低碳经济指导下的钢铁工业发展和展望.ppt

低碳经济指导下的钢 铁工业发展和展望 中国金属学会中国金属学会 苏天森苏天森 20102010年年0303月月 1 低碳经济 2 钢铁科技创新现状及在发展低碳 经济中的作用、应有的贡献 3 钢铁科技创新朝低碳和“非涉碳 ”方向发展的展望 1 低碳经济 1.1 低碳经济的由来 二十世纪八十年代以来，人类不断总二十世纪八十年代以来，人类不断总 结社会经济发展的经验和教训，逐渐把减结社会经济发展的经验和教训，逐渐把减 少少COCO 2 2 排放锁定为重要的发展目标之一。排放锁定为重要的发展目标之一。 2003 2003年英国政府能源白皮书年英国政府能源白皮书我们能我们能 源的未来：创建低碳经济源的未来：创建低碳经济第一次明确提第一次明确提 出了出了“低碳经济低碳经济”的概念。的概念。 1.2 低碳经济与可持续发展等社会经济 概念的关联 可持续发展基本定义：可持续发展即可持续发展基本定义：可持续发展即 满足当代人类需求，又不危及后代人类需满足当代人类需求，又不危及后代人类需 求的发展求的发展 清洁生产是将综合预防的环境战略，清洁生产是将综合预防的环境战略， 持续地用于生产过程和产品种，以减少对持续地用于生产过程和产品种，以减少对 人类和环境的风险人类和环境的风险 “ “清洁的能源、情节的生产过程和清洁清洁的能源、情节的生产过程和清洁 的产品的产品” 低碳经济是实现人类社会可持续发低碳经济是实现人类社会可持续发 展最好的经济模式之一。展最好的经济模式之一。 流程制造业按低碳经济指导来发展流程制造业按低碳经济指导来发展 ，必需实现清洁生产，必需实现清洁生产 低碳经济是以低能耗和低碳化物(主要是CO2) 排放为主要特点的人类生产和生活的经济模式。 低碳技术主要包括4个方面：能效技术：改善燃 油经济性、提高建筑能效、提高电厂能效；减碳 技术：天然气替代煤炭、风力发电、光伏发电、 氢能、生物燃料、核聚变；碳封存、富氧燃烧捕 集；碳汇技术：森林管理、农业土地管理。 1.3 低碳经济与低碳技术 1.4 1.4 发展低碳经济是当前十分紧迫的任务发展低碳经济是当前十分紧迫的任务 十一月十七日发布的中美联合公报第五 点强调： “ 双方一致认为，向绿色经济、低碳经 济转型十分关键 ”，“ 就碳捕集与封存技术 的开发、利用、推广和转让立即开展工作 ” ，“ 两国将就大规模利用风能、太阳能、先 进生物燃料和现代电网制订路线 ” 我国政府在2009年12月哥本哈根会议 上庄严承诺，到2020年单位产能CO2排放量 比2005年减少4050。 我国电力、石化行业已制订CO2减排路 线图。 钢铁行业已开始制订CO2减排路线图。 2 钢铁科技创新现状在发展低碳 经济中的作用和应作出的贡献 2.1 钢铁科技创新现状 2.1.1 2.1.1 近几年来主要成就近几年来主要成就 我国钢铁产品升级与结构调整取得重我国钢铁产品升级与结构调整取得重 大突破。大突破。 