作為碳排大戶，鋼鐵行業(yè)如何摘掉高碳的帽子，成為業(yè)界關(guān)注的重點。殷瑞鈺院士的一番話恰恰指出了鋼鐵行業(yè)碳減排的難度之大、問題之重，尤其是在我國提出努力在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰和努力爭取2060年實現(xiàn)碳中和的大背景下鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排的意義，提升到了新高度。
實現(xiàn)2060碳中和目標(biāo)鋼鐵行業(yè)減排潛力巨大
冶金工業(yè)規(guī)劃研究院黨委書記、總工程師，中國節(jié)能協(xié)會冶金工業(yè)節(jié)能專業(yè)委員會主任委員李新創(chuàng)表示，“十三五”以來，我國鋼鐵行業(yè)節(jié)能與綠色發(fā)展取得了巨大成就，但目前仍存在能源消費(fèi)和環(huán)境排放總量壓力巨大、工藝流程結(jié)構(gòu)不合理、綠色發(fā)展水平不平衡等問題；同時，行業(yè)中使用高效節(jié)能電機(jī)比例較少，電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率相對較低，存在大量綠色化改造空間。
從數(shù)據(jù)來看，目前我國鋼鐵行業(yè)能源消費(fèi)總量約占全國能源消費(fèi)總量的九分之一；碳排放量占全球鋼鐵碳排總量的60%以上；黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)二氧化硫、氮氧化物和顆粒物排放量在全部工業(yè)行業(yè)中分別排名第三、第三、第一。
據(jù)了解，我國鋼廠在節(jié)能方面，經(jīng)歷了兩個主要階段，分別是20世紀(jì)80年代的單體節(jié)能及與之相應(yīng)的系統(tǒng)節(jié)能，以及90年代的工序/裝置結(jié)構(gòu)重組和流程整體優(yōu)化的系統(tǒng)節(jié)能。
殷瑞鈺表示：“鋼鐵行業(yè)作為工業(yè)的重要領(lǐng)域，是能源消費(fèi)大戶，同時也是二氧化碳排放大戶。我國粗鋼產(chǎn)量巨大，造成了我國鋼鐵行業(yè)二氧化碳排放總量占全國二氧化碳排放總量的份額仍然較高。此外，由于我國鋼鐵行業(yè)用能結(jié)構(gòu)以煤為主，且流程結(jié)構(gòu)上高爐-轉(zhuǎn)爐長流程占主導(dǎo)，導(dǎo)致噸鋼二氧化碳排放處于較高水平。未來要實現(xiàn)國家的碳減排承諾，我國鋼鐵工業(yè)仍然將面臨著巨大的壓力，必須走鋼鐵工業(yè)‘脫碳化’發(fā)展的道路。”
而電爐煉鋼恰恰符合“脫碳化”的發(fā)展道路。
據(jù)了解，電爐煉鋼主要利用電弧熱，在電弧作用區(qū)，溫度高達(dá)4000℃。電爐短流程煉鋼工藝由于直接使用廢鋼作原料，直接省去了造成污染的諸多環(huán)節(jié)，受到許多鋼鐵企業(yè)的青睞。據(jù)環(huán)保專家測算，用廢鋼直接煉鋼比用鐵礦石煉鐵煉鋼可減少86%的廢氣，76%的廢水和97%的廢渣，有利于清潔生產(chǎn)和排廢減量化。
李新創(chuàng)表示，目前我國電弧爐短流程煉鋼工藝生產(chǎn)的粗鋼產(chǎn)量僅占總產(chǎn)量10%左右，遠(yuǎn)低于美國68%、歐盟40%、日本24%的發(fā)展水平；廢鋼比僅為18.7%，仍有較大提升空間。
值得注意的是，到2020年，我國鋼鐵蓄積量將達(dá)到100億噸， 廢鋼資源年產(chǎn)出量將超過2.1億噸；到2025年，我國鋼鐵蓄積量將達(dá)到120億噸，廢鋼資源年產(chǎn)出量將達(dá)到2.7—3億噸；2030年，我國鋼鐵蓄積量將達(dá)到132億噸，廢鋼資源年產(chǎn)出量將達(dá)到3.2—3.5億噸。屆時，以廢鋼為原材料的電爐煉鋼工藝必將在粗鋼產(chǎn)量總量中占據(jù)重要地位。
產(chǎn)量增加不代表行業(yè)春天的到來
數(shù)據(jù)顯示，我國2019年粗鋼產(chǎn)量達(dá)到9.96億噸，國內(nèi)鋼材市場占有率達(dá)到98.6%，2020年將再創(chuàng)10億噸以上新高。
“產(chǎn)量增加并不代表行業(yè)春天來了，在看到鋼鐵產(chǎn)量增加的同時，還應(yīng)該參考鐵礦石的采購價格以及國內(nèi)鋼材市場中鋼材的售價是多少。目前國內(nèi)仍然存在產(chǎn)能過剩問題。”殷瑞鈺認(rèn)為。
