绿色化发展是钢铁工业实现转型升级的必由之路。钢铁工业是国民经济的基础产业,也是能源资源高消耗行业。2016年,我国粗钢产量8.08亿吨,生产这些钢需要消耗大量铁矿石、煤炭等资源能源,生产过程中还产生大量温室气体、污水、冶炼废渣、粉尘等。据统计,钢铁工业每年能源消耗约占全国能源消耗总量的大约15%,占全国工业能源消耗总量的大约20%。在资源环境约束日益严格的形势下,钢铁工业由于产量规模大,资源环境问题更加突出,要进一步采取措施推进节能减排。从钢铁行业经营方面来看,虽然随着钢材价格上涨,企业经营效益明显改善,但是销售利润率仍然很低,企业经营压力依然很大,通过研发应用先进的节能减排工艺技术,进一步挖潜增效,仍是企业提高盈利能力的重要途径。
近十几年来,我国钢铁企业围绕钢铁制造流程的三大功能,即“钢铁产品制造”、“能源生产转换”、“废弃物消纳处理”开展了大量工作,应用了许多提高能效、降低排放的先进技术,钢铁工业节能减排工作取得了巨大成就。数据表明,“十一五”、“十二五”期间我国重点钢铁企业吨钢能耗分别下降12.9%、5.48%,吨钢SO2排放量下降57%、50%,吨钢COD下降76%、55%,吨钢烟粉尘、吨钢耗新水量、吨钢废水排放量均大幅下降,涌现一大批清洁生产、环境友好型企业。
我们同时也应看到,钢铁工业各个企业之间发展不平衡,节能减排仍有潜力可挖。北京国金衡信认证公司的李洪福博士在相关报告中表明,国内不同钢铁企业之间的能源成本与能耗水平差异较大。产能规模与产品结构类似的企业之间吨钢能源成本差距达到150元以上。如此大的能源成本差异对企业整体效益的优劣和企业间竞争力的高低构成重要影响。余热余能自发电比例已成为影响钢铁企业吨钢能源成本的重要因素。国内大量钢铁企业余热余能自发电比例仅达到约40%-50%左右,而国内部分先进企业的余热余能自发电比例已经达到80%-90%以上,吨钢外购电量差距约200kWh,影响吨钢能源成本约120元。有专家表示,目前我国钢铁企业尚有30%的余热、余能未被回收利用,大量中低温余热余能的利用技术有待突破。中国金属学会专家温燕明教授在有关报告中提到,与2003年前比,国内钢铁企业自发电能力与能效有了巨大提升,并且还在继续提升。从耗能占比70%的铁前关键工序看极限能耗:焦化为69.54kgce/t、烧结为26.89kgce/t、炼铁为354.38
kgce/t。尽管这些年我国在余热余压利用方面有了很大进步,但在低温低压余热利用及优化利用方式等方面还存在一定问题。目前以发电为特征的余热、余能网络的构成,能源价值末得到充分发挥。钢铁流程余热余能发电潜力依然巨大。若进一步挖掘钢铁企业余热余能发电潜力,通过新工艺技术的开发应用,完全可以实现钢铁企业用电自给甚至外供。
东北大学蔡九菊教授曾提到,回收利用钢铁生产过程产生的余热余能资源,烧结工序最具代表性。我国每年生产近10亿吨烧结矿,烧结工序是钢铁流程中高能耗、高污染的集中环节,其能耗仅次于高炉炼铁工序而居第二位,排放的废气量占钢铁工业总废气量的40%,烟气中SOx、NOx、超细颗粒、持久性有机物、重金属等污染物的排放均居钢铁工业首位。我国烧结工序能耗比国外先进指标高出20%以上,主要原因是烧结工序余热资源的回收与利用水平低。我国目前有上千台烧结机,从烧结冷却的方式上基本采用环冷机、带冷机两种方式,无论哪种方式都存在漏风率高、能耗高、热风温度低、回收利用率低等问题。