国外钢铁工业节能环保技术的发展

1、 世界金属/2007 年/6 月/19 日/第 008 版绿色钢铁 国外钢铁工业节能环保技术的发展杨婷世界钢铁工业能源结构分析 与世界主要产钢国钢铁工业的能源结构相比，我国煤炭所占比例高于其它国家，而天然气和燃料油的比重明显低于发达国家。“十一五”规划提出了 GDP 年均增长 7.5%经济发展目标的同时， 首次提出了单位 GDP 能耗降低 20%的节能目标和污染物排放降低 10%的环保约束性指标。实现这一目标就意味著到“十一五”末期，我国能源消费量将被控制在 26 亿 t 标准煤以内。钢铁工业是我国的耗能大户，能源年消费量超过了 3.5 亿 t 标煤，占全国能源消费总量的 15%以上。在过去的

2、5 年里，我国钢产量增加了 175%，这种超常规式的增长，一方面，造成了未来一段时间内产能的相对过剩，另一方面，由于相当一部分钢铁企业生产规模小、设备的能源利用效率低、技术落后等原因，在资源、能源方面造成了很大的浪费。因此，在未来的一段时期内，钢铁工业的发展必须充分考虑国家面临的能源供应和环境污染等方面的压力。 美国钢铁工业节能环保现状 美国目前吨钢平均能耗为 18.1MBtut(21CJt)，2010 年将降低到 15.0MBtut(17.4GJt)。其能耗的降低主要是钢铁行业结构变化和工艺技术改进的结果，节能降耗的主要措施有：淘汰效率低的老旧设备，使用喷煤技术减少焦炭用量，使得大多数钢厂关

3、闭其炼焦炉，转而进口焦炭， 以减少能源消耗；对高炉进行技术改进，增加了顶压发电，提高了炉顶气体利用率，利用煤炭燃 烧，配合使用预热废铁的电炉熔炼，为电炉提供热铁水；采取热装热送、直接熔炼、薄板带坯连铸连轧等，尽量减少工序转换过程中的能源消耗；尽力收集废气的化学能；在各个加工过程中使用传感器，改进生产效率，扩大了产量，降低了生产成本，从而，保证了美国钢铁工业在世界上的竞争优势。 德国钢铁工业节能环保现状 德国非常重视钢铁工业的可持续发展，制定了相关计划：开发新钢种，生产满足用户要求的新性能材料；开发新的制造设备，提高劳动生产率和成材率及连续化、自动化水平；开发新工艺， 简化或缩短生产流程；回收利

4、用副产品，如炉渣、泥浆、粉尘；保护环境，保护空气、水和土壤； 节能，控制 CO2 排放量；废钢循环使用。 为了保护环境，欧盟钢铁工业承诺，在没有行政开支的情况下，将使用经济、环保和节能设备。比如德国钢铁工业于 1995 年承诺减少 16%，17%CO2 的排放量，到 2005 年已经实现了这一目标，而且没有影响钢铁的产量，相反在 19952005 年间粗钢产量增加了近 250 万 t，从 4205 万 t 增加到 4452 万 t。2005 年德国的铁钢比为 0.648，1995 年铁钢比为 0.714。 2004 年德国钢铁工业平均能耗 18GJ(约合 615kg 标煤)，吨钢 CO2 排放

5、量约为 1.3tt 坯(均计算到铸坯，且电炉钢比约 31%)。 日本钢铁工业节能环保技术 日本是个能源极度匮乏的国家，迫使它在节能上下大功夫，不但从全连铸、热装热送及直接轧制等大的方面着想，而且对一点一滴节能小窍门也不放过。因此，日本的吨钢能耗多年来一直居于世界领先的地位，其能源费用占生产成本的比重逐年下降，致使其产品在国际市场上具有较强的竞争力。 1996 年日本钢铁联盟推行了一项环保自愿行动的计划，该计划的目标是降低能源消耗，计划 2010 年的能源消耗比 1990 年减小 10%。2005 年日本钢铁工业能源消耗比 1990 年降低 7.0%，日 第 1 页 共 4 页 本钢铁工业总的能

6、源消耗从 1990 年以来总趋势是在逐步下降。 日本节能技术发展经历了数个时期。第一期(1973 年1978 年)，采取的措施主要是减少反复加热引起的能量损失，包括降低加热炉热能损失、钢坯热装热送。其次是提高操作水平进行转炉热气回收。第二期(1979 年1985 年)，引进大规模废热回收设备回收废热，节能具体措施包括高炉炉顶煤气余压发电(TRT)、烧结废热回收、连铸和转炉余热锅炉。第三期(1986 年1994 年)， 主要节能措施包括使用连续退火生产线、高炉喷煤、使用煤湿度控制。第四期(1995 年2002 年)， 主要节能措施包括高炉喷吹废塑料、提高高炉喷煤比、蓄热式烧嘴、高效发电站和无头轧

7、制。第五期(2003 年至今)，主要节能措施包括高炉设备更新改造、高炉试用城市燃气、引进高效氧气厂、扩大高炉炉顶煤气余压发电的应用范围和蓄热式燃烧器，与其他产业合作，开展综合节能研究。 国外钢铁工业节能环保发展方向 1. 淘汰落后设备节能 淘汰落后产能不仅有利于集约化生产节能，还有利于精简机构、人员以节约辅助用能并大幅度降低成本。以新日铁为例，为了降低成本，共关停八幡 1 号高炉、广畑厂 2 号高炉和堺厂 3 号高炉及釜石厂等 4 座老旧高炉，为新建大型高效高炉满负荷生产创造条件；关停广烟、八幡厂多套老旧轧机，集约化至新建厂的先进轧机生产；广畑厂和堺厂则成为无高炉的转炉钢厂，依靠吹氧喷煤将废钢

