,美国积极推广钢铁工业最新的工艺流程,其节能降耗的主要措施有:淘汰效率低的老旧设备,先后投入数十亿美元;应用喷煤技术以减少焦炭用量,使大多数钢厂关闭其炼焦炉,转而进口焦炭,以减少能源消耗;对高炉进行技术改造,增加了顶压发电,提高了炉顶气体利用率;配合使用预热废铁的电炉熔炼,为电炉提供热铁水;采取热装热送、直接熔炼等技术,并率先开发出废钢电炉薄板坯连铸连轧工艺,尽量减少工序转换过程中的能源消耗。

  在废弃物的回收利用方面,美国钢铁企业一直走在世界同行的前列。由于美国的废钢积蓄量大,他们根据钢铁生产流程总结出一套废弃物采集、回收、储存、运输、转化处理系统,从而保证了美国钢铁工业在世界的竞争优势。

  日本是一个能源匮乏的国家,节能政策在日本能源政策中占有举足轻重的地位。日本钢产量曾一度达到世界第一,1996年后虽退居世界第二位,但其产量仍然保持在1亿吨左右,能源供应的压力十分巨大,其中节能环保政策和技术对此起了重大的支撑作用。日本钢铁行业节能政策和措施的实施经历了以下两个发展阶段:

  第一阶段,1973年第一次世界石油危机到20世纪90年代初。这一阶段的特点是通过节能求生存。1973年第一次世界石油危机后,石油价格暴涨带动了各种能源和矿产品的价格上涨,这对能源和原料基本依靠进口的日本钢铁工业来说是个很大的冲击。同时世界经济发展停滞,这对30%左右钢材依赖出口的日本钢铁工业也十分不利。日本钢铁业为保持竞争力以求生存而采取了技术节能和淘汰落后产能并举的节能措施。这些措施的实施终于使吨钢能耗快速下降。

  第二阶段,20世纪90年代日本泡沫经济破灭后到目前。这一阶段的特点是通过可持续发展方针推动节能环保技术的进一步发展和进步。日本泡沫经济破灭后,日本各钢铁企业一方面通过保持合理的规模在新体制下大力发展高端产品,另一方面在日本经济团体联合会的统一部署下,组织各行业制订了以减排二氧化碳为中心的2010年企业节能环保志愿计划,推动了钢铁行业新一轮节能环保技术的发展。该计划优先针对两个主要问题,即防止全球变暖和建立循环型社会。

  这两个阶段的节能政策和措施不仅增强了日本钢铁的国际竞争力,而且使日本成为世界上吨钢能耗最低的国家,成为国际钢铁能耗的“标杆”。

  韩国的钢铁工业虽然起步较晚,但其在建设之初就对节能环保问题十分重视。韩国政府对钢铁行业的节能政策和措施主要体现在以下三个方面。

  通过对产业结构的合理规划实现节能。韩国于1970年颁布了《钢铁工业育成法》,规定了扶持钢铁工业发展的有关政策和法律。考虑到韩国缺乏高炉用炼焦煤和铁矿石这一实际情况,规定只允许韩国浦项钢铁公司一家企业建高炉,其他则发展电炉钢。电炉所需废钢除一半进口外,其余则在政府积极组织下回收,大力开展全民回收废钢的运动。因此在执行《钢铁工业育成法》期间,韩国的钢铁工业得到迅速发展,浦项钢铁公司形成了2600万吨的年产能力。而电炉钢也得到迅猛发展,2006年电炉钢产量比重达到了45.7%。这一政策既保证了韩国浦项钢铁的快速发展,又促进了众多电炉钢厂的合理快速发展,使造价、能耗和成本低的电炉钢占有较大的比重。

  大力投资环保节能设备。韩国政府对钢铁企业的节能环保问题相当重视,韩国的能源高度依赖进口,能源供给安全对韩国来说至关重要。1980年韩国成立了能源管理公司,执行国家节能计划,提高社会能源利用效率。韩国还制定了“五年经济能源节约计划”,将钢铁行业等194个高耗能行业作为节能重点,并规定每年11月为节能月,号召全民节能。在韩国政府的倡导下,钢铁企业对节能环保问题相当重视。2001年韩国钢铁业在环保节能设备方面的投资为1400亿韩元(1.21亿美元),2007年韩国钢铁行业在环保节能设备方面的投资达到2498亿韩元,比2006年的1989亿韩元高出43%。韩国钢铁协会表示:“钢铁产业作为大型设备产业,随着国内外越来越重视环境问题,环保和节能的压力将日益加大。”

  重视节能技术的开发和应用。节能减排技术开发的过程大致可分为三个阶段:基础性研究阶段、应用研究阶段、产品和工艺技术开发阶段。前两个阶段的研究风险大、应用面广、共用性强,企业往往没有实力进行这样的研究开发,因此从政府职能和公共财政的性质出发,基础性研究和共用性强的产业技术研究开发是政府支持的重点。

  在韩国政府的大力支持下,韩国钢铁企业不仅开发了大量的节能技术,如浦项钢铁和奥钢联共同开发了FINEX流程,可全部使用铁粉矿作为原料。世界上60%的铁矿资源是铁粉,且粉矿的价格比块矿的价格低。FINEX工艺可直接使用粉铁矿,省去了粉矿造球或烧结的造块工艺过程,具有明显的成本和环境优势。从钢铁生产主要节能技术在韩国钢铁领域使用的情况来看,在干法熄焦发电上韩国当前的应用水平为50%,高炉炉顶压发电为100%,连轧为99%,成为仅次于日本、节能技术应用最为广泛的国家之一。

  总体来说,以上发达国家钢铁工业的发展虽然各有不同,但从根本上来说都是从钢铁工业流程化的生产方式出发,逐一破解能耗大的环节,注意生产过程中能源的二次利用和“三废”的回收,侧重节能环保型产品的开发,从工艺和产品创新两方面入手,掀起了新一轮的产业升级。

  事实上,发达国家钢铁工业的发展主要经历了三个阶段:第一阶段,经济优先观念—大量生产、大量消费、大量废弃;第二阶段,经济与环境兼顾—由“被动治污”转变为“主动治污”;第三阶段,生态循环型社会—最佳生产、最佳消费、最少废弃。

  2009年2月,美国通过了总额达7870亿美元的刺激经济方案,新能源是主要的投资领域,并作为振兴美国经济的战略重点;2009年6月欧盟委员会发布了2009~2013年“环保型经济”的中期发展规划,筹集1050亿欧元,创建具有国际水平和全球竞争力的“绿色产业”。可以看出,全球都进入了“低碳经济”时代。同时,“低碳经济”也将成为引领经济复苏的重要增长点,而我国再次把钢铁工业生态循环型发展作为重点是经济发展的必然趋势。


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