当前位置: 我的钢铁网 > 钢材频道 > 正文

浅析钢铁工业调整升级规划(二)---环保能耗指标解读

2016年10月28日,我国工业与信息化部印发了《钢铁工业调整升级规划(2016—2020年)》,以下简称规划。

规划依据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、《中国制造2025》和《国务院关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》编制,作为未来五年我国钢铁工业发展的指导性文件。

据统计,钢铁行业总能耗约占全国总能耗的10-15%,工业废水、工业粉尘和二氧化硫排放量分别占全国工业污染物排放总量的10%、15%和10%左右,因此,钢铁工业是节能减排潜力最大的行业之一。因此,本轮规划确定在“十三五”期间坚持绿色发展的基本原则,以降低能源消耗、减少污染物排放为目标,全面实施节能减排升级改造,不断优化原燃料结构,大力发展循环经济,积极研发、推广全生命周期绿色钢材,构建钢铁制造与社会和谐发展新格局。

“十三五”时期钢铁工业调整升级主要环保能耗指标的目标如下:

一、指标解读

1、降低单耗,控能源消耗总量、污染物排放总量双下降

吨钢综合能耗是指企业在报告期内平均每生产一吨粗钢所消耗的能源折合成标准煤的重量。钢铁行业能源消耗总量和污染物排放总量,随钢铁产量及吨钢综合能耗同步变化。规划确定“十三五”期间吨钢综合能耗的目标是下降12千克标煤以上,能源消耗总量的目标是下降10%以上,污染物排放总量的目标是下降15%以上。

(1)吨钢综合能耗

自“十五”以来,我国钢铁行业吨钢综合能耗的情况如下:

 

从趋势看,吨钢综合能耗逐年下降。到2015年,已达到572千克标煤的较高水平,在此基础上进一步下降的难度较大。从钢铁生产工序看,工序能耗占总能耗的比例情况见下表:

 

炼铁系统(包括烧结、球团、焦化、高炉)的能耗要占钢铁联合企业总能耗的70%以上(其中高炉炼铁能耗占企业总能耗的50%左右)。钢铁生产过程中使用煤炭的大部分是体现在炼铁燃料比上,因此钢铁联合企业节能工作的重点是在努力降低燃料比。炼铁燃料比国际领先水平为460kg/t,国际先进水平是在500kg/t以下,而中国燃料比与国际先进水平仍相差30kg/t以上。

(2)能耗消耗总量

2015年,我国钢铁行业粗钢产量环比下降了2.3%,加之吨钢综合能耗下降,整个行业的能源消耗总量近30年来首次下降。2015年我国钢铁行业粗钢产量8.04亿吨,吨钢综合能耗572千克标煤,粗略测算能源消耗总量约4.59亿吨标煤。根据国家能源局发布,2015年国家能源消费总量为43亿吨标煤,按此估算钢铁行业能源消耗占比约10.7%。

(3)污染物排放总量

污染物排放量指污染源排入环境或其它设施的某种污染物的数量,其排放量应是污染物产生量与(经过若干污染防治措施后)污染物削减量之差,它是总量控制或排污许可证中进行污染源排污控制管理的指标之一。

炼铁系统的污染物排放量占企业总量的三分之二以上,炼铁系统承担钢铁联合企业的节能降耗、降成本,实现环境友好的重任。

2、节能减排,促吨钢耗新水量、吨钢二氧化硫排放量创新低

规划要求全面完成烧结脱硫技术改造、研发推广先进节能环保技术,开展焦炉和烧结烟气脱硫脱硝、综合污水回用脱盐等技术示范专项活动,确定“十三五”期间吨钢耗新水量的目标是控制在3.2立方米以下,吨钢二氧化硫排放量的目标是控制在0.68千克以下。

(1)吨钢耗新水量

新水用量,指企业当年使用的新鲜水量,即:直接取自地下水、地表水、自来水的数量。钢铁联合企业的普通钢厂或特殊钢厂的新水取水量(新水量)供给范围,包括主要生产(含烧结、球团、焦化、炼铁、炼钢、轧钢、金属制品等)、辅助生产(含鼓风机站、氧气站、石灰窑、空压站、锅炉房、机修、电修、检化验、运输等)和附属生产(含厂部、科室、绿化、厂内食堂、厂区和车间浴室、保健站、厕所等);不包括企业电厂用于发电的取水量(含电厂自用的化学水)、矿山选矿用水和外供水量。

中国工业用水占全国总取水量的20-25%,其中钢铁工业是耗水大户之一,仅次于火力发电、纺织印染、造纸。国外钢铁企业吨钢耗新水的先进值是:日本扇岛2.1m3/t,阿赛洛2.4m3/t,蒂森•克虏伯2.6m3/t,与国外钢铁企业的先进值相比,国内钢铁企业在吨钢耗新水与世界先进仍然存在较大的差距,存在很大的节水潜能。

