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鋼管行業(yè)低碳之路如何走?

2021-04-21 16:03:00

彭在美
  我國(guó)“十三五”規(guī)劃綱要提出的9項(xiàng)生態(tài)環(huán)境約束性指標(biāo)超額完成,例如全國(guó)地表水優(yōu)良水質(zhì)斷面比例提高到83.4%(目標(biāo)為70%),劣V類水體比例下降到0.6%(目標(biāo)為5%),二氧化碳、氮氧化物、化學(xué)需氧量、氨氮排放量、單位GDP二氧化碳排放強(qiáng)度的下降幅度均超過(guò)既定目標(biāo)。
  其中,中國(guó)鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展、節(jié)能環(huán)保水平持續(xù)提升。據(jù)中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),2020年,重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗為545.27千克標(biāo)準(zhǔn)煤,同比下降1.18%;噸鋼耗新水同比下降4.34%;化學(xué)需氧量同比下降10.11%;二氧化硫排放量同比下降14.38%;鋼渣利用率同比提高0.98個(gè)百分點(diǎn);焦?fàn)t煤氣利用率同比提高0.08個(gè)百分點(diǎn)。
  在取得巨大成就的同時(shí),“保護(hù)與發(fā)展長(zhǎng)期矛盾和短期問(wèn)題交織”“生態(tài)環(huán)境趨勢(shì)性壓力總體上尚未根本緩解”“污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)還存在思想認(rèn)識(shí)不夠深”等國(guó)內(nèi)生態(tài)環(huán)境的普遍性問(wèn)題,在鋼鐵行業(yè)也不同程度地存在。企業(yè)節(jié)能減排進(jìn)度相差較大,非重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)噸鋼二氧化碳排放量比重點(diǎn)企業(yè)多出6倍,使得嚴(yán)格控制排放濃度的難度很大;鋼鐵企業(yè)超低排放改造的投入,使得環(huán)保成本大大增加;鋼鐵行業(yè)普遍側(cè)重于產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā),對(duì)節(jié)能減排的技術(shù)創(chuàng)新重視不夠、投入較少,在污染物協(xié)同控制領(lǐng)域?qū)ψ灾鏖_(kāi)發(fā)的核心技術(shù)的儲(chǔ)備依然嚴(yán)重不足;對(duì)廢棄物消納和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)與配套政策支持力度不夠,以企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)研用科技創(chuàng)新體系運(yùn)用效率低,評(píng)價(jià)體系不健全等,這些問(wèn)題在鋼管行業(yè)也應(yīng)引起重視。
  面對(duì)這些問(wèn)題,我們需要認(rèn)識(shí)到,“十四五”期間,低碳發(fā)展是鋼管行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)涵之一,穩(wěn)中求進(jìn)是鋼管行業(yè)低碳發(fā)展的總基調(diào)。在不改變鋼管生產(chǎn)基本流程的前提下,低碳行動(dòng)要努力做到精準(zhǔn)、科學(xué)。
  找準(zhǔn)鋼管行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑
  目前,歐洲鋼企在低碳行動(dòng)方面下大本錢(qián)、花大力氣,這是一場(chǎng)全球性的綠色競(jìng)賽,值得我們警覺(jué)。如瑞典H2GS公司(H2 Green Stee1)將建世界第二個(gè)非化石能源鋼廠,計(jì)劃2024年投產(chǎn)。我們要根據(jù)本國(guó)國(guó)情,盡快確定當(dāng)前低碳轉(zhuǎn)型的發(fā)展路徑。
  首先,鋼管企業(yè)要加強(qiáng)碳減排的頂層設(shè)計(jì)。有專家指出,管理節(jié)能可使企業(yè)用能總量下降5%。鋼管企業(yè)在內(nèi)部要設(shè)立碳減排管理部門(mén),建立能源管理網(wǎng)絡(luò),健全規(guī)章制度,完善能源的計(jì)量?jī)x表配置,準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)一次能源消耗(煤、電、油、氣等)、二次能源(余壓、余熱、余能)回收利用和載能工質(zhì)(焦炭、副產(chǎn)煤氣等),制訂能耗定額管理辦法,監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)整和預(yù)測(cè)企業(yè)能源利用情況,找出差距,明確發(fā)展方向,采取綜合措施確保企業(yè)碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
