经济新常态下的河北省钢铁企业节能经济环境效益探析

于秀春

【摘 要】当前，由于我国经济下行压力逐步增加，新常态下的经济发展要求在促进经济增长的同时，也尽可能减少了能耗。保障经济、能源、环境的可持续发展，已成为中国经济发展中一个亟待解决的重大问题。而曾经“一钢独大”的河北省钢铁企业，在治霾减排和去产能的双重压力下，提高能效、减少不同品质热源的浪费，对其实现绿色循环可持续发展的意义就更加重大了。文章以河北省钢铁企业为例，分析该钢铁企业高炉煤气发电项目的社会效益和经济效益，对副产煤气等二次能源利用的经济效益进行系统的分析，探究企业能源的经济环境效益。

【关键词】副产煤气；煤气发电；经济效益；环境效益

【中图分类号】F426 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）02-0110-02

在能源构成方面受我国“富煤、缺油、少气”的能源现状所限，钢铁的生产过程所需能源大多以煤为主，仅个别流程也会涉及油、气消耗；具体到各省的钢铁企业的能源消费结构不同，其节能降耗的来源也有区别。

1 河北省某重点钢铁企业能源结构与节能潜力现状

2013年，河北省钢铁联合企业能源结构为煤炭约占75%，电力约占25%，而天然气、石油等所占比例很小。炼铁、炼焦、烧结工序的耗能约占企业总能耗的90%，主要的能源消耗是原煤、煤粉、煤气、电力，蒸汽等；炼钢和轧钢的主要能耗是煤气、电力、水、天然气或重油等，这些消耗仅占总能耗的10%左右。因此，在炼铁工序实施节能技术是钢铁企业节能的关键。节能的途径包括对一次能源的高效利用及对二次能源的再利用。钢铁企业的一次能源是指从自然界直接获取的天然能源，如煤炭、石油、天然气、水能等；工序流程中通过消耗一次能源产生的煤气、蒸汽、余热、余压、氧气、氢气等能够再次利用的能源则称为二次能源，这其中副产煤气为煤炭能量的34%左右[1]。扣除副产煤气，国内外钢铁行业公认的可回收利用的二次能源量约占钢铁业总能耗的15%。“新日铁”的再利用率已达到13.8%，“宝钢”为11.5%，河北省多数钢铁企业是在7.5%以下，节能潜力明显。本文结合河北省钢铁企业副产煤气发电项目实例，分析节能技术的经济环境效益。

2 煤气发电的经济性分析

近年来，河北省高炉副产煤气二次利用发展态势良好，主因在于其显著的经济效益。自2006年“邯钢”首个利用高炉煤气发电节能环保项目获得成功后，2008年“唐钢”使用高炉煤气发电2个月增利405万元。截至2015年，“邯钢”富余煤气发电站日发电量为1 250万k W·h，自发电比例达到61%[1]。

2.1 建设期费用低

截至2016年，我国燃煤发电量占发电总量的比例为56%左右，燃煤发电仍然是目前获得电力的主要来源。煤气发电直接以高炉和转炉中副产的煤气为燃料；燃煤发电则以煤炭为燃料。现代燃煤技术为了提高煤的燃烧效率，需将块煤磨制成煤粉，锅炉以煤粉为燃料，因此燃煤电厂还要配备煤粉加工设备。同时，燃煤锅炉（煤粉炉）还需进行固态排渣（炉膛渣口排渣，浸水降温，机械破碎，冲渣），因此需建设排渣排灰设施等。燃煤发电项目也需建设储煤煤场、煤炭运输等配套设施。但高炉煤气进行发电则无需配备，可直接作为燃料来使用。

按照目前的国家环保文件中的规定，燃煤电力企业还要配套建设烟气脱硫、烟气脱硝、烟气除尘等烟气处理设备，而高炉煤气发电项目则不需要。据统计，建设相同规模的煤气发电项目要比燃煤发电项目节约20%左右的投资[2]。

2.2 发电与运行成本低廉

2016年以来，国家能源关停了部分能耗高、污染重的落后煤电机组。国内燃煤电厂的供电能耗指标已由“十五”期间的390 g/kW·h降到目前的323 g/kW·h[3]。但相对燃气燃油发电，能耗率仍有降低空间。时至今日，燃煤电厂用煤约占全国煤炭总产量的25%，用水量占工业用水总量的40%，煤电企业能耗比重仍然较大。

高炉煤气发电的能耗水平与发电机组的规模和综合利用等情况相关。以河北省A企业为例，2016年采用35 MW超高温超高压煤气发电项目，年消耗7.12亿Nm3煤气，发电量为2.554×108 kW·h，供电年供电量为2.391×108 kW·h，发电标准煤耗率为337.6 g/kW·h，供电标准煤耗率为359.1 g/kW·h。年发电量发电能耗成本为0.032元/kW·h。而河北省B钢铁集团2015年采用80 MW高温高压煤气发电机组，年消耗煤气18.24亿Nm3，发电量为6.4×108 kW·h，发电标准煤耗率为328.6 g/kW·h，供电标准煤耗率为347.0 g/kW·h，发电能耗成本为0.028元/kW·h。

