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钢铁工业是工业节能减排的重点大户

     钢铁工业是我国实现新型工业化的重要支柱产业。由于产钢规模大,2007年钢铁行业的总产值约2.5万亿元,约占全国GDP的8%。2007年钢铁工业的CO2直接排放量约为10.3亿t,约占我国CO2排放量的16%左右,是我国工业领域中仅次于电力行业的高能耗CO2排放大户。国家提出“十一五”期间单位GDP能源消耗要降低20%,污染物排放减少10%,钢铁工业对于完成这一硬指标责任重大,要理清节能减排的思路,采取有效的针对性措施。钢铁工业未来的发展应着重解决减少CO2排放问题。

    受废钢资源缺乏和能源以煤为主的制约,与国际主要产钢国的吨钢CO2排放量相比,我国吨钢CO2排放量一直处在高位,使我国在“后京都协议”的相关国际谈判中面临巨大的压力,我国钢铁工业的可持续发展遇到严峻的挑战。
    目前和今后20年我国钢铁企业的主力流程高炉-转炉流程的吨钢CO2排放量约2t,尽管已经投入巨资实施了各种节能减排措施,这种基于碳热还原的传统流程的减排效果已接近理论极限,继续减排CO2的潜力十分有限,随着我国废钢积蓄量的增加,逐步扩大废钢-电炉短流程是解决钢铁工业减排CO2和减少使用进口铁矿石的一条重要的工艺途径,因为作为原料废钢的能值为零,高炉直接加入100kg/t低等级废钢或金属化率70%的DRI,可节省还原剂25kg/t,并使高炉增产5%。欧洲钢铁业把增加炼钢工序中废钢的比例、减少铁水比例作为最有效的减排CO2措施。2004年欧洲吨钢铁水比例已经下降到51%,相应每吨粗钢的CO2排放量也减少了30%~50%。
    我国钢产量是以铁矿、焦炭资源为基础的焦化-烧结-高炉-转炉长流程为主,2007年电炉短流程钢的比重仅占11%。而焦化-烧结-高炉-转炉长流程比电炉短流程的CO2直接排放量约高达30%~50%。与国际主要产钢国相比,我国吨钢CO2排放量一直处在高位徘徊。必须寻找新的突破性创新工艺才能解决钢铁工业CO2排放高的问题。
    开发大型焦炉能源高效转换技术、超大型高炉系统工艺技术、全量铁水“三脱”预处理技术、高速连铸、干法除尘、炉渣干法粒化回收余热等重大工艺技术和关键节能环保技术,全面提升现有钢铁企业的技术装备水平。开发具有自主知识产权的基于氢冶金的熔融还原炼铁新工艺。
    氢冶金也是解决钢铁工业CO2排放高问题的有效途径之一。在探索到更经济和大规模可再生能源制氢方法之前,氢冶金的氢气来源可由现有焦炉的输出煤气COG提供,因为中国是一个产焦大国,我国焦化厂产出的焦炉煤气每年达到240亿Nm3,相当于 “西气东输”的天然气量的两倍,有效利用现有焦炉的COG是现阶段氢冶金获得富氢煤气的一种可行的方法。焦炉煤气中的H/C比高于天然气,用它制备富氢还原气用于炼铁将比以天然气为原料的流程CO2排放更少。用于基于煤冶金的传统流程如高炉喷吹或竖炉直接还原炼铁,煤中的碳氢组分将得到更充分合理COG的利用,有文献报道说,炼铁工艺每利用50kgCOG,可以减排40kgCO2,将对现有钢铁联合企业降低CO2排放量起到重大作用。
    也可通过粉煤加压气化制氢作为过渡。直接用煤制氢或富氢还原气体技术可以采用粉煤加压气化工艺获得高生产率的富氢煤气,但如何提高其生产应用的经济性和竞争力还需进行有针对性的深入研究。
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