中国钢铁企业发展循环经济研究与实践.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流中国钢铁企业发展循环经济研究与实践.精品文档.中国钢铁企业发展循环经济研究与实践2011-09-20 08:41:56 钢铁工业作为我国新型工业化进程中的基础产业和支柱产业，近20年的高速发展对我国国民经济发展起到了重要的支撑作用。1990年2000年的10年间，我国钢铁工业通过发展六项关键共性技术，即连铸技术、高炉喷煤技术、高炉长寿技术、棒、线材连轧技术、流程工序结构调整综合节能技术和转炉溅渣护炉技术来调整流程结构，使能源利用效率提高了34%。自21世纪以来，各种节能技术，如干熄焦（CDQ）、高炉煤气余压发电（TRT）、高炉干法除尘、转炉干法除尘、副产煤气发电、余热回收等已广泛应用于钢铁企业。 环境保护方面，重点钢铁企业污染稳定控制且治理水平有所提高。目前，我国钢铁工业能源消耗约占全国能源消耗的11%13%，废水排放量约占工业废水排放量的3%。尽管如此，我国钢铁工业依未摆脱粗放型的发展模式，仍面临资源匮乏、产业集中度低、落后产能比例大、能源效率低、回收率低、污染严重等问题。发展循环经济是钢铁企业实现可持续发展的必由之路。钢铁企业急需建立新的发展模式以增强竞争力，实现可持续发展。截至2009年，我国已有9家钢铁企业成为循环经济试点企业，分别是济钢、莱钢、鞍钢、攀钢、宝钢、太钢、马钢、三钢和重钢。 积极利用发展循环经济的优势 我国钢铁工业具有以下特点：一是转炉钢比超过80%。在过去的15年中，电炉钢比约为10%20%。电炉钢比例低是造成我国钢铁工业能耗高、污染大的主要原因之一。二是我国钢铁工业的一次能源以煤炭为主，约占能源消耗总量的70%。我国以煤为主的能源结构与其他能源种类相比，利用过程中的能源效率较低、污染排放严重，特别是粉尘和SO2污染严重。 发展循环经济的优势。钢铁是最易回收的材料，比纸、塑料、玻璃和铝等材料回收量的总和还要多。由于钢铁工业是典型的流程工业，循环经济在某些方面适用于钢铁工业。一是钢铁工业是资源、能源密集型工业，包括大量的产品生产和原燃料输入。钢铁产品的制造流程包括复杂的流程结构和工序间的相互作用，如大量的能源、物质转换。同时，生产流程中有污染和能源放散，对环境具有很大影响。先进钢铁联合企业每生产1吨钢需要消耗18GJ20GJ能量、1.50t1.60t铁矿石、3t8t新水，排放2t多废气（包括CO、CO2、SO2、NOx等）、放散大量二次能源（如余热、余压），排放废渣、尘、泥和其他污染。钢铁生产过程实际上是铁素物质流（如矿石、烧结矿、铁水、钢水、铸坯等）在碳素能量流的驱动和作用下实现化学、物理转换的过程。钢铁企业易于同其他行业和社会生产在物质和能量上形成循环经济，如建筑行业、电力行业、化工行业，并可以发挥相互利用资源、能源、副产品的优势（见图1）。 钢铁行业和其他行业间可以形成以下三种类型的链接。一是互相提供能源，钢铁生产流程中回收的焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等低尘、低硫清洁能源，是化工、石化和电力行业极好的燃料或煤气原料。二是互相提供资源，如冶金渣可作为廉价建筑原料用于生产水泥、混凝土，同时废塑料、轮胎等社会废弃物可以作为钢铁生产过程中的燃料或还原剂。三是作为原料促进新产业发展，如在21世纪，钢铁企业焦炉煤气中可以提取H2提供给石化企业或用于燃料电池产品。 积极拓展新功能。传统的钢铁企业只是生产钢铁产品。未来的钢铁企业，特别是钢铁联合企业应该从一个功能拓展到三个功能：一是钢铁产品制造功能，二是能源转换功能，三是社会部分大宗废弃物的处理、消纳功能。发展三个功能是钢铁企业实现循环经济的有效途径。为了实现环境友好和循环经济目标，钢铁企业应发展这三大功能并与电力、建筑、石化行业等形成工业生态链。 能源转换和废弃物处理水平不断提高 钢铁生产的高温物料流程包括焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢5个升温期，相应形成焦炭、烧结矿、铁水、钢水、钢坯等5个中高温平台，在每个高温平台后又各自有一个降温过程，形成5个降温期，因此，有大量的余能可以回收。 