国外钢铁工业节能环保技术的发展

国外钢铁工业节能环保技术的发展NorthmericanEUJapan世界钢铁工业能源结构分析美国钢铁工业节能环保现状德国钢铁工业节能环保现状日本钢铁工业节能环保技术国外钢铁工业节能环保发展方向我国钢铁工业节能环保的发展China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。69.90%60%55.80%56.40%3.20%7.00%20.70%19.90%0.50%17.00%8.20%026.40%16.00%15.30%23.70%0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%120.00%中国美国德国日本煤炭燃料油天然气电力世界钢铁工业能源结构分析“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26亿吨标准煤以内。钢铁工业是我国的耗能大户，能源年消费量超过了3.5亿吨标煤，占全国能源消费总量的15%以上。在过去的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，美国目前吨钢平均能耗为18.1MBtu/t（21GJ/t），到2010年将降低到15.0MBtu/t（17.4GJ/t）。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。美国钢铁工业节能环保现状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。美国钢铁工业节能环保现状美国钢铁工业节能降耗的主要措施德国非常重视钢铁工业的可持续发展，制定了包括下列内容的相关计划：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C02排放量；废钢循环使用。德国钢铁工业节能环保现状高炉-转炉联合企业电炉企业德国钢铁工业节能现状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1995～2005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。1829.4607080900422.344.96070809004德国1960-2004年钢铁工业至轧钢工序的能源消耗德国1960-2004年钢铁工业粗钢（至连铸工序）能源消耗单位：GJ单位：GJ能耗（2004年）615kg标煤CO21300kg/t坯水循环率97.5％（其余的1.3％是蒸发损失）降尘量1.5g/m2.d烧结粉尘排放20mg/m32004年德国钢铁工业平均能耗18GJ（约合615kg标煤），吨钢CO2排放量约为1.3t/t坯（均计算到铸坯，且电炉钢比约31%）。德国钢铁工业节能环保指标德国钢铁工业节能现状日本钢铁工业节能环保技术2131363330262428302928272421171516161515141473747576777879808182838485868788899091929394日本钢铁业能源费用占生产成本的比重变化（%）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。日本钢铁工业节能环保技术日本钢铁工业近年能源消费量的变化用废塑料能源消费进一步减少1.5%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%，日本钢铁工业总的能源消耗从1990年以来总趋势是在逐步下降。日本钢铁工业节能环保技术日本钢铁工业能耗指标统计范畴含煤炭类燃料：煤炭+焦炭+木炭+石油焦+外购焦炉煤气一外供焦炉煤气和高炉煤气(不包括供自备电站的)、轻油、焦油和焦炭。石油类燃料：重袖+原油+石脑油+灯油+轻油+液化石油气+液化天然气。外购电力类：(外购电+共同火力发电站发的电一共同火力发电站用高炉和焦炉煤气发的电+外购氧气)等。但不包括炼焦部门消耗的石油类及外购电力类能源。日本节能技术发展历程第一期（1973-1978），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（1979-1985），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。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#高炉、广畑厂2#高炉和堺厂3#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；关停广畑、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铁熔化后炼钢，集约化程度极高，节能效果很好。国外钢铁工业节能环保发展方向室兰(150万吨)釜石名古屋（610万吨）光八幡（370万吨）大分（890万吨）堺君津（1000万吨）Ｘ1989Ｘ1990Ｘ1993Ｘ1988广畑(110万吨)(4)(3)(1)(2)(5)(2)（北海）高炉氧气顶吹转炉（炉数量)电炉总部(东京)Copyright©NipponSteelCorporationAllRightsReserved新日铁公司设备情况152005年度新日铁公司粗钢产量为3170万吨国外钢铁工业节能环保发展方向近几年日本钢铁设备还在不断优化以利于节能：（a）2001年高炉共开工31座，平均炉容3800m3，燃比513kg，近年通过停开2×850m3和7座2000m3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年开工64台，比上年减少5台，其中由于住友金属和歌山厂以2×300t转炉代替6×100t转炉，即减少了4台转炉，自然有利于节能；（c）2005年电炉开工423台，比上年减少10台，大部分因落后而被淘汰，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。国外钢铁工业节能环保发展方向2改进工艺技术节能：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；引进干熄焦、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；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。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。国外钢铁工业节能环保发展方向实用节能技术干熄焦OG锅炉煤炭铁矿石炼焦炉焦炉煤气高炉煤气转炉煤气燃料煤气发电厂氧气PCI混铁车烧结厂氧气转换器○连铸钢锭钢板热轧机电源冷轧机二次加热连续镀锌生产线高炉氧气鼓风机连续退火加工线焦炉煤气罐转炉煤气罐高炉煤气罐重油TRT13新一代焦炉技术（SCOPE21）新一代焦炉SCOPE21流程图技术优势：焦炭强度高：转鼓指数比传统焦炉的焦炭高2.5个百分点；资源利用范围广：可用30%50%左右非（弱）粘接性煤；环境改善：减少NOx80%；节能：减少能耗20%；经济效益：建设成本减少16%，生产成本减少18%。JFE的福山厂No.5焦炉扩建，局部采用了该技术（2006年6月投产）。拟在新日铁大分建设新一代SCOPE21焦炉，目前正在设计论证阶段，计划2008年投产。新一代焦炉技术（SCOPE21）工业应用：对传统电弧炉的改造JFE钢铁公司对其传统电弧炉进行改造。传统的电弧炉的加废钢的方式是用一个料斗装废钢，在旋转炉顶时，每次装2-3个，如图1所示。该种方法在打开炉顶盖时的热损失高达43%。相反，改进后的电炉利用炉内余热预热废钢后进入电炉，如图2所示。该电炉从炉顶连续加料，热量损失减小14%，实现了节约能源的目的。图1传统电炉炼钢示意图图2余热废铁块连续加料电炉示意图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％的附产废渣，通过扩大钢厂内再利用和厂外利用，实现废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。国外钢铁工业节能环保发展方向4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。京滨制铁所高炉利用废塑料处理装置更高性能钢材，以减少资源和能源消耗：高强度汽车用钢；Si超过6.5%电磁钢板等；对生态环境无（少）污染钢材：无6