8、铁熔化后炼钢，集约化程度极高，节能效果很好。 近几年日本钢铁设备还在不断优化以利于节能：(a)2001 年高炉共开 2531 座，平均炉容3800m3，燃比 513kg，近年通过停开 2 座 850m3 和 7 座 2000m3 以下高炉，加上大高炉大修扩容改造，使 2005 年的平均炉容达 4000m3 以上，燃比也下降到 496.2kg。(b)转炉 2001 年开 5264 台， 比上年减少 5 台，其中由于住友金属和歌山厂以 2300t 转炉代替 6100t 转炉，即减少了 4 台转炉，自然有利于节能。(c)2005 年电炉开 32423 台，比上年减少 10 台，大部分因落后而被淘汰，

9、 近年因普钢电炉钢材市场疲软使其继续被淘汰中；另新日铁八幡厂以停产钢管而供住金和歌山厂不锈板坯而使该厂 80t 电炉停产。(d)在轧机方面，除 NKK 和川崎制铁合并时停产 7 部落后轧机外，住金和歌山厂都将落后热连轧停产，产品集约化于鹿岛厂的先进轧机生产，这些措施也有利于节能。 2. 改进工艺技术节能 (a) 通过提高加热炉空气预热温度和强化炉体绝热以降低油耗的同时；充分回收利用厂内高炉煤气和转炉煤气以取代重油； (b) 引进千熄焦、高炉顶压发电、热风炉余热利用和烧结机余热利用及电炉废钢预热等重大节能技术，并在改进后加以推广； (c) 实施工艺简化以节能，如通过提高连铸比以取消初轧、开坯工序

10、以大幅节能；消除或简化降温的工序。如直接轧制(DR)技术、连续退火技术(CAL)、冷轧的酸一轧联机技术、热轧的无头轧制技术等等。其中无头轧制技术可以避免精轧机的头尾非正常现象，使轧制前后稳定，同时减少板厚和终轧温度的波动，不仅能够明显提高热轧钢板的质量，而且可大大节省能源。 (d) 改善能源结构和提高能源转换效率以节能，如高炉通过喷煤代喷油后不断扩大喷煤比来节焦，提高自发电和制氧机效率以节能，电炉通过 UHP 电源操作、吹氧喷燃和 DC 炉等节电，节能效果均很明显。 3.钢铁厂副产物的再利用技术 废渣 100%再利用技术。对于发生量达 82%的副产废渣，通过扩大钢厂内再利用和厂外利用， 实现废

11、渣埋填量为零的突破，具体开发技术：1)炼钢渣中含有 Fe 和 CaO，一般用作返回料送烧结和高炉进行有效再利用；2)扩大以高炉水渣造水泥的利用比例；3)开发将高炉水渣应用于土木建筑的技术和对水渣作硬质化处理后用作混凝土的骨料；4)开发将炼钢渣(包括不锈钢精炼钢渣)用作路基填料和基础砂桩压缩填料等再利用技术；5)用高炉渣生产石棉纤维。 粉尘再利用技术。君津厂在 2000 年引进美国环形炉技术，对含锌、铁的粉尘加入少量煤粉 第 2 页 共 4 页 和石灰等压成球团，加入高炉后取得比烧结矿更好的节焦效果，由于节能和经济效果良好，获得了当年经产省大臣的节能奖，成为第一个钢铁废物全部利用的大厂。 4.

12、消纳社会废弃物 在利用废塑料方面，JFE 钢铁在京滨厂和福山厂高炉共喷废塑料 15 万 t；神钢加古川厂高炉喷 2 万 t，能量利用率 65%以上；新日铁成功在焦煤中试掺入 1%2%废塑料用于炼焦，能量利用率达 94%，并在君津等 5 厂全部推广，目前用 25 万 t，计划 2010 年达 38 万 t。从 2006 年起 JFE 京滨厂也开始试用，若废塑料的供应无问题，则 2010 年日本高炉、焦炉利用废塑料可达 100 万 t 的目标。 5. 生产环保生态型钢材 更高性能钢材，以减少资源和能源消耗，如高强度汽车用钢、Si 超过 6.5%电磁钢板等； 对生态环境无污染或少污染的钢材，如无 6

13、 价铬酸盐表面镀锌钢板、无铅镀膜钢板等； 抗腐蚀性能强、使用过程噪音等公害少的钢材，如 EcoPile 生态型钢板桩、透水型钢板桩 等。 我国钢铁工业的节能环保 我国重点钢铁企业吨钢可比能耗比国外先进水平高 10%左右(同口径为 20%)；能源费用占生产成本的比重比国外先进企业约高 10 个百分点。 我国是一个高能耗国家，钢铁企业能耗明显高于世界平均水平。虽然我国能源综合价格要低于国外平均水平，但我国钢铁产品单位能耗水平较高，能源成本高于国外。节能环保发展战略是： (1) 淘汰落后生产设备，提高钢铁生产技术装备水平，向连续化、大型化和自动化发展；推行“清洁生产”，降低生产过程的能源消耗和生产成本。 (2) 采取源头控制、源头削减策略，实现排放物的再能源化、再资源化，将污染物和无害化处理量控制到最小量。 物的(3) 逐步实施环境友好、社区友好的目标。总之，要将节能清洁生产流程作为钢铁业未来 5 10 年技术进步的战略来推进。 (4) 以改变各工序钢比系数为内容进行工艺结构调整，以降低各工序能耗为目的展开系统优化节能。 (5) 推进技术进步是进行系统节能的关键。具体节能技术有热风炉高风温、高炉喷煤、高炉顶压发电、干熄焦、高温蓄热燃烧、转炉煤气回收、节水和水资源替代技术等。 (6) 钢铁企业要以过程控制为基础