  其次,目前在不改變鋼管生產(chǎn)基本流程的前提下,節(jié)能降耗減排的技術(shù)路徑在于挖掘重點(diǎn)工序的節(jié)能潛力。
  焦化工序。煉焦生產(chǎn)能耗占焦化工序能耗的75%,其中焦炭顯熱占焦化工序能耗的35%~40%。采用干法熄焦可回收焦炭顯熱的80%,這是鋼鐵工業(yè)可回收余能所占比例最大的項(xiàng)目,約占可回收余能的一半。要注意到焦?fàn)t荒煤氣顯熱占煉焦生產(chǎn)余熱的30%~35%,焦?fàn)t廢氣余熱占煉焦生產(chǎn)余熱的18%~20%,要加強(qiáng)這兩個(gè)方面的余熱回收。
  鞍鋼2018年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)項(xiàng)目“清潔高效煉焦技術(shù)與裝備的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用”,可降低優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源消耗和能源消耗,年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)8575萬(wàn)元,對(duì)確保煉焦煤資源安全具有重大戰(zhàn)略意義。
  燒結(jié)工序。燒結(jié)工序能耗中,固體燃料消耗占總能耗的75%~80%,是節(jié)能的重點(diǎn);電力消耗占13%~20%;點(diǎn)火能耗占5%~10%。
  煉鐵工序。從高爐煉鐵到轉(zhuǎn)爐煉鋼,采用“一包到底”生產(chǎn)工藝,省去了混鐵爐、鑄鐵機(jī)等中間環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)流程工藝緊湊型布置,降低了大量能源消耗,減少了污染。高爐煉鐵所需能量有78%來(lái)自碳素(焦炭和煤粉),要降低燃料比,其中更主要的是降低焦炭用量,提高噴煤用量。球團(tuán)代替燒結(jié)后,煉鐵工序能耗有一定幅度下降。當(dāng)然,氫冶金工藝效果更佳。除了煉鐵燃料比外,風(fēng)溫對(duì)降低煉鐵工序能耗也有關(guān)鍵作用,風(fēng)溫提高100攝氏度,可降低煉鐵燃料比15千克/噸。
  轉(zhuǎn)爐工序。包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉以及連鑄工藝。采用轉(zhuǎn)爐煤氣、蒸汽回收利用技術(shù),實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼。高效連鑄技術(shù)的重點(diǎn)在降低電耗。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的二氧化碳排放、收集、貯存及利用,是一個(gè)需要重點(diǎn)攻關(guān)的難題。
  電爐工序。電爐工序能耗包括電爐冶煉能耗、電爐冶煉電耗、電爐精煉能耗、電爐精煉電耗、連鑄能耗等。廢鋼預(yù)熱到500攝氏度~600攝氏度,可省電10%~20%;當(dāng)電爐煉鋼富氧達(dá)到1標(biāo)準(zhǔn)立方米/噸的時(shí)候,可節(jié)電6千瓦時(shí)/噸;對(duì)電爐廢氣余熱回收,可節(jié)能8.7千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸;對(duì)電爐熔池噴碳和吹氧,可使電耗下降22%,冶煉時(shí)間縮短14%;電爐熱裝鐵水30%,可使冶煉時(shí)間縮短1/3,電耗降低90千瓦時(shí)/噸鋼~100千瓦時(shí)/噸鋼。在這里特別指出,電爐熱裝鐵水是我國(guó)電爐煉鋼工藝的一大創(chuàng)新。目前,歐洲實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的終極技術(shù)路線“綠色氫基DRI-電爐”,實(shí)質(zhì)上是我國(guó)電爐熱裝鐵水技術(shù)的發(fā)展。其中涉及的DRI技術(shù),在我國(guó)應(yīng)當(dāng)逐步推廣。
  熱軋管工序。高效蓄熱式加熱爐技術(shù)將加熱爐燒到1100攝氏度以上,可節(jié)能30%~50%,爐子熱效率可達(dá)70%。采用連鑄坯熱送熱裝一火軋制技術(shù),將鑄坯加熱至650攝氏度~1000攝氏度時(shí)節(jié)能效果最好,與鑄坯冷裝時(shí)相比可節(jié)能35%。此時(shí),加熱爐產(chǎn)量可提高20%~30%,金屬收得率可提高0.5%~1.0%,縮短生產(chǎn)周期80%以上,提高成材率0.5%~1.5%。采用在線熱處理技術(shù),可節(jié)能1.17×106~1.25×106千焦/噸,降低生產(chǎn)費(fèi)用25%。