l l 细晶钢生产与规范化取得新进展细晶钢生产与规范化取得新进展 l l 汽车用钢已大批量生产，占领国内市场并汽车用钢已大批量生产，占领国内市场并 出口，质量达到和保持国际先进水平出口，质量达到和保持国际先进水平 l l 电工钢以冷代热，高性能取向，无取向冷电工钢以冷代热，高性能取向，无取向冷 轧硅已批量占领国内市场并有出口轧硅已批量占领国内市场并有出口 l l 铁道用钢生产已达到国际先进水平，其中铁道用钢生产已达到国际先进水平，其中 高速高速(250-350Km/h) (250-350Km/h) 、重载、重载(80/(80/车车) )及及100100 米长钢轨世界领先，已有出口米长钢轨世界领先，已有出口 l l 不锈钢产量世界第一，不锈钢产量世界第一，20092009年粗钢产量达年粗钢产量达880880万吨万吨 ，而且铁素体不锈钢比例首次超过，而且铁素体不锈钢比例首次超过3030 l l 8080、100100、120 120 等高水平管线钢已批量生产等高水平管线钢已批量生产 或进行试验，或进行试验，8080管线钢已全面占领国内市场，管线钢已全面占领国内市场， 并有出口并有出口 l l 独特的离心铸造复层钢管坯独特的离心铸造复层钢管坯热挤压热挤压( (或冷轧或冷轧) ) 成型复合管成型复合管热处理工艺世界领先，冶金质量热处理工艺世界领先，冶金质量 生产效率大幅度提高生产效率大幅度提高 l l F F型中低速磁悬浮铁路线用轨直接轧制工艺世界独型中低速磁悬浮铁路线用轨直接轧制工艺世界独 创、领先创、领先 钢材品种质量突破性进展的最重要原因钢材品种质量突破性进展的最重要原因 是掌握好了高效率、低成本的洁净钢生产是掌握好了高效率、低成本的洁净钢生产 平台和控轧控冷等先进轧钢技术两个基础平台和控轧控冷等先进轧钢技术两个基础 技术。技术。 高水平的钢材不但降低了钢铁生产过程高水平的钢材不但降低了钢铁生产过程 物料，能源消耗，减小物料，能源消耗，减小CO2CO2排放，也为用户排放，也为用户 节能减排创造条件。节能减排创造条件。 高效率、低成本洁净钢生产平台建设高效率、低成本洁净钢生产平台建设 尤其对耐火材料质量提出了更高的要求，尤其对耐火材料质量提出了更高的要求， 主要是要求更长的寿命（更低的消耗）主要是要求更长的寿命（更低的消耗） 、 对钢水最小程度的污染和更优越的功能（对钢水最小程度的污染和更优越的功能（ 包括洁净钢水的功能包括洁净钢水的功能如钙质耐材、如钙质耐材、 良良 好导磁性能等）好导磁性能等） 2.1.2 2.1.2 新一代可循环钢铁流程工艺技术已建新一代可循环钢铁流程工艺技术已建 成第一个工程成第一个工程京唐钢铁公司京唐钢铁公司 l l 世界最大的钢厂流程动态、有序、连续、紧凑世界最大的钢厂流程动态、有序、连续、紧凑 l l 高度大型化、高效化高度大型化、高效化 l l 全新流程、物耗能耗最低化全新流程、物耗能耗最低化 l l 干法冷却水除尘（干熄焦、高炉转炉干法除尘）干法冷却水除尘（干熄焦、高炉转炉干法除尘） l l 海水淡化应用及消纳社会废弃物海水淡化应用及消纳社会废弃物 2.1.3 2.1.3 钢铁行业节能减排技术开发与应用取钢铁行业节能减排技术开发与应用取 得重要进展得重要进展 l l 系统节能思路确立，降耗与回收利用结合系统节能思路确立，降耗与回收利用结合 l l 干熄焦、高炉干法除尘、转炉干法除尘技术进展干熄焦、高炉干法除尘、转炉干法除尘技术进展 突出突出 l l 单位产品污染物排放量继续大幅度下降单位产品污染物排放量继续大幅度下降 l l 干法冷却水除尘（干熄焦、高炉转炉干法除尘）干法冷却水除尘（干熄焦、高炉转炉干法除尘） l l 海水淡化应用及消纳社会废弃物海水淡化应用及消纳社会废弃物 2.1.4 2.1.4 前沿技术研发取得新进展展前沿技术研发取得新进展展 l l 薄（中厚）板坯连铸连轧在生产效率、规格产品薄（中厚）板坯连铸连轧在生产效率、规格产品 