低碳經(jīng)濟指導(dǎo)下的鋼鐵工業(yè)發(fā)展和展望.ppt

低碳經(jīng)濟指導(dǎo)下的鋼鐵工業(yè)發(fā)展和展望,中國金屬學(xué)會 蘇天森 2010年03月,1 低碳經(jīng)濟 2 鋼鐵科技創(chuàng)新現(xiàn)狀及在發(fā)展低碳經(jīng)濟中的作用、應(yīng)有的貢獻 3 鋼鐵科技創(chuàng)新朝低碳和“非涉碳”方向發(fā)展的展望,1 低碳經(jīng)濟,1.1 低碳經(jīng)濟的由來 二十世紀(jì)八十年代以來，人類不斷總結(jié)社會經(jīng)濟發(fā)展的經(jīng)驗和教訓(xùn)，逐漸把減少CO2排放鎖定為重要的發(fā)展目標(biāo)之一。 2003年英國政府能源白皮書我們能源的未來：創(chuàng)建低碳經(jīng)濟第一次明確提出了“低碳經(jīng)濟”的概念。,1.2 低碳經(jīng)濟與可持續(xù)發(fā)展等社會經(jīng)濟概念的關(guān)聯(lián) 可持續(xù)發(fā)展基本定義：可持續(xù)發(fā)展即滿足當(dāng)代人類需求，又不危及后代人類需求的發(fā)展 清潔生產(chǎn)是將綜合預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，持續(xù)地用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品種，以減少對人類和環(huán)境的風(fēng)險 “清潔的能源、情節(jié)的生產(chǎn)過程和清潔的產(chǎn)品”,低碳經(jīng)濟是實現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展最好的經(jīng)濟模式之一。 流程制造業(yè)按低碳經(jīng)濟指導(dǎo)來發(fā)展，必需實現(xiàn)清潔生產(chǎn),低碳經(jīng)濟是以低能耗和低碳化物(主要是CO2)排放為主要特點的人類生產(chǎn)和生活的經(jīng)濟模式。低碳技術(shù)主要包括4個方面：能效技術(shù)：改善燃油經(jīng)濟性、提高建筑能效、提高電廠能效；減碳技術(shù)：天然氣替代煤炭、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、氫能、生物燃料、核聚變；碳封存、富氧燃燒捕集；碳匯技術(shù)：森林管理、農(nóng)業(yè)土地管理。,1.3 低碳經(jīng)濟與低碳技術(shù),1.4 發(fā)展低碳經(jīng)濟是當(dāng)前十分緊迫的任務(wù),十一月十七日發(fā)布的中美聯(lián)合公報第五點強調(diào)： “ 雙方一致認為，向綠色經(jīng)濟、低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型十分關(guān)鍵 ”，“ 就碳捕集與封存技術(shù)的開發(fā)、利用、推廣和轉(zhuǎn)讓立即開展工作 ”，“ 兩國將就大規(guī)模利用風(fēng)能、太陽能、先進生物燃料和現(xiàn)代電網(wǎng)制訂路線 ”,我國政府在2009年12月哥本哈根會議上莊嚴(yán)承諾，到2020年單位產(chǎn)能CO2排放量比2005年減少4050。 我國電力、石化行業(yè)已制訂CO2減排路線圖。 鋼鐵行業(yè)已開始制訂CO2減排路線圖。,2 鋼鐵科技創(chuàng)新現(xiàn)狀在發(fā)展低碳經(jīng)濟中的作用和應(yīng)作出的貢獻,2.1 鋼鐵科技創(chuàng)新現(xiàn)狀 2.1.1 近幾年來主要成就 我國鋼鐵產(chǎn)品升級與結(jié)構(gòu)調(diào)整取得重大突破。 細晶鋼生產(chǎn)與規(guī)范化取得新進展,汽車用鋼已大批量生產(chǎn)，占領(lǐng)國內(nèi)市場并出口，質(zhì)量達到和保持國際先進水平 電工鋼以冷代熱，高性能取向，無取向冷軋硅已批量占領(lǐng)國內(nèi)市場并有出口 鐵道用鋼生產(chǎn)已達到國際先進水平，其中高速(250-350Km/h) 、重載(80/車)及100米長鋼軌世界領(lǐng)先，已有出口,不銹鋼產(chǎn)量世界第一，2009年粗鋼產(chǎn)量達880萬噸，而且鐵素體不銹鋼比例首次超過30 80、100、120 等高水平管線鋼已批量生產(chǎn)或進行試驗，80管線鋼已全面占領(lǐng)國內(nèi)市場，并有出口 獨特的離心鑄造復(fù)層鋼管坯熱擠壓(或冷軋)成型復(fù)合管熱處理工藝世界領(lǐng)先，冶金質(zhì)量生產(chǎn)效率大幅度提高 F型中低速磁懸浮鐵路線用軌直接軋制工藝世界獨創(chuàng)、領(lǐng)先,鋼材品種質(zhì)量突破性進展的最重要原因是掌握好了高效率、低成本的潔凈鋼生產(chǎn)平臺和控軋控冷等先進軋鋼技術(shù)兩個基礎(chǔ)技術(shù)。 