  焊接鋼管工序。焊接鋼管工序的電耗主要產(chǎn)生于將板帶冷壓成型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率消耗和焊接過(guò)程的電能消耗。其中,埋弧焊管成型工序包括螺旋或直縫機(jī)械模壓成型和機(jī)械擴(kuò)徑工序,其焊接工序?yàn)槁窕『附?,要消耗焊條。高頻焊管成型工序?yàn)檩伿竭B續(xù)成型,高頻焊接工序?yàn)楦哳l感應(yīng)焊接或高頻接觸焊接方式,其中,接觸焊接方式比感應(yīng)焊接方式要節(jié)電30%左右,高頻焊接方式是壓力熔融型,不需要焊條。
  落實(shí)低碳措施要細(xì)化到鋼管產(chǎn)品的生態(tài)評(píng)級(jí)
  目前,國(guó)內(nèi)各個(gè)行業(yè)都要推進(jìn)能源革命和發(fā)展轉(zhuǎn)型,企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)和業(yè)態(tài)會(huì)發(fā)生很大變化,企業(yè)全生命周期、全生產(chǎn)鏈都要達(dá)到低碳化要求。產(chǎn)品和原材料低碳化的程度和含碳量,會(huì)成為和產(chǎn)品價(jià)格、質(zhì)量、服務(wù)一樣的重要競(jìng)爭(zhēng)要素。低碳措施必然會(huì)細(xì)化到企業(yè)產(chǎn)品上。
  這方面,國(guó)外如法國(guó)已經(jīng)推出產(chǎn)品生態(tài)評(píng)分,評(píng)分要印刷在產(chǎn)品外包裝上。如對(duì)食品進(jìn)行生態(tài)評(píng)分,考慮的因素包括產(chǎn)品是否擁有其他環(huán)?;蛏鷳B(tài)標(biāo)簽、原材料種植或養(yǎng)殖方式、出產(chǎn)國(guó)的環(huán)保政策、原材料的季節(jié)性、包裝的可回收性、物種多樣性效應(yīng)等,然后按百分制打出分?jǐn)?shù),據(jù)此給予產(chǎn)品標(biāo)簽,每20分為一檔。例如,著名的Nute11a牌巧克力榛子醬的評(píng)分為41分,被評(píng)為C檔。這是因?yàn)槠湓现?,榛子?lái)自拉丁美洲,糖來(lái)自巴西,可可來(lái)自西非,這些原料在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生大量污染,是減分項(xiàng);它的可回收玻璃瓶包裝,以及原材料中的棕櫚油被認(rèn)為是環(huán)保原料,成為加分項(xiàng)。據(jù)此,消費(fèi)者可參考不同級(jí)別標(biāo)簽,選購(gòu)更有利于環(huán)保的商品。
  這一做法給予我們啟示。我國(guó)有關(guān)環(huán)保規(guī)章制度涉及的評(píng)級(jí)或評(píng)標(biāo)都是針對(duì)企業(yè)而言,與該企業(yè)的產(chǎn)品沒(méi)有掛鉤。這顯然是不合理的,也無(wú)助于落實(shí)低碳減排政策。筆者認(rèn)為,鋼管產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格、性能參數(shù)等是其“身份證”,低碳減排的各項(xiàng)指標(biāo)是其“健康碼”,只有“健康碼”是綠色的,產(chǎn)品才具備市場(chǎng)準(zhǔn)入資格。
  截至2020年底,全國(guó)共有229家企業(yè)的6.2億噸左右粗鋼產(chǎn)能(重點(diǎn)區(qū)域165家企業(yè)5.2億噸左右粗鋼產(chǎn)能)已完成或正在實(shí)施超低排放改造。其中,重點(diǎn)區(qū)域共103家鋼鐵企業(yè)約3.2億噸粗鋼產(chǎn)能正在開(kāi)展超低排放改造評(píng)估監(jiān)測(cè)工作。筆者建議,對(duì)于通過(guò)全工序超低排放評(píng)估監(jiān)測(cè)的鋼企,不僅要向企業(yè)發(fā)放綠色評(píng)級(jí)證明,而且要向其鋼鐵產(chǎn)品發(fā)放“綠色評(píng)級(jí)標(biāo)簽”,從而有利于國(guó)內(nèi)外下游用戶優(yōu)先選用其產(chǎn)品,從而對(duì)其他鋼企實(shí)施超低排放改造起到正向引導(dǎo)和促進(jìn)作用。
  對(duì)鋼鐵產(chǎn)品包括鋼管產(chǎn)品實(shí)施生態(tài)評(píng)級(jí),將是適應(yīng)國(guó)際規(guī)則和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)所必備的綠色標(biāo)簽。歐盟和美國(guó)都在醞釀對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品征收碳邊境調(diào)節(jié)稅,這也倒逼我們努力打造低碳、綠色、高質(zhì)量產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

來(lái)源:中國(guó)冶金報(bào)-中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯:楊凱

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