钢铁行业减缓技术需求评估报告

钢铁行业减缓技术需求评估报告冶金工业规划研究院ChinaMetallurgicalIndustryPlanningandResearchInstitute2016年4月内部资料注意保密I执行摘要A.行业描述：发展现状与趋势、能源与碳排放现状与未来趋势我国是世界最大的钢铁生产消费国，我国钢铁产业依靠规模增长和质量提升的双轮驱动，满足了建筑、机械、能源、汽车等行业的发展，产业素质显著提高，国际地位大幅提升，已形成了具有一定比较优势的竞争力，在我国新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化和绿色化进程中，以及建设制造强国和开展国际产能合作中发挥着重要的支撑作用。同时，我国钢铁产业也存在产能过剩矛盾突出、企业经营困难、环境治理严格约束和国际竞争加剧等风险挑战。钢铁工业是能源资源消耗密集型产业。按国家统计局口径，2014年黑色金属冶炼及压延能耗量达到67009万吨标准煤，占全国能源消耗比重为15.73%。据统计，中国钢铁工业耗能量占全国总用能量的12%左右，二氧化碳排放量约占全球钢铁行业碳排放的51%，占全国二氧化碳排放总量的15%左右，仅次于电力和水泥行业，在所有工业行业中局第三位。国内外节能低碳发展政策的趋紧将对以碳冶金为特征的钢铁工业产生深远影响。对于世界钢铁工业来说，提高能效水平是近期钢铁工业低碳发展的重点，《中国国家自主贡献》中也提出通过节能提高能效，有效控制钢铁等重点行业排放。从未来发展形势来看，能源结构低碳化的钢铁工业转型已成必然趋势，《巴黎协定》指出本世纪下半叶实现温室气体净零排放，意味着缔约国在温室气体减排问题上已达成政治共识，绿色低碳将成为能源发展的主要方向，钢铁工业也将因此产生革命性变化。随着废钢资源量的不断累积及电力价格的合理化，具有明显低碳环保优势的电炉短流程炼钢工艺将在包括中国在内的世界各II钢铁生产国家得到快速发展，同时，突破性低碳冶炼技术及碳捕获与封存技术的工业化应用也将大幅削减二氧化碳排放。B．国家十三五及碳排放峰值目标背景下行业的地位、未来发展趋势与重点领域钢铁工业是我国国民经济的支柱性产业，是关系国计民生的基础性行业，在我国工业现代化进程中发挥了不可替代的作用。钢铁工业作为一个原材料的生产和加工部门，处于工业产业链的中间位置，包括采矿、选矿、烧结（球团）、焦化、炼铁、炼钢、轧钢、金属制品及辅料等生产工序，它的发展与国家的基础建设以及工业发展的速度关联性很强。结合国家十三五规范方案及碳排放峰值目标背景下，未来一个阶段，钢铁行业将坚持结构调整、创新驱动、绿色发展、质量为先、协调发展的原则，将以全面提高钢铁工业综合竞争力为目标，以化解过剩产能为主攻方向，以促进创新发展为主题，以推动智能制造为重点，以坚持绿色发展为底线，着重推动钢铁工业结构性改革，提高我国钢铁工业的发展质量。主要发展重点包括：化解过剩产能、提升创新能力、实施智能制造、提高有效供给能力、促进区域布局协调发展、推动绿色发展、引导兼并重组、深化国际化发展、增强资源保障能力以及营造公平竞争等方面。在推动绿色发展方面，实现工艺及能源结构优化、提高能源效率、强化能源精细化管理是钢铁工业发展的重点。从生产工艺流程来看，炼铁、焦化、烧结球团生产工序中大量的碳素以煤、焦炭等固体燃料形式进入，CO2排放占80%以上，是钢铁行业碳排放的主要工序，也是钢铁工业各生产工序中应优先发展的领域。IIIC.