、半无头轧制品种开发上都有较大进展、半无头轧制品种开发上都有较大进展 l l 薄带铸轧技术继续再生产稳定性、质量和品种开薄带铸轧技术继续再生产稳定性、质量和品种开 发上取得进展发上取得进展 l l 世界上有台世界上有台COREXCOREX30003000在宝钢投产，两年来进行在宝钢投产，两年来进行 了大量技术再创新了大量技术再创新 l l 低温冶金技术研究取得初步成果低温冶金技术研究取得初步成果 l l 清洁能源应用技术研发已进入新阶段清洁能源应用技术研发已进入新阶段 2.1.5 2.1.5 冶金装备和自动化，智能化技术开发实现了冶金装备和自动化，智能化技术开发实现了 由跟踪性研究再创新到以自主创新为主的重大转由跟踪性研究再创新到以自主创新为主的重大转 变。自主创新的大型冶金装备在国际上据有明显变。自主创新的大型冶金装备在国际上据有明显 的性价比优势的性价比优势 l l 难度最大的冷、热大型连轧机组已可高达国内并有出口，难度最大的冷、热大型连轧机组已可高达国内并有出口， 水平属国际先进水平属国际先进 l l 世界上最大直径世界上最大直径( (800mm800mm) )圆坯铸机与成套工艺技术由中圆坯铸机与成套工艺技术由中 国率先开发成功并投产国率先开发成功并投产 l l 智能化炼钢，带钢质量全流程跟踪预测与控制技术开发达智能化炼钢，带钢质量全流程跟踪预测与控制技术开发达 到国际先进水平到国际先进水平 2.2 还存在的不适与差距 2.2.1 2.2.1 淘汰落后产品、装备和工艺的工作远淘汰落后产品、装备和工艺的工作远 未完成，总体上影响了钢铁工业的发展水未完成，总体上影响了钢铁工业的发展水 平，尤其是偏离了低碳经济的基本要求平，尤其是偏离了低碳经济的基本要求 l l 级钢筋仍占钢筋生产的多数级钢筋仍占钢筋生产的多数 l l 热轧硅钢不仅生产过程物耗、能耗不经济，而且使用过程热轧硅钢不仅生产过程物耗、能耗不经济，而且使用过程 中电损失大大高于冷轧硅钢，社会损耗巨大中电损失大大高于冷轧硅钢，社会损耗巨大 l l 落后装备本身能耗、物耗高，落后装备本身能耗、物耗高，COCO 2 2 排放量大排放量大 2.2.2 2.2.2 行业信息化、优化的全线物流、质量、成行业信息化、优化的全线物流、质量、成 本、能源、设备在线监控技术发展不平衡，与国本、能源、设备在线监控技术发展不平衡，与国 外某些先进钢厂仍有差距，这也是质量稳定性、外某些先进钢厂仍有差距，这也是质量稳定性、 单位产品污染物排放量等方面与国外领先水平存单位产品污染物排放量等方面与国外领先水平存 在差距的原因所在。在差距的原因所在。 2.2.3 2.2.3 前沿科技开发与应用无论是投入强度、全前沿科技开发与应用无论是投入强度、全 面程度、成果产业化程度和进展等方面总体上与面程度、成果产业化程度和进展等方面总体上与 国外还有一定的差距。国外还有一定的差距。 现代钢铁生产是以碳还原、碳氧化、现代钢铁生产是以碳还原、碳氧化、 碳添加为主线的生产过程，碳添加为主线的生产过程，COCO 2 2 排放是必然排放是必然 的。发展低碳经济必然要求钢铁生产大力的。