不断拓展能源转换功能。为了充分利用余热、废热，钢铁企业需要发展并广泛应用许多技术。以济钢为例，自2000年起已逐步采用高压CDQ、TRT、高炉干法除尘、转炉干法除尘、燃气蒸汽联合循环装置（CCPP）、煤调湿和烧结余热回收等技术。目前大部分节能技术在国内得到发展和集成。 另外，关于钢铁行业节能的两个国家标准粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额和焦化生产主要工序单位产品能源消耗限额已颁布并于2008年6月开始执行，其确定了三种类型标准，一是现有设备，二是新建设备，三是国家先进水平；对于个别主要工序二次能源回收先进水平也有所规定。这些国家标准的主要作用是淘汰落后的技术和设备，提高钢铁企业能源利用水平。 目前我国钢铁企业CDQ设备比例已从2000年的20%提高到2009年70%，截至2010年，已有112套CDQ设备投入使用；所有2000m3以上的高炉和95%1000m3以上的高炉已上TRT；其他节能技术已在钢铁企业广泛应用，并已取得一定的节能效果。 废弃物消纳、处理和再资源化利用。太钢2007年建成年处理量1500万吨的城市污水处理能力，济钢2004年建成260万吨/年城市污水处理能力，利用先进的废水处理技术来处理社会废水，处理后的废水用于钢铁生产，减少新水消耗；从2000年到2009年，吨钢新水消耗降低了68%。 炉渣回收方面，宝钢、济钢、太钢等40多家钢铁企业建设了高炉渣微粉生产线，年生产能力达到4500万吨。 工业制氢目前是以天然气、石油和煤为原料，在高温下使之与水蒸气反应或用部分氧化法制得。而钢铁企业（或炼焦厂）产生的副产焦炉煤气含有50%60%的H2（单质氢形式存在），是非常好的制氢原料气。采用焦炉煤气制氢，只须按现有煤气处理工艺将其中的有害杂质去除，即可通过变压吸附技术提取出高纯度（99.99%）的氢气。宝钢拥有国内最大规模的焦炉煤气变压吸附制氢装置，所生产的氢气部分供给社会，未来还将供给燃料电池汽车使用。这对今后大规模开发焦炉煤气制氢技术，发展循环经济奠定了良好的基础，对于促进钢铁工业生态化转型具有重要的意义。 废塑料处理方面，宝钢和首钢从2001年开始进行高炉喷吹废塑料，利用焦化工序处理废塑料，并进行了一些工业实验。但是，我国在大规模推广废塑料回收利用技术时遇到了困难。首先是废塑料来源，目前我国的垃圾分类回收制度很不完善，没有专门的废塑料收集系统，企业很难得到稳定的废塑料供应；其次是成本问题，如果没有相应的法律和政策扶持，钢铁企业很难承受废塑料回收的巨额投资和高昂的操作成本。 钢铁企业将成为工业生态链核心 未来循环经济社会中主要有两种类型钢铁企业，都市周边型钢厂和港口工业生态带型钢厂。 都市周边型钢厂。我国26个省会城市有钢铁厂，是集中生产、消费和废弃处理的地区。这种类型的钢铁企业必须是环境友好的，否则将被迫迁移。另外，未来废钢、废塑料、废水和其他城市废弃物将由钢铁企业有效回收和利用，同时，钢铁企业向社会提供热水、副产煤气甚至电力。因此，许多都市周边型钢厂在循环经济社会中具有具有很大的发展潜力。 港口工业生态带型钢厂。2010年我国铁矿石进口量已达6.18亿吨。位于港口附近的大型钢铁联合企业的发展将引领港口城市的基础设施建设，逐步成为工业生态带。进入新世纪以后，国家提出建立沿海钢铁生产基地计划。在这类工业生态园中，将有效利用资源、能源和资金，降低单位产品环境负荷；利用物流、原料、资金、技术和专业优势，建立以大型钢铁联合企业为核心的电力、水泥、石化行业和社会工业生态园，扩展各自的制造和管理链。 作为新一代钢铁企业，京唐钢铁公司成为建立循环经济工业生态链的典范，每年消耗1350万吨铁矿石、630万吨煤炭，生产900万吨粗钢，同时，利用约100万吨社会废钢并生产400万吨矿渣水泥，具备4×12500吨/天的海水淡化能力并能生产1800吨新水，约占京唐钢铁新水消耗的50%。未来，该公司每年将回收利用14万吨社会废塑料，并向石化企业提供6.6亿立方米氢气。