支持行业发展转型的关键性支撑技术识别（长名单）与基于指标的评估报告结合减缓技术筛选原则、行业发展趋势，通过专家咨询等方式，对技术清单进行了修改、完善和补充，最终筛选确定出17项钢铁行业减缓技术，技术清单如下表所示：钢铁行业减缓技术清单部门序号技术名称焦化1烟道气煤调湿技术2SCOPE21炼焦技术3上升管余热回收技术4负压脱苯（负压蒸氨）技术5废塑料（废橡胶）配煤技术6利用荒煤气（或焦炉煤气）和烟道气生产乙醇或甲醇技术烧结7烧结烟气循环技术炼铁8直接还原炼铁技术9熔融还原炼铁技术10高炉喷吹废塑料技术11炉顶煤气循环下全氧高炉技术炼钢轧钢12全废钢冶炼电炉高分子喷吹技术13干式机械真空泵组及其成套技术14薄带铸轧技术综合15低热值燃气-蒸汽联合循环发电技术（150MW级）16低温余热发电技术17压缩机控制系统节能技术在初步识别钢铁行业减缓技术的基础上，选取减排成本曲线法和AHP层次分析法，定性和定量相结合，分析技术对减缓的贡献，实施的经济含义以及对我国钢铁行业可持续发展的意义，以指导后续的减缓技术优先排序。IV钢铁行业减缓技术（减排成本曲线）序号减排项目单位削减费用（元/tCO2）AHP层次分析法综合评分1低热值燃气-蒸汽联合循环发电技术（150MW级）-1730872压缩机控制系统节能技术-509773低温余热发电技术-505774薄带铸轧技术-377735烟道气煤调湿技术-285786负压脱苯（负压蒸氨）技术-167767利用烟道气生产乙醇或甲醇技术-166608熔融还原炼铁技术（包括COREX、FINEX技术）-61899上升管余热回收技术-268910烧结烟气循环技术-139011全废钢冶炼电炉高分子喷吹技术67212直接还原炼铁技术（ITmk3炼铁技术）118413废塑料（废橡胶）配煤技术306514炉顶煤气循环下全氧高炉技术597915高炉喷吹废塑料技术658716干式机械真空泵组及其成套技术2357917SCOPE21炼焦技术37676D.评估以后筛选的优先减缓技术及描述通过减缓技术定量与定性分析，综合比选，初步选择4项技术作为钢铁行业优先减缓技术。钢铁行业优先减缓技术清单序号技术名称减排成本曲线AHP层次分析法1燃气蒸汽联合循环发电技术（150MW级）-1730872烟道气煤调湿技术-285783熔融还原炼铁技术（包括COREX、FINEX技术）-61894烧结烟气循环利用技术-1390VE.优先减缓技术的差距及缩小差距以后的收益技术差距分析包括两个方面：一是一般性技术差距，指优先减缓技术在能效、减排潜力、发展阶段等方面的指标与国外最佳实践水平的差距。其中：从发展阶段来看，烟道气煤调湿技术与国际先进水平差一到二代；宝钢自主开发的烧结烟气循环利用技术成熟度和稳定性等均有待提高；熔融还原炼铁技术国内研发仍处于起步阶段；150MW级低热值燃气蒸汽联合循环发电技术国内尚未研发。在能效及减排方面来看，烟道气煤调湿技术单位产品能耗及污染物排放水平高于国际先进水平20～30%；烧结烟气循环利用技术国内外水平基本相当。二是核心技术差距，指国内外知识产权数量、国内知识产权实际拥有率和国内知识产权质量等方面分析国内外技术知识产权差异，其中：150MW级低热值燃气蒸汽联合循环发电技术核心部分国内尚未掌握，目前知识产权主要掌握在日本三菱重工及美国GE公司；烧结烟气循环利用技术国际技术知识产权主要掌握在西门子、奥钢联、新日铁等生产商手中，国内宝钢已申报专利33项，技术秘密4项，数量并不算少，但是在质量与稳定性方面与国外先进水平相比仍存在差距；熔融还原炼铁技术国际技术知识产权主要掌握在奥钢联、韩国浦项等技术的研发及生产商手中，国内针对熔融还原炼铁技术的研究仍处于对国外技术的消耗吸收及适应性改造方面，尚没有具有自主知识产权、适宜中国资源和技术条件的熔融还原炼铁技术；烟道气煤调湿技术国际技术知识产权主要掌握在新日铁和JFE，国内技术知识产权应用数量和拥有方并不少，但从实际应用质量来看，与国外技术相比仍存在一定差距，表现在烟道气热效率低、运行费用高、荒煤气粉尘含量控制不良等方面。VI通过优先减缓技术引进、消化、吸收、创新，预计到2030年可实现节能量481万吨标准煤，二氧化碳减排量1193万吨，4项减缓技术收益主要体现在下表：优先减缓技术主要收益体现单项技术减缓效应的初步评估投入产出预测节能量（万tce）减排量（万tCO2）烟道气煤调湿技术炼焦煤料水分下降4个百分点时，可节省炼焦耗热量220-248MJ/t（干煤），相当于节约标煤7.5-8kg/t（干煤）。