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钢铁工业低碳发展策略探究

时间:2021-10-13 16:38:52   阅读:17

摘要:面对全球范围的气候变暖和环境恶化,低碳发展已成为各国的首选路径。我国制定了一系列政策,从政府层面推进低碳发展。钢铁工业作为我国国民经济的支柱产业,低碳发展已取得显著成效,同时也面临巨大挑战。本文针对钢铁工业提出了一系列低碳发展策略。

关键词:钢铁;工业;低碳;策略

0引言

随着世界工业经济的发展、人口增长、消费水平提高,世界气候面临越来越严峻的问题,二氧化碳排放量越来越大,全球灾难性气候变化屡屡出现,严重危害到人类的生存环境和健康安全。面对全球范围的气候变暖和环境恶化,低碳发展已成为各国的首选路径。从1990年联合国大会超过85个国家元首或政府首脑、192个国家的环境部长出席共同决定启动国际气候公约谈判,到2005年《京都议定书》生效,再到2007年“巴厘岛路线图”和2009年末的哥本哈根联合国气候变化大会,均体现出国际社会对减少碳排放的关注和共同承担责任。2015年,气候变化巴黎大会为全球共同应对气候变化提供了重要契机,随着《巴黎协定》的签署,世界各国为应对气候变化做出了全面行动安排。

1我国低碳发展政策

改革开放以来,中国经济持续高速增长,工业发展取得了显著成绩,但同时能源消耗持续攀升,能源效率仍然较低,工业快速发展所带来的环保问题日益严峻。我国作为全球第一碳排放大国,面临空前的减排压力。目前,我国发展仍处于重要战略机遇期,在充分考虑中国国情的基础上,制定了一系列减碳政策。2006年,科技部、气象局、发改委、环保局等六部委联合了《气候变化国家评估报告》,明确提出了“积极发展可再生能源技术和先进核能技术,以及高效、洁净、低碳排放的煤炭利用技术,优化能源结构,减少能源消费的二氧化碳排放”等一系列要求。2007年,我国了《应对气候变化国家方案》,方案明确了到2010年中国应对气候变化的具体目标、基本原则、重点领域及其政策措施,提出了“转变经济增长方式;大力发展可再生能源;优化能源消费结构;发展循环经济,提高资源利用率”等控制温室气体排放措施。同年,在亚太经合组织第15次领导人会议上,我国提出“发展低碳经济;研发和推广低碳能源技术;增加碳汇;促进碳吸收技术发展”4项建议。2009年,国务院常务会议确定了2020年我国控制温室气体排放的行动目标,并提出相应的政策措施和行动。会议决定,到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%,作为约束性考核纳入国民经济和社会发展中长期规划,并制定相应的国内统计、监测、考核办法。2014年,中美双方共同发表了《中美气候变化联合声明》,中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰,并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。2015年,中国在巴黎气候变化大会上许诺,将在2030年左右实现单位GDP二氧化碳排放比2005年下降60%到65%。2019年,联合国气候行动峰会上,中国表示将认真履行《联合国气候变化框架公约》和《巴黎协定》义务,如期实现提交的自主贡献目标。此外,发改委、工信部、国务院还相继了《工业领域应对气候变化行动方案(2012—2020年)》《“十三五”控制温室气体排放工作方案》《国家适应气候变化战略》等一系列文件,对我国促进能源消费转型、应对气候变化和实现低碳发展提供了政策支撑,具有重要意义。

2钢铁工业低碳发展的成效

钢铁工业是我国国民经济的支柱产业,在经济建设、社会发展、国防建设等方面发挥着重要作用,钢铁工业是能源消费大户,同时也是二氧化碳排放大户。近年来,我国采取了一系列措施促进工业企业低碳发展,钢铁工业低碳发展取得了一系列成效。(1)钢铁产量稳步提升,吨钢能耗逐渐下降。2019年我国生铁产量80937万t,同比增长5.3%,粗钢产量99634万t,同比增长8.3%,钢材产量120477万t,同比增长9.8%。其中粗钢产量占全球粗钢产量的53.3%,我国已经成为全球钢铁行业制造中心、消费中心、研发中心和投资中心,是世界第一产钢大国[1]。2018年中国重点大中型钢铁企业吨钢综合能耗为555.24kg标煤,比2017年下降12.11kg标煤,此外我国在吨钢烧结、高炉、转炉、电炉、热轧等工序最低能耗分别为38、372、-23.5、52、49.5kg标煤(数据来源于《上海能效指南(2018版)》),已达到世界钢铁工业最低能耗水平。但由于我国粗钢产量巨大,造成了钢铁行业二氧化碳排放总量占全国碳排放总量的份额较高。