高水平的鋼材不但降低了鋼鐵生產(chǎn)過程物料，能源消耗，減小CO2排放，也為用戶節(jié)能減排創(chuàng)造條件。,高效率、低成本潔凈鋼生產(chǎn)平臺建設(shè)尤其對耐火材料質(zhì)量提出了更高的要求，主要是要求更長的壽命（更低的消耗） 、對鋼水最小程度的污染和更優(yōu)越的功能（包括潔凈鋼水的功能如鈣質(zhì)耐材、 良好導(dǎo)磁性能等）,2.1.2 新一代可循環(huán)鋼鐵流程工藝技術(shù)已建成第一個工程京唐鋼鐵公司 世界最大的鋼廠流程動態(tài)、有序、連續(xù)、緊湊 高度大型化、高效化 全新流程、物耗能耗最低化 干法冷卻水除塵（干熄焦、高爐轉(zhuǎn)爐干法除塵） 海水淡化應(yīng)用及消納社會廢棄物,2.1.3 鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用取得重要進展 系統(tǒng)節(jié)能思路確立，降耗與回收利用結(jié)合 干熄焦、高爐干法除塵、轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)進展突出 單位產(chǎn)品污染物排放量繼續(xù)大幅度下降 干法冷卻水除塵（干熄焦、高爐轉(zhuǎn)爐干法除塵） 海水淡化應(yīng)用及消納社會廢棄物,2.1.4 前沿技術(shù)研發(fā)取得新進展展 ?。ㄖ泻瘢┌迮鬟B鑄連軋在生產(chǎn)效率、規(guī)格產(chǎn)品、半無頭軋制品種開發(fā)上都有較大進展 薄帶鑄軋技術(shù)繼續(xù)再生產(chǎn)穩(wěn)定性、質(zhì)量和品種開發(fā)上取得進展 世界上有臺COREX3000在寶鋼投產(chǎn)，兩年來進行了大量技術(shù)再創(chuàng)新 低溫冶金技術(shù)研究取得初步成果 清潔能源應(yīng)用技術(shù)研發(fā)已進入新階段,2.1.5 冶金裝備和自動化，智能化技術(shù)開發(fā)實現(xiàn)了由跟蹤性研究再創(chuàng)新到以自主創(chuàng)新為主的重大轉(zhuǎn)變。自主創(chuàng)新的大型冶金裝備在國際上據(jù)有明顯的性價比優(yōu)勢 難度最大的冷、熱大型連軋機組已可高達國內(nèi)并有出口，水平屬國際先進 世界上最大直徑(800mm)圓坯鑄機與成套工藝技術(shù)由中國率先開發(fā)成功并投產(chǎn) 智能化煉鋼，帶鋼質(zhì)量全流程跟蹤預(yù)測與控制技術(shù)開發(fā)達到國際先進水平,2.2 還存在的不適與差距,2.2.1 淘汰落后產(chǎn)品、裝備和工藝的工作遠未完成，總體上影響了鋼鐵工業(yè)的發(fā)展水平，尤其是偏離了低碳經(jīng)濟的基本要求 級鋼筋仍占鋼筋生產(chǎn)的多數(shù) 熱軋硅鋼不僅生產(chǎn)過程物耗、能耗不經(jīng)濟，而且使用過程中電損失大大高于冷軋硅鋼，社會損耗巨大 落后裝備本身能耗、物耗高，CO2排放量大,2.2.2 行業(yè)信息化、優(yōu)化的全線物流、質(zhì)量、成本、能源、設(shè)備在線監(jiān)控技術(shù)發(fā)展不平衡，與國外某些先進鋼廠仍有差距，這也是質(zhì)量穩(wěn)定性、單位產(chǎn)品污染物排放量等方面與國外領(lǐng)先水平存在差距的原因所在。 2.2.3 前沿科技開發(fā)與應(yīng)用無論是投入強度、全面程度、成果產(chǎn)業(yè)化程度和進展等方面總體上與國外還有一定的差距。,現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)是以碳還原、碳氧化、碳添加為主線的生產(chǎn)過程，CO2排放是必然的。