低碳經(jīng)濟(jì)指導(dǎo)下的鋼鐵工業(yè)發(fā)展和展望

低碳經(jīng)濟(jì)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(jì)2鋼鐵科技創(chuàng)新現(xiàn)狀及在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)中的作用、應(yīng)有的貢獻(xiàn)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(jì)1.1低碳經(jīng)濟(jì)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(jì)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)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(jì)》第一次明確提出了“低碳經(jīng)濟(jì)”的概念。1.2低碳經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展等社會經(jīng)濟(jì)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(xiǎn)“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(jì)是實(shí)現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展最好的經(jīng)濟(jì)模式之一?！鞒讨圃鞓I(yè)按低碳經(jīng)濟(jì)指導(dǎo)來發(fā)展，必需實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)低碳經(jīng)濟(jì)是以低能耗和低碳化物(主要是CO2)排放為主要特點(diǎn)的人類生產(chǎn)和生活的經(jīng)濟(jì)模式。低碳技術(shù)主要包括4個(gè)方面：能效技術(shù)：改善燃油經(jīng)濟(jì)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(jì)與低碳技術(shù)1.4發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)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(bào)第五點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：

“雙方一致認(rèn)為，向綠色經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)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(jìn)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40－50％。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(jì)中的作用和應(yīng)作出的貢獻(xiàn)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(xì)晶鋼生產(chǎn)與規(guī)范化取得新進(jìn)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(dá)到和保持國際先進(jìn)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(dá)到國際先進(jìn)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)量量世界第一一，2009年粗鋼產(chǎn)量量達(dá)880萬噸，而且且鐵素體不不銹鋼比例例首次超過過30％×80、×100、×120等高水平管管線鋼已批批量生產(chǎn)或或進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)，×80管線鋼已全全面占領(lǐng)國國內(nèi)市場，，并有出口口獨(dú)特的離心心鑄造復(fù)層層鋼管坯——熱擠壓(或冷軋)成型復(fù)合管管——熱處理工藝藝世界領(lǐng)先先，冶金質(zhì)質(zhì)量生產(chǎn)效效率大幅度度提高F型中低速磁磁懸浮鐵路路線用軌直直接軋制工工藝世界獨(dú)獨(dú)創(chuàng)、領(lǐng)先先鋼材品種質(zhì)質(zhì)量突破性性進(jìn)展的最最重要原因因是掌握好好了高效率率、低成本本的潔凈鋼鋼生產(chǎn)平臺臺和控軋控控冷等先進(jìn)進(jìn)軋鋼技術(shù)術(shù)兩個(gè)基礎(chǔ)礎(chǔ)技術(shù)。高水平的鋼鋼材不但降降低了鋼鐵鐵生產(chǎn)過程程物料，能能源消耗，，減小CO2排放，也為為用戶節(jié)能能減排創(chuàng)造造條件。