发展低碳经济必然要求钢铁生产大力 开展节能减排的各项工作开展节能减排的各项工作 2.3 钢铁工业在发展低碳经济中的作用 及应出的贡献 2.3.1 CO2.3.1 CO 2 2 减排是钢铁生产发展最重大的瓶颈减排是钢铁生产发展最重大的瓶颈 传统钢铁生产传统钢铁生产90%90%以上以上COCO 2 2 排放源自能耗排放源自能耗 钢铁厂能耗中含碳能源占主导钢铁厂能耗中含碳能源占主导 电能生产也以含碳能源为主导电能生产也以含碳能源为主导 传统钢铁生产发展，传统钢铁生产发展，COCO 2 2 排放总量只能增加，排放总量只能增加， 不会减少不会减少 2.3.2 2.3.2 现代钢铁生产现代钢铁生产COCO 2 2 减排最重要的措施是减排最重要的措施是 节能节能 l l 流程高效、连续、紧凑是最重要的节能流程高效、连续、紧凑是最重要的节能 l l 必须把着眼点放在提高能源的利用效率、实现能必须把着眼点放在提高能源的利用效率、实现能 源的高效转换、回收能源的高效高附加值的利用源的高效转换、回收能源的高效高附加值的利用 三个重点上面三个重点上面 l l 必须建立和优化以能源（或能源环保）中心为核必须建立和优化以能源（或能源环保）中心为核 心的全企业节能、心的全企业节能、 CO CO 2 2 减排的管控体系减排的管控体系 l l 大力推进重点节能减排技术的推广应用和优化大力推进重点节能减排技术的推广应用和优化 l l 建立钢铁产品从设计、原材料（包括铁矿、耐材建立钢铁产品从设计、原材料（包括铁矿、耐材 、铁合金和能源）准备（开采、提纯、加工和输、铁合金和能源）准备（开采、提纯、加工和输 送）、制造、排放污无害化和资源化处理到产品送）、制造、排放污无害化和资源化处理到产品 的使用、再使用和回收利用全过程清洁生产的理的使用、再使用和回收利用全过程清洁生产的理 念并贯彻实行念并贯彻实行 l l 着力研究钢铁生产全流程各工序降低消耗、碳的着力研究钢铁生产全流程各工序降低消耗、碳的 循环利用减少循环利用减少COCO 2 2 排放的全新工艺与技术排放的全新工艺与技术 3 钢铁科技创新朝低碳和“非涉碳 ”方向发展的展望 3.1 “少碳” 钢铁生产是重要发展方向 3.1.1 3.1.1 流程优化、高效能源转换机制和能源流网络运流程优化、高效能源转换机制和能源流网络运 行优化是行优化是“少碳少碳”生产的重要措施生产的重要措施 l l 流程紧凑高效流程紧凑高效 l l 工艺优化工艺优化 l l 二次能源高效转化与高效应用二次能源高效转化与高效应用 3.1.2 3.1.2 低温冶金和全氧高炉、非高炉炼铁技术研发与低温冶金和全氧高炉、非高炉炼铁技术研发与 新型钢铁流程新型钢铁流程 3.2 采用清洁能源的非“涉碳”钢铁生产 是解决CO2排放的根本途径 lH2冶金 l核能冶金 l太阳能光伏冶金 l风能冶金 l场冶金 3.2.1 清洁能源在钢铁厂能源流网络中的 运行特点 使用清洁能源与传统含碳能源在钢铁厂能使用清洁能源与传统含碳能源在钢铁厂能 源流网络中的运行，既有与铁素物质流时分时源流网络中的运行，既有与铁素物质流时分时 合，可能转化为其它质量和状态能源等的共同合，可能转化为其它质量和状态能源等的共同 特征，又独具下列可能的特征：特征，又独具下列可能的特征： l可与含碳能源共同运行也可组成独立制度运行， 从可发展来看清洁能源独立运行系统是方向。 l独立运行的清洁能源钢铁生产系统一般具有高速 反应与运行的特征。 l可能进行多次能源的高效转化和运行： 1.多数在使用前需进行首次转化 2.大多数反应后的余能可转化为其他状态的能 l太阳能、风能具有时间、空间的不稳定性，因而 反应过程的能量组合、稳定控制具有特殊性。 l除与含碳能源共同运行可减少CO2排放外，基本上 无CO2排放。 3.2.2 钢铁厂清洁能源研究与应用现状 l l