只注重產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量，忽略產(chǎn)品的生產(chǎn)成本以及銷售價格，很容易使人盲目自信。我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展離不開充足的能源供給，在鋼鐵冶煉過程中會消耗大量的煤炭資源、水資源以及鐵礦石。
工信部節(jié)能與綜合利用司副司長王孝洋表示，我國目前已成為世界第一制造大國，2019年，我國規(guī)模以上工業(yè)增加值達(dá)31.7萬億元，占GDP的比重為32%，能源消費(fèi)總量48.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中工業(yè)能源消費(fèi)占比超過60%，工業(yè)領(lǐng)域大宗資源消耗量占全社會90%以上，水資源消耗占四分之一左右。進(jìn)口鐵礦石超10億噸，對外依存度超過85%，石油對外依存度約70%，天然氣對外依存度超40%，資源瓶頸日益突顯。
為達(dá)成能源利用效率提升的工業(yè)綠色發(fā)展重要目標(biāo)，工信部近年在工業(yè)節(jié)能、綠色發(fā)展方面做出了一系列強(qiáng)有力的動作。
王孝洋表示，工信部近年不斷加大新技術(shù)、新產(chǎn)品篩選和推廣力度。定期編制印發(fā)《國家工業(yè)節(jié)能技術(shù)裝備推薦目錄》《“能效之星”產(chǎn)品目錄》《綠色數(shù)據(jù)中心先進(jìn)適用技術(shù)目錄》等技術(shù)裝備產(chǎn)品推廣目錄，引導(dǎo)工業(yè)企業(yè)采用先進(jìn)高效節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品。
此外，還通過加大節(jié)能監(jiān)察工作力度等行政手段，推動企業(yè)淘汰低效電機(jī)。
據(jù)統(tǒng)計，2016—2019年，全國累計監(jiān)察高耗能企業(yè)超過2萬家，鋼鐵等主要高耗能行業(yè)基本實現(xiàn)全覆蓋。查處違反強(qiáng)制性單位產(chǎn)品能耗限額標(biāo)準(zhǔn)的違規(guī)企業(yè)888家，不達(dá)標(biāo)電機(jī)14萬臺。高強(qiáng)度的節(jié)能監(jiān)察執(zhí)法持續(xù)向企業(yè)傳遞正向壓力，推動企業(yè)加快實施節(jié)能技術(shù)改造，依法依規(guī)合理用能。
值得注意的是，工信部還針對創(chuàng)新開展節(jié)能診斷服務(wù)工作，推動企業(yè)采用高效節(jié)能設(shè)備。培育壯大一批節(jié)能診斷服務(wù)機(jī)構(gòu)，幫助企業(yè)全面查找用能問題，充分發(fā)掘節(jié)能潛力。近兩年來，累計組織為1.4萬家企業(yè)提供節(jié)能診斷服務(wù)，有效推動工業(yè)節(jié)能向各行業(yè)、大中小企業(yè)全面深入推進(jìn)，進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗、降本增效，提高節(jié)能管理水平。
“通過不斷努力，2016—2019年，規(guī)模以上企業(yè)單位工業(yè)增加值能耗下降超過15%，相當(dāng)于節(jié)省了4.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)約能源成本約4000億元，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏，為推動制造業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)。”王孝洋說。
節(jié)能減排助力鋼鐵行業(yè)健康發(fā)展
節(jié)能曾被認(rèn)為是煤炭、石油、天然氣、核能以外最重要的“能源”。
中國節(jié)能協(xié)會秘書長宋忠奎表示，節(jié)能的意義在于，在創(chuàng)造同等體量GDP以及生產(chǎn)相同數(shù)量、質(zhì)量的產(chǎn)品同時 ，所消耗的能源以及排放量均有所減少，從而成為實現(xiàn)減排、碳中和的有效途徑。