以“邯钢”为例，2013年“邯钢”建成并试运行150 MW 煤气联合循环发电机组，该项目采用低热值型机组和燃气蒸汽联合技术，汽轮机循环利用余热锅炉蒸汽，实现了富于煤气的再利用，使“邯钢”年回收利用煤气量达 22.9×108 Nm3，发电标准煤耗为288 g/kW·h，发电量约11.91×108 kW·h（ 综合利用时间近7 200 h计算），节省标准煤 34.32万t。联合循环发电站每年的厂用电率约3.11%，扣除厂用电后每年外供电量约 11.54×108 kW·h，创效益共计2.752 5亿元，供电煤耗低于2016年五大电力企业平均305 g/kW·h标煤的能耗水平。

煤气发电项目相对燃煤电厂，其动力设备及辅助设施较少，设备日常维护运行及折旧等费用的支出相对减少，同时比燃煤发电机组控制操作更为简单，而且作为新技术自动化水平较高，能够为企业减少管理费用及人员成本。

2.3 节省供电、输电过程的能耗成本

钢铁企业利用副产煤气发电，按照當前使用联合发电机组循环利用二次能源的状况，节能效益除煤气发电企业自用外，还节省了输电上网的设备费用及能耗。“十一五”期间，国家电网电能损耗为5.98%[5]，这部分损耗将为企业节省大量的能源成本。

2.4 投资回收期明显优于煤电

截至目前，河北省煤电企业平均投资回收期为7.8年左右，据大部分能源环保公司测算，一般中小型高炉煤气联合发电机组投资回收期（含建设期）为2.33～4年。例如，“邯钢”150 MW CCPP发电机组，经过16个月施工建设与安装， 2013年7月进行168 h的运行试验，并且正式投产，该发电机满负荷发电量达到150 MW。该循环发电项目4 年可收回投资成本。

3 環境效益

3.1 对空气和环境的污染大大降低

A、B企业电厂回收利用高炉等工艺生产中产生的剩余气体燃料，采用100%烧煤气的燃气锅炉。由于钢铁工艺副产的气体燃料发热值较低，成分中主要是CO和H2 ，基本没有燃料-N，炉膛温度相对煤粉炉较低，烟气停留时间短，过剩空气系数也较小，锅炉运行实际生成的NOx（“宝钢”实测浓度低于61 mg/Nm3）很低。而气体燃料中S或H2S的含量极少，加之煤气净化后送至电厂的各种气体燃料含尘量均低于10 mg/Nm3，因此本电厂燃气锅炉燃烧生成的烟气中对大气的“三害”（烟尘、SO2和NOx）污染很少，不需要烟气除尘、脱硫等处理系统，烟气中排放的烟尘、SO2及NOx都符合当前相关环保法规的要求。“邯钢”CCPP循环发电项目，年均减排CO2排放量 为118.742 万 t、SO2排放量为 3.573万t、NOX排放量为1.786 5万t[4]。

3.2 减少散放，减少污染物总排放量

据统计，到2004年，国内重点钢铁企业高炉煤气放散率仍在10%左右，中小型钢铁企业则达25%～40%。这些放散的可燃气体如果能有50%的利用效率，那么年发电量可达100亿kW·h以上，可以为国家节省标准煤近3 000万t。每年SO2、NOx和烟尘的排放量分别可减少4.0万t、2.0万t和0.4万t，预计可以减少环境损失2.0亿元以上。

3.3 噪声污染较小

电厂的噪声主要有机械噪声、空气动力噪声、电磁噪声和交通噪声。这4类噪声就能量大小而言，前3类噪声的能量大且集中，传播范围广且距离远， 而且噪声源大部分集中在主厂房内，是一个大的噪声源。类比同类燃煤电厂，煤气电厂的主要高噪声设备有锅炉、汽轮发电机、引风机、送风机、给水泵、冷却塔等，其噪声源值一般都为中频强噪声，其值在95～110 dB（A）。此外，锅炉点火、停炉排汽时的排汽噪声高达140 dB（A），对周围环境影响较大，传递距离远，但时间不长。

4 社会效益

对于企业的发展而言，实施富余煤气发电项目，避免了能源浪费、等量抵消燃煤发电带来的烟尘、SO2、NOx等大气污染物的排放，可有效改善周边环境。在当下实施去产能的政策环境下，提高二次能源的利用效率，减少企业运行成本，是关乎企业生存的长久之计，同时也符合国家可持续发展和循环经济理念，可以最大限度地提高废气、废水、废物的综合利用水平。

总之，利用富余煤气联合发电技术可以把保护环境、节约能源和资源综合利用等融为一体，不仅能够加快企业经济总体发展，还能减少环境污染。钢铁企业节能技术的实施具有明显的社会效益和环保效益。

参 考 文 献

[1]王维兴.钢铁工业二次能源回收利用评述[J].世界金属

导报，2014（9）.

[2]张传秀.浅谈高炉煤气发电的经济和社会效益及环保效果[J].上海金属，2007（7）.

[3]能源发展“十二五”规划.http：//news.bjx.com.cn/html/

20130124/415240-2.shtml，2013-01-24.

[4]杨继锐.邯钢 150 MW 低热值煤气燃气蒸汽联合循环发电机组生产实践[J].河北冶金，2014（2）.

[5]皮江红.高压输电线路能耗计算与节能措施研究[J].节能减排，2013（10）：60.