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燒結煙氣循環技術作為一種高效的節能減排技術逐漸在我國鋼鐵企業中研究實施。我國鋼鐵行業節能與綠色發展取得了巨大成就。目前我國鋼鐵行業能源消費總量約佔全國能源消費總量的九分之一。
首鋼股份煉鋼作業部1號轉爐 李旭龍/攝
「近些年，中國鋼鐵工業在噸鋼能耗和噸鋼排放量方面都取得了明顯進步，但是由於新世紀以來粗鋼產出總量劇增，從而引起鋼鐵工業的總能耗、總排放量非但沒有下降，反而明顯增加！」中國工程院院士、原冶金部副部長殷瑞鈺在近日舉辦的鋼鐵行業節能技術和高效節能電機交流會上說。
作為碳排大戶，鋼鐵行業如何摘掉高碳的帽子，成為業界關注的重點。殷瑞鈺院士的一番話恰恰指出了鋼鐵行業碳減排的難度之大、問題之重，尤其是在我國提出努力在2030年前實現碳達峰和努力爭取2060年實現碳中和的大背景下鋼鐵行業的節能減排的意義，提升到了新高度。
實現2060碳中和目標鋼鐵行業減排潛力巨大
冶金工業規劃研究院黨委書記、總工程師，中國節能協會冶金工業節能專業委員會主任委員李新創表示，「十三五」以來，我國鋼鐵行業節能與綠色發展取得了巨大成就，但目前仍存在能源消費和環境排放總量壓力巨大、工藝流程結構不合理、綠色發展水平不平衡等問題；同時，行業中使用高效節能電機比例較少，電機系統運行效率相對較低，存在大量綠色化改造空間。
從數據來看，目前我國鋼鐵行業能源消費總量約佔全國能源消費總量的九分之一；碳排放量佔全球鋼鐵碳排總量的60%以上；黑色金屬冶煉和壓延加工業二氧化硫、氮氧化物和顆粒物排放量在全部工業行業中分別排名第三、第三、第一。
據了解，我國鋼廠在節能方面，經歷了兩個主要階段，分別是20世紀80年代的單體節能及與之相應的系統節能，以及90年代的工序/裝置結構重組和流程整體優化的系統節能。
殷瑞鈺表示：「鋼鐵行業作為工業的重要領域，是能源消費大戶，同時也是二氧化碳排放大戶。我國粗鋼產量巨大，造成了我國鋼鐵行業二氧化碳排放總量佔全國二氧化碳排放總量的份額仍然較高。此外，由於我國鋼鐵行業用能結構以煤為主，且流程結構上高爐-轉爐長流程佔主導，導致噸鋼二氧化碳排放處於較高水平。未來要實現國家的碳減排承諾，我國鋼鐵工業仍然將面臨著巨大的壓力，必須走鋼鐵工業『脫碳化』發展的道路。」
而電爐煉鋼恰恰符合「脫碳化」的發展道路。
據了解，電爐煉鋼主要利用電弧熱，在電弧作用區，溫度高達4000℃。電爐短流程煉鋼工藝由於直接使用廢鋼作原料，直接省去了造成汙染的諸多環節，受到許多鋼鐵企業的青睞。據環保專家測算，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，有利於清潔生產和排廢減量化。
李新創表示，目前我國電弧爐短流程煉鋼工藝生產的粗鋼產量僅佔總產量10%左右，遠低於美國68%、歐盟40%、日本24%的發展水平；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到100億噸， 廢鋼資源年產出量將超過2.1億噸；到2025年，我國鋼鐵蓄積量將達到120億噸，廢鋼資源年產出量將達到2.7—3億噸；2030年，我國鋼鐵蓄積量將達到132億噸，廢鋼資源年產出量將達到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量總量中佔據重要地位。
產量增加不代表行業春天的到來
數據顯示，我國2019年粗鋼產量達到9.96億噸，國內鋼材市場佔有率達到98.6%，2020年將再創10億噸以上新高。
「產量增加並不代表行業春天來了，在看到鋼鐵產量增加的同時，還應該參考鐵礦石的採購價格以及國內鋼材市場中鋼材的售價是多少。目前國內仍然存在產能過剩問題。」殷瑞鈺認為。
只注重產品生產數量，忽略產品的生產成本以及銷售價格，很容易使人盲目自信。我國鋼鐵工業的發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製造大國，2019年，我國規模以上工業增加值達31.7萬億元，佔GDP的比重為32%，能源消費總量48.6億噸標準煤，其中工業能源消費佔比超過60%，工業領域大宗資源消耗量佔全社會90%以上，水資源消耗佔四分之一左右。進口鐵礦石超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。