發(fā)展低碳經(jīng)濟必然要求鋼鐵生產(chǎn)大力開展節(jié)能減排的各項工作,2.3 鋼鐵工業(yè)在發(fā)展低碳經(jīng)濟中的作用及應(yīng)出的貢獻,2.3.1 CO2減排是鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展最重大的瓶頸 傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)90%以上CO2排放源自能耗 鋼鐵廠能耗中含碳能源占主導(dǎo) 電能生產(chǎn)也以含碳能源為主導(dǎo) 傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展，CO2排放總量只能增加，不會減少,2.3.2 現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)CO2減排最重要的措施是節(jié)能 流程高效、連續(xù)、緊湊是最重要的節(jié)能 必須把著眼點放在提高能源的利用效率、實現(xiàn)能源的高效轉(zhuǎn)換、回收能源的高效高附加值的利用三個重點上面 必須建立和優(yōu)化以能源（或能源環(huán)保）中心為核心的全企業(yè)節(jié)能、 CO2減排的管控體系,大力推進重點節(jié)能減排技術(shù)的推廣應(yīng)用和優(yōu)化 建立鋼鐵產(chǎn)品從設(shè)計、原材料（包括鐵礦、耐材、鐵合金和能源）準(zhǔn)備（開采、提純、加工和輸送）、制造、排放污無害化和資源化處理到產(chǎn)品的使用、再使用和回收利用全過程清潔生產(chǎn)的理念并貫徹實行 著力研究鋼鐵生產(chǎn)全流程各工序降低消耗、碳的循環(huán)利用減少CO2排放的全新工藝與技術(shù),3 鋼鐵科技創(chuàng)新朝低碳和“非涉碳”方向發(fā)展的展望,3.1 “少碳” 鋼鐵生產(chǎn)是重要發(fā)展方向 3.1.1 流程優(yōu)化、高效能源轉(zhuǎn)換機制和能源流網(wǎng)絡(luò)運 行優(yōu)化是“少碳”生產(chǎn)的重要措施 流程緊湊高效 工藝優(yōu)化 二次能源高效轉(zhuǎn)化與高效應(yīng)用 3.1.2 低溫冶金和全氧高爐、非高爐煉鐵技術(shù)研發(fā)與 新型鋼鐵流程,3.2 采用清潔能源的非“涉碳”鋼鐵生產(chǎn)是解決CO2排放的根本途徑 H2冶金 核能冶金 太陽能光伏冶金 風(fēng)能冶金 場冶金,3.2.1 清潔能源在鋼鐵廠能源流網(wǎng)絡(luò)中的運行特點,使用清潔能源與傳統(tǒng)含碳能源在鋼鐵廠能源流網(wǎng)絡(luò)中的運行，既有與鐵素物質(zhì)流時分時合，可能轉(zhuǎn)化為其它質(zhì)量和狀態(tài)能源等的共同特征，又獨具下列可能的特征：,可與含碳能源共同運行也可組成獨立制度運行， 從可發(fā)展來看清潔能源獨立運行系統(tǒng)是方向。 獨立運行的清潔能源鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)一般具有高速反應(yīng)與運行的特征。 可能進行多次能源的高效轉(zhuǎn)化和運行： 1.多數(shù)在使用前需進行首次轉(zhuǎn)化 2.大多數(shù)反應(yīng)后的余能可轉(zhuǎn)化為其他狀態(tài)的能 太陽能、風(fēng)能具有時間、空間的不穩(wěn)定性，因而反應(yīng)過程的能量組合、穩(wěn)定控制具有特殊性。 除與含碳能源共同運行可減少CO2排放外，基本上無CO2排放。,3.2.2 鋼鐵廠清潔能源研究與應(yīng)用現(xiàn)狀,H2還原研究早已開始 太陽能冶金有小型太陽能高爐和其他約100座太陽能高溫爐，還有太陽能制H2H2還原 核能冶金：如韓國POSCO,國外情況,國內(nèi)情況,風(fēng)能冶金：從風(fēng)能發(fā)電供生活用電供軋鋼用電供冶煉用電（鞍鋼鲅魚圈） H2冶金：多家高校、研究院開展實驗研究 太陽能冶金：北科大、昆明理工大學(xué)、中南工業(yè)大學(xué)都開展研究,北科大從2005年提出“太陽能光伏煉鋼”理念至今已研究了供熱熔煉、電解鹽溶液還原出金屬鐵的多項實驗室試驗,太陽能光伏非碳冶金研究內(nèi)容及思路,太陽能光伏非碳冶金技術(shù)路線圖,3.3 大力支持清潔能源在鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用