四川省钢铁行业能耗现状及绿色发展潜力研究

江秀龙，马德武，蒲 灵，李思锐

(1.绵阳市环境保护信息与宣传教育中心，四川 绵阳 621000；2.四川省工业环境监测研究院，四川 成都 610041)

1 引言

2016年7月，工业和信息化部发布了《工业绿色发展规划(2016-2020年)》(工信部规〔2016〕225号)，肯定了“十二五”时期工业领域节能减排的成效，同时也指出“十三五”时期将是实现工业绿色发展的攻坚阶段。我国工业总体上尚未摆脱高投入、高消耗、高排放的发展方式，资源能源消耗量大，生态环境问题比较突出，形势依然十分严峻，迫切需要加快构建科技含量高、资源消耗低、环境污染少的绿色制造体系。加快推进工业绿色发展，也是推进供给侧结构性改革、促进工业稳增长调结构的重要举措，有利于推进节能降耗、实现降本增效，有利于增加绿色产品和服务有效供给、补齐绿色发展短板。

钢铁行业是重要的高耗能的行业。据统计，世界钢铁工业能源消耗占世界总能耗的10%。中国钢铁工业能源消耗占全国能耗总量的9.15%～10.55%[1-2]。钢铁工业是碳减排的重点行业，约占全球二氧化碳排放量的7%，而中国钢铁行业二氧化碳排放量约占全国的15%[3]。钢铁行业作为能耗大户，其能耗水平直接影响工业经济的能源消耗。同时，随着技术进步，钢铁行业的节能潜力巨大。

2 四川省钢铁行业能耗现状

2.1 四川省钢铁行业发展现状

四川省具有丰富的钒钛磁铁矿资源，储量和远景资源总量为90.6亿吨，在全国属于继鞍本之后的第二大矿区。四川省的钢铁工业起步早，特别是经过建国60年来的发展，取得了显著成绩。经过多年发展，培育了“一大四骨干”企业，形成了以高速铁路用钢轨为代表的铁道和大型材系列，以家电板、汽车大梁板、石油管线钢为代表的板材系列，以及棒线材和特殊钢系列等4大标志性产品。其中，高技术含量、高附加值的钢材产品占全省钢材产量的46%。

虽然四川省钢铁行业的发展取得了一定成就，但在全国范围来看，并不领先。如图1所示，2015年产量排名前五的分别为河北省、江苏省、辽宁省、山东省和山西省，产量占比分别为23%、12%、8%、8%和5%，合计占比达56%。而四川省钢铁企业累计生产生铁1747.4万吨，粗钢2110.4万吨，钢材2702.5万吨，占比仅为2.6%。从开工率上看，2015年全省钢铁企业开工率不足，平均仅为77%，远低于全国平均水平83%。从企业分布来看，年产能超过百万吨钢的大企业的开工率为79%远高于小企业的61%。可见大型钢铁企业的市场竞争力更强，抵御风险的能力越高。

2.2 四川省钢铁行业能耗水平分析

根据全省46家钢铁企业实际能耗水平统计，全省钢铁企业现有能耗平均水平见表1。从表1可以看出，现有焦化、烧结、球团、高炉、转炉及电炉与《粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额》(GB21256-2013)、《电弧炉冶炼单位产品能源消耗限额》(GB 32050-2015)、《焦炭单位产品能源消耗限额》(GB 21342-2013)对标可以看出，在不考虑四川省钒钛磁铁矿影响的情况下，现有钢铁企业各工序单位产品能耗均优于标准的限定值。虽其能耗水平能达到相应标准限值要求，但与标准确定的先进值比，差距明显，其中焦化工序高了1.68 kgce/t、烧结工序高了1.74 kgce/t、球团工序高了15.18 kgce/t、高炉工序高了62.58 kgce/t、转炉工序高了16.24 kgce/t。

3 四川省钢铁行业节能技术简介

3.1 四川省电炉炼钢企业节能技术简介

目前，电炉炼钢节能技术主要有优化供电技术和电炉烟气余热回收利用除尘技术。电炉优化供电技术可平均节电10～30 kW·h/t钢，炼钢生产效率可提高5%左右；电炉烟气余热回收利用除尘技术可回收蒸汽120 kg/t钢。

四川省所有电炉炼钢企业均未采取电炉烟气余热回收利用除尘技术，部分企业未采取电炉优化供电技术，可见，各企业节能潜力巨大，绿色发展空间较大。

3.2 焦化工序节能技术简介

目前，焦化工序节能技术主要有煤调湿技术(CMC)[4]、捣固炼焦技术[5]、干熄焦技术[6]。据了解，煤调湿技术(CMC)可降低炼焦耗热量约5%，可平均节电10～30 kW·h/t钢，炼钢生产效率可提高5%左右，节约焦炉加热煤气；采用捣固炼焦可以多用15%～20%的弱黏结煤；高温高压干熄焦技术每吨干熄焦净回收能量35～45 kgce。