(2)钢铁工业转型升级,技术装备水平大幅提升。多省市钢铁工业转型升级政策性指导文件,推进重点项目实施,加快淘汰落后产能。目前,我国钢铁企业主体装备总体达到国际先进水平,已拥有一批3000m3以上高炉、5m级宽厚板轧机、2m级热连轧机和冷连轧机等世界最先进的现代化冶金装备[2];干熄焦技术和高炉煤气干法除尘技术在重点大中型钢铁企业普及,焦炉荒煤气显热回收技术、高温超高压煤气发电技术、低温余热发电技术等得到进一步研发和工业化应用;高效低成本冶炼技术、新一代控轧控冷技术、一贯制生产管理技术等一批关键共性技术被广泛应用,新一代可循环钢铁流程在新建成企业中得到应用。钢铁工业转型升级,技术装备水平大幅提升,为钢铁工业实现节能减碳奠定坚实的基础。

(3)多举措齐头并进,节能减排成果显著。近年来,我国采取了一系列措施,促进钢铁企业节能减碳,如推进绿色制造、开展工业节能诊断、节能监察,推动环保督察常态化、日常化以及通过钢铁企业限产、停产等调控方式,促进钢铁工业碳减排。截止到2019年9月,工信部公布的5批绿色工厂名单中钢铁企业共计73家。2019年,全国重大工业专项节能监察企业共4655家,其中铜冶炼、镁冶炼、铅锌冶炼、多晶硅、铁合金、磷化工、陶瓷、电子窑炉等重点高耗能行业能耗专项监察2284家,钢铁企业阶梯电价执行专项监察184家。通过多举措齐头并进,有效推动了钢铁企业节能减排。

(4)能源管控技术升级,能源运行效率不断提高。近年来,我国钢铁工业能源管控技术升级力度加大,在政府部门的支持下,首批百家钢铁企业建设了企业能源管理中心(EMS),钢铁工业能源运行效率不断提高,在系统节能方面取得重大进展。宝钢是我国第一个建立能源中心的钢铁企业,运用能源介质“集中管理、统一调配、经济运行”的先进理念,对宝钢能源系统的生产和调配优化发挥了重要作用。马钢以“三流一态”能源精益管理理念为指导,分别建成两个能源中心,强化管理节能、结构节能、技术节能,推进物质流、能量流、系统运行状态协同优化、高效耦合,有效支撑了能源系统运行效率的不断提升,吨钢综合能耗持续下降,与2007年相比,下降了74kg标煤每吨。山钢日照公司通过集约化生产、扁平化管理、集中管控、管控一体、多业务协调、智能化调度、能源平衡优化及全信息视频监控,实现了能源系统平衡优化运行。

3钢铁工业低碳发展面临的挑战

(1)产能过剩矛盾依然存在。2016年以来,钢铁工业以化解过剩产能为突破口,促进钢铁工业转型升级,取得了较好的成果。但2019年以来,部分地区钢铁产量快速增长,黑色冶炼及压延加工行业固定资产投资增速加快,部分企业的钢铁产能利用率达到100%,甚至超过150%。同时,我国钢铁工业流程结构上高炉-转炉长流程工艺占主导,导致吨钢污染物排放处于较高水平。总体而言,我国钢铁工业正处于由数量发展时期向高质量发展时期转变的关键阶段,未来5年,钢铁行业仍需进一步巩固去产能成果,严控新增产能。

(2)资源环境约束加大。钢铁工业的发展与资源、能源、环境密切相关。我国铁矿石品位较低、产量低,因此大量依赖进口。根据预测,2020年我国铁矿石需求量达12.25亿t。原材料对外依存度持续增高,影响着钢铁行业的稳定发展。同时,钢铁生产过程能源消耗种类繁多,主要有煤炭类、电力、天然气和燃料油等,其中煤炭占比高达60%以上,是造成钢铁工业二氧化碳排放量较大的主要原因。受资源环境约束,未来5年,我国钢铁工业节能减排任务依然形势严峻,必须加大政策支撑,促进钢铁工业“脱碳化”发展。