為達成能源利用效率提升的工業綠色發展重要目標，工信部近年在工業節能、綠色發展方面做出了一系列強有力的動作。
王孝洋表示，工信部近年不斷加大新技術、新產品篩選和推廣力度。定期編制印發《國家工業節能技術裝備推薦目錄》《「能效之星」產品目錄》《綠色數據中心先進適用技術目錄》等技術裝備產品推廣目錄，引導工業企業採用先進高效節能技術產品。
此外，還通過加大節能監察工作力度等行政手段，推動企業淘汰低效電機。
據統計，2016—2019年，全國累計監察高耗能企業超過2萬家，鋼鐵等主要高耗能行業基本實現全覆蓋。查處違反強制性單位產品能耗限額標準的違規企業888家，不達標電機14萬臺。高強度的節能監察執法持續向企業傳遞正向壓力，推動企業加快實施節能技術改造，依法依規合理用能。
值得注意的是，工信部還針對創新開展節能診斷服務工作，推動企業採用高效節能設備。培育壯大一批節能診斷服務機構，幫助企業全面查找用能問題，充分發掘節能潛力。近兩年來，累計組織為1.4萬家企業提供節能診斷服務，有效推動工業節能向各行業、大中小企業全面深入推進，進一步促進企業節能降耗、降本增效，提高節能管理水平。
「通過不斷努力，2016—2019年，規模以上企業單位工業增加值能耗下降超過15%，相當於節省了4.8億噸標準煤，節約能源成本約4000億元，實現了經濟效益和環境效益的雙贏，為推動製造業綠色高質量發展作出了積極貢獻。」王孝洋說。
節能減排助力鋼鐵行業健康發展
節能曾被認為是煤炭、石油、天然氣、核能以外最重要的「能源」。
中國節能協會秘書長宋忠奎表示，節能的意義在於，在創造同等體量GDP以及生產相同數量、質量的產品同時 ，所消耗的能源以及排放量均有所減少，從而成為實現減排、碳中和的有效途徑。
電機是我國用電量最大的終端用能設備。據統計，電機的總用電量佔全社會的64%左右，其中，工業領域電機用電量約佔工業用電量的80%。大力推進高效電機設備的生產和應用，是加快工業節能與綠色發展的重點領域和重要舉措。同時，鋼鐵行業作為電機使用大戶，目前使用高效節能電機的比例還比較少，電機系統運行效率相對也較低，存在大量綠色化改造空間。
湘潭電機股份有限公司研究員級高工周慧玲表示，在冶金企業中，高壓電機消耗了絕大部分的電能，其拖動的負載多為離心風機和水泵及軋鋼機械負載。而不同的電機在節能方面採用的技術方法也就不盡相同，有些是電機本身不斷降耗增效、有些是異步改永磁使低負荷運行時更具節能效益、有些是改變系統從而節能，其中電機是應系統的要求而改變。
在節能方面，為了保障高效節能電機應用的健康發展，國家於2011年全面推行高效節能惠民政策，這使得電機行業的發展邁上了一個新臺階。全國各大電機供應商在財政部節能補貼的推動下，主動進行節能優化。隨後又在2013年推行高壓電機能效分級，國家質檢總局及國家標準化管理委員會聯合發布了《高壓三相籠型異步電動機能效限定值及能效等級》國家強制標準。
隨著市場競爭的壓力，以及我國對環境和能源的日益重視，近年來各鋼鐵企業開始關注燒結過程的能源利用和汙染物排放控制，開始向清潔燒結，綠色燒結轉變。燒結煙氣循環技術作為一種高效的節能減排技術逐漸在我國鋼鐵企業中研究實施。
2020年中國環境保護產業協會發布的《鋼鐵企業超低排放改造實施指南》提到，鼓勵企業結合自身實際，配套燒結機頭煙氣循環系統。目前已有多家鋼鐵企業進行了燒結煙氣循環工藝改造，節能減排效果顯著。
根據國務院印發《「十二五」節能減排綜合性工作方案》，新建燒結機必須配套建設煙氣處理設施，對脫硫脫硝裝置的要求是全部外排煙氣都要經過脫硫脫硝。為了適應發展需要，以降低燒結煙氣處理裝置的基建成本和生產成本，應用節能技術為目的，應在新建燒結機上實施煙氣循環工藝。在已經投產的燒結機上實施改造，應用燒結煙氣循環工藝，應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。
北京中冶設備研究設計總院有限公司能源所所長劉江表示，燒結工序煙氣排放量較大，佔鋼鐵企業總排放量的一半以上。隨著國家環保要求越來越嚴格，從20世紀開始，相繼在燒結廠採用了脫硫、脫硝、二噁英等煙氣處理裝置。而且不同於燃煤電廠，燒結煙氣處理裝置面臨投資大、運行費用高、效率低、副產品複雜等問題，但如果直接外排燒結煙氣則會帶走大量的熱量，造成能源浪費。因此，針對燒結固體燃耗較高問題，能耗仍有降低空間。
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