電機(jī)是我國用電量最大的終端用能設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，電機(jī)的總用電量占全社會的64%左右，其中，工業(yè)領(lǐng)域電機(jī)用電量約占工業(yè)用電量的80%。大力推進(jìn)高效電機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用，是加快工業(yè)節(jié)能與綠色發(fā)展的重點領(lǐng)域和重要舉措。同時，鋼鐵行業(yè)作為電機(jī)使用大戶，目前使用高效節(jié)能電機(jī)的比例還比較少，電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率相對也較低，存在大量綠色化改造空間。
湘潭電機(jī)股份有限公司研究員級高工周慧玲表示，在冶金企業(yè)中，高壓電機(jī)消耗了絕大部分的電能，其拖動的負(fù)載多為離心風(fēng)機(jī)和水泵及軋鋼機(jī)械負(fù)載。而不同的電機(jī)在節(jié)能方面采用的技術(shù)方法也就不盡相同，有些是電機(jī)本身不斷降耗增效、有些是異步改永磁使低負(fù)荷運(yùn)行時更具節(jié)能效益、有些是改變系統(tǒng)從而節(jié)能，其中電機(jī)是應(yīng)系統(tǒng)的要求而改變。
在節(jié)能方面，為了保障高效節(jié)能電機(jī)應(yīng)用的健康發(fā)展，國家于2011年全面推行高效節(jié)能惠民政策，這使得電機(jī)行業(yè)的發(fā)展邁上了一個新臺階。全國各大電機(jī)供應(yīng)商在財政部節(jié)能補(bǔ)貼的推動下，主動進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化。隨后又在2013年推行高壓電機(jī)能效分級，國家質(zhì)檢總局及國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會聯(lián)合發(fā)布了《高壓三相籠型異步電動機(jī)能效限定值及能效等級》國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。
隨著市場競爭的壓力，以及我國對環(huán)境和能源的日益重視，近年來各鋼鐵企業(yè)開始關(guān)注燒結(jié)過程的能源利用和污染物排放控制，開始向清潔燒結(jié)，綠色燒結(jié)轉(zhuǎn)變。燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)作為一種高效的節(jié)能減排技術(shù)逐漸在我國鋼鐵企業(yè)中研究實施。
2020年中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會發(fā)布的《鋼鐵企業(yè)超低排放改造實施指南》提到，鼓勵企業(yè)結(jié)合自身實際，配套燒結(jié)機(jī)頭煙氣循環(huán)系統(tǒng)。目前已有多家鋼鐵企業(yè)進(jìn)行了燒結(jié)煙氣循環(huán)工藝改造，節(jié)能減排效果顯著。
根據(jù)國務(wù)院印發(fā)《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》，新建燒結(jié)機(jī)必須配套建設(shè)煙氣處理設(shè)施，對脫硫脫硝裝置的要求是全部外排煙氣都要經(jīng)過脫硫脫硝。為了適應(yīng)發(fā)展需要，以降低燒結(jié)煙氣處理裝置的基建成本和生產(chǎn)成本，應(yīng)用節(jié)能技術(shù)為目的，應(yīng)在新建燒結(jié)機(jī)上實施煙氣循環(huán)工藝。在已經(jīng)投產(chǎn)的燒結(jié)機(jī)上實施改造，應(yīng)用燒結(jié)煙氣循環(huán)工藝，應(yīng)針對各廠自身的實際情況和需求，站在不同角度，有針對性地實施。
北京中冶設(shè)備研究設(shè)計總院有限公司能源所所長劉江表示，燒結(jié)工序煙氣排放量較大，占鋼鐵企業(yè)總排放量的一半以上。隨著國家環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，從20世紀(jì)開始，相繼在燒結(jié)廠采用了脫硫、脫硝、二噁英等煙氣處理裝置。而且不同于燃煤電廠，燒結(jié)煙氣處理裝置面臨投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、效率低、副產(chǎn)品復(fù)雜等問題，但如果直接外排燒結(jié)煙氣則會帶走大量的熱量，造成能源浪費(fèi)。因此，針對燒結(jié)固體燃耗較高問題，能耗仍有降低空間。