四川省现有焦化企业(工序)中，捣固炼焦技术与干熄焦技术使用较普及，煤调湿技术(CMC)仅有少量钢铁联合企业的焦化工序中使用，独立焦化企业均未使用，可见，我省焦化企业(工序)下一步可逐步采取以上节能措施，进一步降低工序能耗，实现焦化企业(工序)绿色发展。

3.3 烧结工序节能技术简介

目前，烧结工序节能技术主要有小球烧结工艺、降低烧结漏风率技术、低温烧结工艺、厚料层烧结技术及烧结余热回收利用技术。据了解，小球烧结工艺烧结技术可使固体燃耗由51 kg/t下降到46 kg/t，固体燃耗下降约10%；降低烧结漏风率技术可使每吨烧结矿电耗降低1.85 kW·h(0.227 kgce)(每降低10%漏风率)；低温烧结工艺可降低固体燃料消耗5.8 kg/t；厚料层烧结技术可在烧结料层每提高10 mm，燃耗可降低l～3 kg/t；烧结余热回收利用技术(发电)可降低综合能耗8 kgce/t钢。

四川省现有烧结企业(工序)中，降低烧结漏风率技术、厚料层烧结技术及烧结余热回收利用技术较普及，小球烧结工艺、低温烧结工艺仅有少量企业使用，可见，全省烧结企业(工序)下一步可逐步采取以上节能措施，进一步降低工序能耗，实现烧结企业(工序)绿色发展。

3.4 球团工序节能技术简介

目前，球团工序节能技术主要有球团废热循环利用技术、链篦机-回转窑球团生产技术。据了解，链篦机-回转窑球团生产中，采用废热循环利用技术可以降低燃料消耗，平均每吨球团矿可以降低3 kgce。

四川省现有球团企业中，球团废热循环利用技术较普及，链篦机-回转窑球团生产技术还未普及使用。可见，我省球团企业下一步可逐步采取以上节能措施，进一步降低工序能耗，实现球团企业(工序)绿色发展。

3.5 炼铁工序节能技术简介

目前，炼铁工序节能技术主要有高炉浓相高效喷煤技术、高炉脱湿鼓风技术、干式余压发电技术、高炉热风炉双预热技术、高炉煤气汽动鼓风技术、高炉炼铁精料技术、高炉喷吹焦炉煤气技术等。据了解，使用高炉浓相高效喷煤技术，可降低炼铁系统能耗80～100 kgce/t；使用高炉脱湿鼓风技术，风中湿度每减少1g/m3，焦比降低约0.6～0.8 kg/t；干式余压发电技术可降低炼铁工序能耗11～18 kgce/t；使用高炉热风炉双预热技术，热风温度每提高100 ℃可降低焦比约20 kg/t，同时可增产3%～5%；高炉煤气汽动鼓风技术增加富余高炉煤气利用量1.15亿m3，同时实现了热电联产，相当于新增节约标煤量7.54万吨；高炉炼铁精料技术，当入炉矿品位升高1%时，炼铁焦比下降1%～1.5%，高炉产量提高1.5%～2.5%，吨铁渣量减少约20 kg。

四川省现有炼铁企业中，干式余压发电技术、高炉热风炉双预热技术较普及，高炉浓相高效喷煤技术、高炉脱湿鼓风技术、高炉煤气汽动鼓风技术、高炉炼铁精料技术等技术暂未普及实施，其中，部分技术现处于实验阶段，有待进一步工业应用；待以上技术产业化，炼铁企业可进一步采取相应的节能技术，进一步降低工序能耗，实现炼铁工序绿色发展。

3.6 转炉炼钢工序节能技术简介

目前钢工序节能技术主要有转炉“负能炼钢”工艺技术、转炉烟气高效利用技术、转炉烟气干法除尘技术、炼钢连铸优化调度技术、高效连铸技术薄板坯连铸技术。据了解，使用转炉“负能炼钢”技术，单位产品可节能约25 kgce/t钢；转炉烟气高效利用技术可回收蒸汽80～100 kg/t钢；转炉烟气干法除尘技术可多回收转炉煤气15～30 m3/t钢；炼钢连铸优化调度技术可使普碳钢降低21.6%的周转时间，品种钢可降低23%的周转时间；高效连铸技术比相同生产能力的常规连铸机提高效率60%～100%，节能20%，减少了固体废弃物的排放，提高了资源的利用效率；薄板坯连铸节能技术的生产能耗仅为105 kW·h/t(折算)，且成材率提高11%～13%。