(2)吨钢二氧化硫排放量

钢铁工业产生SO2的污染源主要为烧结工序,烧结烟气占钢铁行业所排SO2的50%~70%。抽风烧结的过程中,矿石和焦粉中的硫转化为SO2、SO3等酸性气体,随系统烟气直接排放到大气中。我国由于小烧结机台数众多,单台烧结机面积小,大量的小烧结机污染严重,烧结烟气脱硫成为钢铁企业二氧化硫污染减排的重点。

从已建成投运的烧结烟气干法脱硫技术工艺情况看,脱硫效率高、投入运行时间长、运行稳定可靠的干法工艺以LJS循环流化床技术工艺最好,脱硫效率稳定在95%以上,同步运行率达95%以上。

3、循环经济,助钢铁冶炼渣综合利用率破历史

钢铁工业固体废物主要是炉渣,其中炼铁炉渣约占钢产量的25%~30%,炼钢炉渣约占钢产量的11%~15%。我国钢铁企业不同炉渣的利用程度不同,其中高炉渣已基本全部利用,利用率达90%以上;但钢渣的利用还很不充分,仅约10%,多数仍然处于简单堆存和任意排放状态。规划要求大力发展循环经济,推进资源综合利用产业规范化、规模化发展,确定“十三五”期间钢铁冶炼渣综合利用率的目标是90%以上。

钢渣厂内循环利用,主要有返烧结作为烧结矿的增强剂、通过破碎磁选筛分工艺分离钢渣中的废钢、返高炉作为炼铁替代熔剂、返炼钢实现钢渣的梯度使用;厂外循环利用,主要作为道路工程中的混合料提高沥青路面的耐久性、作为回填材料在工程回填、修筑堤坝、填海造地提高强度、作为水泥原料配制混凝土,甚至作为土壤改良剂用于农业生产等。美国、德国、日本等国家的钢渣利用率都在95%以上,其中厂内循环在20%以上。我国与工业发达国家相比,仍存在明显的差距。

二、浅析影响

1、结构降耗,球团炼铁、电炉炼钢或成新趋势

高炉炼铁炉料结构中多使用球团矿可有显著的结构节能效果。一方面是球团矿含铁品位要比烧结矿高5%,高炉多用球团矿,可有效地提高炼铁入炉矿含铁品位,促进炼铁降燃料比(品位提高1%,燃料比下降1.5%)。另一方面球团生产工序能耗要比烧结工序低三分之一以上,多用球团矿可使炼铁系统能耗降低。

据统计,以废钢为源头的电炉流程与以铁矿石为源头的高炉-转炉流程相比,每吨钢可降低能耗350kg标煤,减排CO21.3t,减排废渣600kg。世界电炉钢比平均为32%左右,其中美国为58.1%,中国不足15%。为促进钢铁工业节能减排,提高电炉炼钢比例十分必要。

2、协同降耗,煤焦质量或成炼铁降耗新瓶颈

高炉炼铁是以精料为基础。精料技术水平对高炉炼铁生产指标的影响作用为70%,特别是在高喷煤比条件下,焦炭质量的变化对高炉生产指标的影响要占35%。具体如下表:

 

M10变化严重地影响了炉料的透气性,影响炉缸内煤气流的分布,而炉缸内煤气流的合理分布有着先天的决定性作用,是高炉燃料比、利用系数等技术经济指标的重要影响因素。所以,高炉工序降耗需要质量优良的焦炭予以支撑。另外,焦炭灰分和硫分会显著影响高炉的燃料比和产量。我国焦炭质量中灰分13.03%和硫分0.74%,而工业发达国家炼铁用焦炭灰分在10%左右,硫分在0.6%以下。钢铁行业节能降耗,需要煤焦行业的支持,为降低焦炭的灰分和硫分,就需要提高洗煤技术水平和洗煤的比例,但这需要大量的资金投入。因此可以预见,煤焦质量或成炼铁降耗的新瓶颈。

3、技术降耗,环保设备、技术或成新的增长点

钢铁工业在生产过程中产生大量煤气、炉渣和粉尘等,其中大部分产物具有大量的显热,约占总能耗的29%~39%,综合利用各环节的二次能源及废气物是节能降耗、减少污染、实施清洁生产的必要措施,因此推广应用CDQ、TRT等节能等新装备,加快开发清洁能源的冶金应用的新技术,将促进我国钢铁工业节能减排工作的进行。为完成环保能耗指标,钢铁企业加大环保投入、实施设备技改几乎成了唯一的途径,因此可预见未来五年环保设备、技术或成新的经济增长点。

附:钢材生产的物质变化过程

钢铁工业中涉及到一系列工序,每道工序都会经过一系列的化学变化和物理变化过程,在生产所需产品的同时,会排出各种各样的残料和废物,按照形态可分为气体、固体和液体。下表以各工序产出1000kg某产品为目标,测算投入原料的数量和产出污染物的数量。