彭在美
我國“十三五”規劃綱要提出的9項生態(tài)環(huán)境約束性指標超額完成,例如全國地表水優(yōu)良水質(zhì)斷面比例提高到83.4%(目標為70%),劣V類(lèi)水體比例下降到0.6%(目標為5%),二氧化碳、氮氧化物、化學(xué)需氧量、氨氮排放量、單位GDP二氧化碳排放強度的下降幅度均超過(guò)既定目標。
其中,中國鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展、節能環(huán)保水平持續提升。據中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì )統計,2020年,重點(diǎn)統計鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗為545.27千克標準煤,同比下降1.18%;噸鋼耗新水同比下降4.34%;化學(xué)需氧量同比下降10.11%;二氧化硫排放量同比下降14.38%;鋼渣利用率同比提高0.98個(gè)百分點(diǎn);焦爐煤氣利用率同比提高0.08個(gè)百分點(diǎn)。
在取得巨大成就的同時(shí),“保護與發(fā)展長(cháng)期矛盾和短期問(wèn)題交織”“生態(tài)環(huán)境趨勢性壓力總體上尚未根本緩解”“污染防治攻堅戰還存在思想認識不夠深”等國內生態(tài)環(huán)境的普遍性問(wèn)題,在鋼鐵行業(yè)也不同程度地存在。企業(yè)節能減排進(jìn)度相差較大,非重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)噸鋼二氧化碳排放量比重點(diǎn)企業(yè)多出6倍,使得嚴格控制排放濃度的難度很大;鋼鐵企業(yè)超低排放改造的投入,使得環(huán)保成本大大增加;鋼鐵行業(yè)普遍側重于產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā),對節能減排的技術(shù)創(chuàng )新重視不夠、投入較少,在污染物協(xié)同控制領(lǐng)域對自主開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)的儲備依然嚴重不足;對廢棄物消納和產(chǎn)業(yè)化應用技術(shù)的開(kāi)發(fā)與配套政策支持力度不夠,以企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)研用科技創(chuàng )新體系運用效率低,評價(jià)體系不健全等,這些問(wèn)題在鋼管行業(yè)也應引起重視。
面對這些問(wèn)題,我們需要認識到,“十四五”期間,低碳發(fā)展是鋼管行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要內涵之一,穩中求進(jìn)是鋼管行業(yè)低碳發(fā)展的總基調。在不改變鋼管生產(chǎn)基本流程的前提下,低碳行動(dòng)要努力做到精準、科學(xué)。
找準鋼管行業(yè)低碳轉型發(fā)展路徑
目前,歐洲鋼企在低碳行動(dòng)方面下大本錢(qián)、花大力氣,這是一場(chǎng)全球性的綠色競賽,值得我們警覺(jué)。如瑞典H2GS公司(H2 Green Stee1)將建世界第二個(gè)非化石能源鋼廠(chǎng),計劃2024年投產(chǎn)。我們要根據本國國情,盡快確定當前低碳轉型的發(fā)展路徑。