(3)碳约束日益严格。中国是全球碳排总量和增量最大的国家,其中钢铁工业二氧化碳排放量约占全国的15%左右。随着全球碳排放交易体系持续扩展,我国碳排放市场日趋完善,钢铁行业碳排放权交易配额方案正在积极研究制定。钢铁行业作为碳减排的重点行业,将在“十四五”纳入碳排放权交易市场,届时将承受越来越大的碳约束和履约压力。在未来一个阶段,钢铁工业碳排放配额将逐渐趋紧,加快企业低碳转型势在必行。

4钢铁工业低碳发展策略

(1)推动钢铁企业兼并重组,提高钢铁产业集中度。我国钢铁产业存在大量中小企业,产业集中度持续偏低,到2018年钢铁产业集中度仅为35.3%。为实现钢铁工业组织结构调整、优化和产业升级,提高钢铁产业集中度,自2005年以来,我国陆续出台了一系列政策,支持企业通过强强联合、兼并重组、互相持股等方式进行战略重组,并取得了一定成果。2016年12月,中国宝武钢铁集团在上海总部揭牌成立,实现了中国钢铁产业破局性的重组。根据《关于推进钢铁产业兼并重组处置“僵尸企业”的指导意见》,到2025年,中国钢铁产业60%~70%的产量将集中在10家左右的大集团内,其中包括8000万t级的钢铁集团3~4家、4000万t级的钢铁集团6~8家和一些专业化的钢铁集团。在“十四五”期间,持续推动钢铁企业兼并重组,提高钢铁产业集中度,是我国钢铁工业实现低碳发展的必由之路。

(2)优化生产工艺结构,践行低碳发展理念。根据研究,转炉生产吨钢二氧化碳排放为2.2t左右,而电弧炉生产吨钢二氧化碳排放量仅为0.8t左右,电炉吨钢碳排放量远低于转炉吨钢碳排放量,发展电炉炼钢有利于钢铁行业节能减排。在钢铁工业长流程工艺环保督察、限产常态化、长流程超低排放改造启动的大背景下,国家已陆续出台了多项政策,鼓励长流程企业转向电弧炉。在等量置换的条件下,优化炼钢生产工艺,引导电弧炉短流程炼钢发展,提高电炉炼钢比例,是当前钢铁工业最有效、最快捷的低碳化发展途径,对践行低碳发展理念具有重要意义。

(3)推广关键核心技术,引领行业节能低碳发展。围绕新一代生产工艺,在钢铁工业推广一批关键核心技术。炼铁是主要的能源消耗和碳排放工序,铁前工序是减碳降污的关键环节,应加强源头控制,重点推广和开发利用低温烧结、烟气脱硫脱硝、分级燃烧、烟气循环燃烧等先进的清洁生产和过程控制技术;炼钢工序中,重点推广余热余能回收利用技术、烟气急冷+高效袋式除尘技术等。此外,要大力发展钢铁行业超低排放技术、冶金固体废弃物综合利用技术以及冶金废液循环利用工艺技术,提高副产资源返生产率及产业化利用率,拓展消纳社会大宗废弃物功能,从全流程角度提高钢铁工业节能减排水平。(4)搭建智能数据平台,建立节能低碳长效机制。在钢铁企业建立智能能源管理中心,搭建智慧环保管控平台,利用高科技信息技术,通过数据建模和智能分析,实现数据价值利用的最大化,对于降低钢铁生产成本,减少能源消耗,改善环境质量,提高产品的市场竞争力具有极为重要的意义。尽管我国大多数重点钢铁企业已建立能源管控中心和环保管控平台,但距离动态管控目标仍有一定差距。同时,部分企业尚未建立健全节能低碳长效机制,导致节能减排存在一定阻力。“十四五”期间,结合工业互联网+、智能制造、大数据等先进技术,搭建智能数据平台,建立节能低碳长效机制,实现钢铁企业全流程、全过程管理,是钢铁工业实现转型升级、低碳发展的重要环节。

5结语

低碳发展是未来钢铁工业节能减排的重要途径,也是钢铁工业实现转型升级战略发展的核心和关键,要将低碳的理念贯彻到钢铁生产的全过程,多措并举,打造独具特色、高效一流的钢铁企业典型,实现钢铁工业节能减排,低碳发展。

参考文献

[1]李盛国,宋马林.浅析中国钢铁产业与国民经济发展的关系[J].鸡西大学学报,2016(7):68-72.

[2]李煜.我国钢铁工业科技创新发展面临的挑战[J].中国钢铁业,2018(3):10-15.

作者:王彩云 陈卉 吴雪莲 单位:中钢集团武汉安全环保研究院有限公司

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