预计到2030年，可实现新增煤调湿装置约80套，每套处理能力在180-350t/h之间，相当于调湿煤约1.4亿吨，年节约焦炉加热用焦炉煤气14.6-17亿立方米，减少蒸氨废水外排约450万吨。90130烧结烟气循环技术国外开发应用的多种烟气循环烧结工艺（如EOS工艺、LEEP工艺、Eposint工艺等）可使烧结生产的各种污染物排放减少45%～80%，降低固体燃耗2～5kg/t或降低工序能耗5%以上。预计到2030年，按年烧结矿产量10亿吨，普及率约40%，实际普及产量4亿吨，年减少固体燃耗（焦粉）140万吨。136401熔融还原技术在FINEX的煤气处理系统中，增加了CO2脱除装置，用成熟的变压吸附法脱除煤气中的CO2。脱除CO2以后的煤气，作为还原剂用于流态化床反应器，提高了铁矿粉的还原效率，使FINEX的燃料消耗下降。预计到2030年，实现新增年产150万吨FINEX熔融还原装置10套，吨铁焦煤消耗量减少100kg。146429低热值燃气-蒸汽联合循环发电技术与常规中温中压发电机组相比，发电热效率40~45%，提高近一倍，同时可节水40%~50%。预计到2030年，新增150MW级CCPP发电装机规模900MW，年增加发电量31亿kWh,年减少新水消耗量8.721亿立方米。109233合计4811193VIIF.优先减缓技术开发与转让的障碍综上先进减缓技术案例，从技术供方和技术受方障碍分析，钢铁行业先进减缓技术在应用引进过程中存在的障碍主要包括以下几方面：优先减缓技术障碍分析序号障碍煤调湿熔融还原炼铁烧结烟气循环利用燃气-蒸汽联合循环发电（150MW）一来自技术供方的障碍1政治障碍√√2技术封锁√3不当的知识产权保护√√二来自技术受方的障碍1技术基础设施和技术吸收能力薄弱√√√√2人力资源缺乏√3资金缺乏√√√4.市场需求不足√5宣传推广力度不够√6缺乏激励机制√G.政策建议结合本课题研究目标和重点，报告提出以下几方面政策建议：一是发挥政府间作用，加快推进先进减缓技术的引进；二是加强国内消化、吸收及自主创新能力；三是发挥“绿色信贷”的绿色金融体制在技术引进过程中的作用；四是对于先进减缓技术政府应给予给多支持与扶持；五是重视中介机构在技术转让和融资方面的重要作用。目录1.钢铁行业发展基本概况..........................................................................11.1钢铁行业发展现状.............................................................................11.2行业能源消耗与碳排放现状.............................................................31.3行业污染物排放状况.........................................................................81.4行业技术应用状况...........................................................................121.5国家十三五发展转型与碳排放峰值目标下的形势、挑战与未来趋势.................................................................................................121.6国家、地区、地方利益相关者分析...............................................172．气候变化背景下钢铁行业优先发展领域..........................................182.1部门在国家最新发展战略中的相对位置.................................