首先,鋼管企業(yè)要加強碳減排的頂層設計。有專(zhuān)家指出,管理節能可使企業(yè)用能總量下降5%。鋼管企業(yè)在內部要設立碳減排管理部門(mén),建立能源管理網(wǎng)絡(luò ),健全規章制度,完善能源的計量?jì)x表配置,準確統計一次能源消耗(煤、電、油、氣等)、二次能源(余壓、余熱、余能)回收利用和載能工質(zhì)(焦炭、副產(chǎn)煤氣等),制訂能耗定額管理辦法,監測、控制、調整和預測企業(yè)能源利用情況,找出差距,明確發(fā)展方向,采取綜合措施確保企業(yè)碳減排目標的實(shí)現。
其次,目前在不改變鋼管生產(chǎn)基本流程的前提下,節能降耗減排的技術(shù)路徑在于挖掘重點(diǎn)工序的節能潛力。
焦化工序。煉焦生產(chǎn)能耗占焦化工序能耗的75%,其中焦炭顯熱占焦化工序能耗的35%~40%。采用干法熄焦可回收焦炭顯熱的80%,這是鋼鐵工業(yè)可回收余能所占比例最大的項目,約占可回收余能的一半。要注意到焦爐荒煤氣顯熱占煉焦生產(chǎn)余熱的30%~35%,焦爐廢氣余熱占煉焦生產(chǎn)余熱的18%~20%,要加強這兩個(gè)方面的余熱回收。
鞍鋼2018年度國家科技進(jìn)步獎一等獎項目“清潔高效煉焦技術(shù)與裝備的開(kāi)發(fā)及應用”,可降低優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源消耗和能源消耗,年經(jīng)濟效益達8575萬(wàn)元,對確保煉焦煤資源安全具有重大戰略意義。
燒結工序。燒結工序能耗中,固體燃料消耗占總能耗的75%~80%,是節能的重點(diǎn);電力消耗占13%~20%;點(diǎn)火能耗占5%~10%。
煉鐵工序。從高爐煉鐵到轉爐煉鋼,采用“一包到底”生產(chǎn)工藝,省去了混鐵爐、鑄鐵機等中間環(huán)節,實(shí)現長(cháng)流程工藝緊湊型布置,降低了大量能源消耗,減少了污染。高爐煉鐵所需能量有78%來(lái)自碳素(焦炭和煤粉),要降低燃料比,其中更主要的是降低焦炭用量,提高噴煤用量。球團代替燒結后,煉鐵工序能耗有一定幅度下降。當然,氫冶金工藝效果更佳。除了煉鐵燃料比外,風(fēng)溫對降低煉鐵工序能耗也有關(guān)鍵作用,風(fēng)溫提高100攝氏度,可降低煉鐵燃料比15千克/噸。
轉爐工序。包括鐵水預處理、轉爐冶煉、爐外精煉以及連鑄工藝。采用轉爐煤氣、蒸汽回收利用技術(shù),實(shí)現負能煉鋼。高效連鑄技術(shù)的重點(diǎn)在降低電耗。轉爐生產(chǎn)的二氧化碳排放、收集、貯存及利用,是一個(gè)需要重點(diǎn)攻關(guān)的難題。
電爐工序。電爐工序能耗包括電爐冶煉能耗、電爐冶煉電耗、電爐精煉能耗、電爐精煉電耗、連鑄能耗等。廢鋼預熱到500攝氏度~600攝氏度,可省電10%~20%;當電爐煉鋼富氧達到1標準立方米/噸的時(shí)候,可節電6千瓦時(shí)/噸;對電爐廢氣余熱回收,可節能8.7千克標準煤/噸;對電爐熔池噴碳和吹氧,可使電耗下降22%,冶煉時(shí)間縮短14%;電爐熱裝鐵水30%,可使冶煉時(shí)間縮短1/3,電耗降低90千瓦時(shí)/噸鋼~100千瓦時(shí)/噸鋼。在這里特別指出,電爐熱裝鐵水是我國電爐煉鋼工藝的一大創(chuàng )新。目前,歐洲實(shí)現碳中和目標的終極技術(shù)路線(xiàn)“綠色氫基DRI-電爐”,實(shí)質(zhì)上是我國電爐熱裝鐵水技術(shù)的發(fā)展。其中涉及的DRI技術(shù),在我國應當逐步推廣。
熱軋管工序。高效蓄熱式加熱爐技術(shù)將加熱爐燒到1100攝氏度以上,可節能30%~50%,爐子熱效率可達70%。采用連鑄坯熱送熱裝一火軋制技術(shù),將鑄坯加熱至650攝氏度~1000攝氏度時(shí)節能效果最好,與鑄坯冷裝時(shí)相比可節能35%。此時(shí),加熱爐產(chǎn)量可提高20%~30%,金屬收得率可提高0.5%~1.0%,縮短生產(chǎn)周期80%以上,提高成材率0.5%~1.5%。采用在線(xiàn)熱處理技術(shù),可節能1.17×106~1.25×106千焦/噸,降低生產(chǎn)費用25%。