四川省现有炼钢企业中，转炉“负能炼钢”工艺技术、转炉烟气干法除尘技术使用较普及，转炉烟气高效利用技术、炼钢连铸优化调度技术、高效连铸技术薄板坯连铸技术均暂未实施；现有炼钢企业可采取以上应的节能技术后，进一步降低工序能耗，实现炼钢工序绿色发展。

4 绿色发展潜力

4.1 结构性节能

(1)淘汰落后

按照产业结构调整指导目录(2011年)(2013年修订)、《钢铁行业规范条件》(2015年修订)等，对钢铁企业焦炉、烧结机、球团竖炉、炼铁高炉、工频和中频感应炉、转炉及电炉提出了淘汰要求。通过近年来不断的淘汰落后装备及产能，全省钢铁企业除少量短流程炼钢企业采用工频和中频感应炉炼钢外，其余企业，特别是全流程企业，现有装备均满足相关产业政策要求。若对淘汰类企业实施淘汰，则可通过淘汰落后实现节能1.19万吨标煤/年。

(2)结构调整

目前国内外已普遍采用400 MPa级以上的高强度热轧带肋钢筋。而高强度热轧带肋钢筋中C、Si、V是主要合金元素，C元素靠固溶强化和增加珠光体量来提高钢筋强度，Si是固溶强化元素；V通过析出强化和细晶强化提高钢筋强度。足够含量的V对保证钢筋的强度性能是必要的。一般高强度钢筋中，钒(V)的含量在0.1%以上。

对于短流程炼钢企业，由于现阶段收购的废钢属于普碳钢，如要生产高强度钢筋，则需要在冶炼过程中添加钒(V)。每吨钢添加0.001吨钒。钒主要从我省优势资源钒钛磁铁矿通过长流程冶炼得到。因此，短流程炼钢虽在能耗上远低于长流炼钢，但因对钒资源的开发需要，并不能替代全流程炼钢。全流程钢铁企业每生产1吨钢，副产0.0045吨钒(每吨钢副产0.05吨钒渣)。

另根据国家发改委《钒钛资源综合利用和产业发展“十二五”规划》，全省“十二五”末的钒渣规模为60万吨，即需要有1200万吨/年的长流程生产规模。为此，通过调整长短流程钢铁企业的产能，在确保钒资源充足够用的前提下，尽可能提高短流程钢铁企业的产能。产能调整结果及节能效果见表2及图3。

通过表3可以看出，通过结构调整，将全流程钢铁企业的产量由1596.6万吨/年降低至1200万吨/年，短流程钢铁企业产量由606.89万吨/年提升至1003.79万吨/年。则全省钢铁企业的总能耗将由现在的992.23万吨标煤降低至771.85万吨标煤，降幅为18%，实现节能220.38万吨标煤/年，节能潜力巨大。

4.2 技术性节能

通过完善节能技术和措施，来实现对钢铁企业的全行业节能。本次分析，将全省钢铁企业的所有节能技术及措施全部配备(见表3)。通过表3可以看出，通过完善节能技术及措施，全省钢铁行业可实现节能199.99万吨标煤/年。其中高炉浓相高效喷煤技术一项即可实现节能135.95万吨标煤/年。

5 结论

通过将四川省钢铁企业2015年的能耗水平数据与粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额》(GB21256-2013)对标可以看出，在不考虑四川省钒钛磁铁矿使用的特殊情况下，现有钢铁企业各工序单位产品能耗均优于标准的限定值。虽能达到《粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额》(GB21256-2013)标准限值要求，但与标准确定的先进值比，差距明显。

通过调整钢铁行业产业结构和完善节能技术和措施，可实现四川省钢铁行业较大

规模的节能。其中淘汰落后可实现节能1.19万吨标煤，长/短流程产量规模结构调整可实现节能220.38万吨标煤/年；完善节能技术和措施则可实现节能199.99万吨标煤/年。由此可见，我省钢铁行业的节能潜力巨大。

参考文献：

[1] 单尚华，张壮志，关克正． 关于我国钢铁工业发展规模的思考[J]． 冶金经济管理，2005(2): 4-7.

[2] 李震．我国钢铁工业节能降耗技术的现状和发展趋势[J]．鞍钢技术，2005(5) : 1-5.

[3] 王亚飞. 中国钢铁工业碳减排面临的问题、原因及对策[J]. 国际商务论坛, 2017(9)： 24-27.

[4] 庞克亮, 王超, 朱庆庙，等. 炼焦工序中煤调湿技术的发展与应用[J]. 鞍钢技术, 2017(1)： 6-11.

[5] 唐庆利, 钟建波, 张建良，等. 捣固焦与顶装焦性能差异探析[J]. 炼铁, 2017(2)： 50-52.

[6] 牛聪. 浅谈干熄焦技术的发展及应用[J]. 化工管理, 2017(21)： 115.