我国钢铁工业节能减排发展方向分析

         内容提示：经测算，按照目前已经成熟的工艺技术水平，年产1000 万t 规模钢铁企业余热余能回收发电量可达到41. 61 亿kWh 。若进一步挖掘钢铁企业余热余能发电的潜力，通过新工艺技术的开发应用，可以回收利用球团、烧结矿、焦炉荒煤气、冶金渣、低温烟气等的余热进行发电，则建设钢电联产企业，实现用电完全自给甚至外供将会成为现实。

         1 钢铁节能装备技术、工艺技术、管理技术创新

         2012-2016年中国钢铁物流市场研究与投资前景预测报告

         钢铁企业的生产过程实质上是物质、能量及相关信息的流动、演变过程，其动态运行过程的物理本质是: 物质流( 主要是铁素流) 在能量流( 主要是碳素流) 的驱动下，按设定的“程序”，沿着特定的“流程网络”作动态－ 有序运行，是铁素物质流和碳素能量流在全流程范围内形态演变的持续表征。这就需要人们以铁素物质流同样的重视程度深层次研究能量流的高效转换和全价值开发。

         钢铁制造流程是开放的、非平衡的、不可逆的耗散过程。钢铁流程的特点是铁素流为增值过程、能量流为耗散过程。下一步节能工作的重点在于通过装备技术、工艺技术、管理技术创新来抑制和减少能量的贬值与耗散，要追求以提升系统能效为目标的“动态有序、连续紧凑、高效转化、耦合匹配”的新流程技术集成，以实现能量流耗散最小化和效率最大化。

         因此，要通过对组成流程的“三传一反”装置高效化来实现工序功能的解析优化; 要通过降低流程过程裕度及采用界面技术的协同优化，实现系统能效提升; 要通过能源介质及物质流和工序之间的耦合匹配、集成重构、网络优化，来实现集成能效提升。

         2 开发钢铁企业分布式发电高效运行模式

         对余热余能的利用，主要有两种方式，一是热利用，二是动力利用。对于热利用，已经基本得到了较好的开发，但由于钢铁流程中热量总体过剩，并且拓展热利用的途径非常有限，因此需要考虑动力利用，若将其转化为电能，则可扩大其利用途径。余热余能中，煤气具有较高的火用值，可作为发电的理想燃料，可采用CCPP 自发电或与电力部分合作追求规模发电效益。除煤气以外，其他余热资源温度超过700℃的占71. 8%，具有较高的火用值，因此这部分余热资源从质量上来讲，具有发电的可行性。改变将余热余能低效回收转化为低品质蒸汽、热水等低火用值工质且不易集中高效和匹配耦合使用的回收方式，通过建设分布式电站，将不同种类余热余能转化为统一形式的高能级的电能，就近回收、就近输送、就近使用，余热余能转化效率高、输送效率高、使用效率高。

         经测算，按照目前已经成熟的工艺技术水平，年产1000 万t 规模钢铁企业余热余能回收发电量可达到41. 61 亿kWh 。若进一步挖掘钢铁企业余热余能发电的潜力，通过新工艺技术的开发应用，可以回收利用球团、烧结矿、焦炉荒煤气、冶金渣、低温烟气等的余热进行发电，则建设钢电联产企业，实现用电完全自给甚至外供将会成为现实。

         钢铁企业集成分布式电站资源，要进一步与企业内部供配电优化、无功调相、区域孤网运行、峰谷用电调节等协同起来，构建以分布式电站为重要组成部分的钢铁企业内部供、配、用电智能电力系统，实现企业能源高效转化、降本增效的目标。

         3 清洁高效钢铁产品开发

         今后较长一段时期内，与其它材料相比，钢铁材料无论是在其性能还是回收利用率等方面，仍然具有不可替代的优势，钢铁产品仍然是社会发展所必选和优选的材料。循环经济型社会需要钢铁企业提供更多的“绿色钢材”，就是要以最少的消耗实现材料的功能; 在满足材料功能的前提下，通过生产清洁、长寿、高效的钢铁产品减轻社会环境负荷。

         要发展高强、高韧性钢材，做到用材减量化，消耗减量化。如: Ⅲ级( 400MPa) 及以上级别热轧带肋钢筋、各类用途的高强度钢板、H型钢等; 高强型钢Q420B 代替现有Q235 ～ Q345型钢，能有效节约钢材6% ～ 8%，采用Q460B可节约钢材10%; 抗硫化氢、抗二氧化碳腐蚀的油井管和管线钢板、耐大气腐蚀钢板和型钢、耐火钢等长寿命周期产品等。

         4 构造产业集群，拓展钢铁企业流程价值
钢铁企业作为典型的流程产业，存在流程功能多样性、目标多样性、价值多样性的特点，要充分发掘钢铁流程优势，在装备技术、流程技术、管理技术上开发能源转换功能、废弃物处理消纳和再资源化功能，提升企业综合价值，使钢铁企业融入循环经济社会。

         要以工业生态学的理论，开发物质、能源、水资源生态工业链，构建以钢铁企业为核心，其他企业( 如机械、建材、电子、医药、化工) 紧密联系的钢铁生态工业园，形成互利共生的产业集群( 图5) ，使园区内物质和能量得到最优化利用。

         4 结论( 1) 我国钢铁工业虽然取得了节能减排的巨大进步，但潜力依然很大，这需要深入研究、利用钢铁流程自身的工艺特点和优势，从能量流网络优化的新角度深入挖掘节能潜力。

         ( 2) 我国钢铁工业节能减排发展方向包括:装备技术、工艺技术、管理技术创新; 开发钢铁企业分布式发电高效运行模式; 开发清洁高效钢铁产品; 构造产业集群，拓展钢铁企业流程价值等。

         ( 3) 钢铁企业应发挥钢铁流程产业的功能多样性、目标多样性、价值多样性的优势，依托装备技术、工艺技术、管理技术创新，大力实施节能减排，打造企业核心竞争力并培育我国钢铁企业新优势。

         ( 4) 处在转型发展中的中国钢铁企业，要重新审视钢铁流程的功能和价值定位及巨大潜力，靠差异化产品、技术、装备及管理创新构筑新的竞争力，实现与社会的协同发展。