焊接鋼管工序。焊接鋼管工序的電耗主要產(chǎn)生于將板帶冷壓成型的電機驅動(dòng)功率消耗和焊接過(guò)程的電能消耗。其中,埋弧焊管成型工序包括螺旋或直縫機械模壓成型和機械擴徑工序,其焊接工序為埋弧焊接,要消耗焊條。高頻焊管成型工序為輥式連續成型,高頻焊接工序為高頻感應焊接或高頻接觸焊接方式,其中,接觸焊接方式比感應焊接方式要節電30%左右,高頻焊接方式是壓力熔融型,不需要焊條。
落實(shí)低碳措施要細化到
鋼管產(chǎn)品的生態(tài)評級
目前,國內各個(gè)行業(yè)都要推進(jìn)能源革命和發(fā)展轉型,企業(yè)競爭形勢和業(yè)態(tài)會(huì )發(fā)生很大變化,企業(yè)全生命周期、全生產(chǎn)鏈都要達到低碳化要求。產(chǎn)品和原材料低碳化的程度和含碳量,會(huì )成為和產(chǎn)品價(jià)格、質(zhì)量、服務(wù)一樣的重要競爭要素。低碳措施必然會(huì )細化到企業(yè)產(chǎn)品上。
這方面,國外如法國已經(jīng)推出產(chǎn)品生態(tài)評分,評分要印刷在產(chǎn)品外包裝上。如對食品進(jìn)行生態(tài)評分,考慮的因素包括產(chǎn)品是否擁有其他環(huán)?;蛏鷳B(tài)標簽、原材料種植或養殖方式、出產(chǎn)國的環(huán)保政策、原材料的季節性、包裝的可回收性、物種多樣性效應等,然后按百分制打出分數,據此給予產(chǎn)品標簽,每20分為一檔。例如,著(zhù)名的Nute11a牌巧克力榛子醬的評分為41分,被評為C檔。這是因為其原料中,榛子來(lái)自拉丁美洲,糖來(lái)自巴西,可可來(lái)自西非,這些原料在運輸過(guò)程中產(chǎn)生大量污染,是減分項;它的可回收玻璃瓶包裝,以及原材料中的棕櫚油被認為是環(huán)保原料,成為加分項。據此,消費者可參考不同級別標簽,選購更有利于環(huán)保的商品。
這一做法給予我們啟示。我國有關(guān)環(huán)保規章制度涉及的評級或評標都是針對企業(yè)而言,與該企業(yè)的產(chǎn)品沒(méi)有掛鉤。這顯然是不合理的,也無(wú)助于落實(shí)低碳減排政策。筆者認為,鋼管產(chǎn)品的技術(shù)規格、性能參數等是其“身份證”,低碳減排的各項指標是其“健康碼”,只有“健康碼”是綠色的,產(chǎn)品才具備市場(chǎng)準入資格。
截至2020年底,全國共有229家企業(yè)的6.2億噸左右粗鋼產(chǎn)能(重點(diǎn)區域165家企業(yè)5.2億噸左右粗鋼產(chǎn)能)已完成或正在實(shí)施超低排放改造。其中,重點(diǎn)區域共103家鋼鐵企業(yè)約3.2億噸粗鋼產(chǎn)能正在開(kāi)展超低排放改造評估監測工作。筆者建議,對于通過(guò)全工序超低排放評估監測的鋼企,不僅要向企業(yè)發(fā)放綠色評級證明,而且要向其鋼鐵產(chǎn)品發(fā)放“綠色評級標簽”,從而有利于國內外下游用戶(hù)優(yōu)先選用其產(chǎn)品,從而對其他鋼企實(shí)施超低排放改造起到正向引導和促進(jìn)作用。
對鋼鐵產(chǎn)品包括鋼管產(chǎn)品實(shí)施生態(tài)評級,將是適應國際規則和國際標準的競爭所必備的綠色標簽。歐盟和美國都在醞釀對進(jìn)口產(chǎn)品征收碳邊境調節稅,這也倒逼我們努力打造低碳、綠色、高質(zhì)量產(chǎn)品的核心競爭力。

《中國冶金報》(2021年4月21日 02版二版)