高效率、低低成本潔凈凈鋼生產(chǎn)平平臺建設(shè)尤尤其對耐火火材料質(zhì)量量提出了更更高的要求求，主要是是要求更長長的壽命（（更低的消消耗）、、對鋼水最最小程度的的污染和更更優(yōu)越的功功能（包括括潔凈鋼水水的功能——如鈣質(zhì)耐材材、良好好導(dǎo)磁性能能等）新一代可循循環(huán)鋼鐵流流程工藝技技術(shù)已建成成第一個(gè)工工程——京唐鋼鐵公公司世界最大的的鋼廠流程程動(dòng)態(tài)、有有序、連續(xù)續(xù)、緊湊高度大型化化、高效化化全新流程、、物耗能耗耗最低化干法冷卻水水除塵（干干熄焦、高高爐轉(zhuǎn)爐干干法除塵））海水淡化應(yīng)應(yīng)用及消納納社會廢棄棄物鋼鐵行業(yè)節(jié)節(jié)能減排技技術(shù)開發(fā)與與應(yīng)用取得得重要進(jìn)展展系統(tǒng)節(jié)能思思路確立，，降耗與回回收利用結(jié)結(jié)合干熄焦、高高爐干法除除塵、轉(zhuǎn)爐爐干法除塵塵技術(shù)進(jìn)展展突出單位產(chǎn)品污污染物排放放量繼續(xù)大大幅度下降降干法冷卻水水除塵（干干熄焦、高高爐轉(zhuǎn)爐干干法除塵））海水水淡淡化化應(yīng)應(yīng)用用及及消消納納社社會會廢廢棄棄物物前沿沿技技術(shù)術(shù)研研發(fā)發(fā)取取得得新新進(jìn)進(jìn)展展展展?。ǎㄖ兄泻窈瘢┌灏迮髋鬟B連鑄鑄連連軋軋?jiān)谠谏a(chǎn)產(chǎn)效效率率、、規(guī)規(guī)格格產(chǎn)產(chǎn)品品、、半半無無頭頭軋軋制制品品種種開開發(fā)發(fā)上上都都有有較較大大進(jìn)進(jìn)展展薄帶帶鑄鑄軋軋技技術(shù)術(shù)繼繼續(xù)續(xù)再再生生產(chǎn)產(chǎn)穩(wěn)穩(wěn)定定性性、、質(zhì)質(zhì)量量和和品品種種開開發(fā)發(fā)上上取取得得進(jìn)進(jìn)展展世界界上上有有臺臺COREX－3000在寶寶鋼鋼投投產(chǎn)產(chǎn)，，兩兩年年來來進(jìn)進(jìn)行行了了大大量量技技術(shù)術(shù)再再創(chuàng)創(chuàng)新新低溫溫冶冶金金技技術(shù)術(shù)研研究究取取得得初初步步成成果果清潔潔能能源源應(yīng)應(yīng)用用技技術(shù)術(shù)研研發(fā)發(fā)已已進(jìn)進(jìn)入入新新階階段段冶金金裝裝備備和和自自動(dòng)動(dòng)化化，，智智能能化化技技術(shù)術(shù)開開發(fā)發(fā)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了了由由跟跟蹤蹤性性研研究究再再創(chuàng)創(chuàng)新新到到以以自自主主創(chuàng)創(chuàng)新新為為主主的的重重大大轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變。。自自主主創(chuàng)創(chuàng)新新的的大大型型冶冶金金裝裝備備在在國國際際上上據(jù)據(jù)有有明明顯顯的的性性價(jià)價(jià)比比優(yōu)優(yōu)勢勢難度度最最大大的的冷冷、、熱熱大大型型連連軋軋機(jī)機(jī)組組已已可可高高達(dá)達(dá)國國內(nèi)內(nèi)并并有有出出口口，，水水平平屬屬國國際際先先進(jìn)進(jìn)世界界上上最最大大直直徑徑(Φ800mm)圓坯坯鑄鑄機(jī)機(jī)與與成成套套工工藝藝技技術(shù)術(shù)由由中中國國率率先先開開發(fā)發(fā)成成功功并并投投產(chǎn)產(chǎn)智能能化化煉煉鋼鋼，，帶帶鋼鋼質(zhì)質(zhì)量量全全流流程程跟跟蹤蹤預(yù)預(yù)測測與與控控制制技技術(shù)術(shù)開開發(fā)發(fā)達(dá)達(dá)到到國國際際先先進(jìn)進(jìn)水水平平2.2還存存在在的的不不適適與與差差距距淘汰汰落落后后產(chǎn)產(chǎn)品品、、裝裝備備和和工工藝藝的的工工作作遠(yuǎn)遠(yuǎn)未未完完成成，，總總體體上上影影響響了了鋼鋼鐵鐵工工業(yè)業(yè)的的發(fā)發(fā)展展水水平平，，尤尤其其是是偏偏離離了了低低碳碳經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的的基基本本要要求求Ⅱ級鋼鋼筋筋仍仍占占鋼鋼筋筋生生產(chǎn)產(chǎn)的的多多數(shù)數(shù)熱軋軋硅硅鋼鋼不不僅僅生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程物物耗耗、、能能耗耗不不經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)，，而而且且使使用用過過程程中中電電損損失失大大大大高高于于冷冷軋軋硅硅鋼鋼，，社社會會損損耗耗巨巨大大落后后裝裝備備本本身身能能耗耗、、物物耗耗高高，，CO2排放放量量大大行業(yè)業(yè)信信息息化化、、優(yōu)優(yōu)化化的的全全線線物物流流、、質(zhì)質(zhì)量量、、成成本本、、能能源源、、設(shè)設(shè)備備在在線線監(jiān)監(jiān)控控技技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展不不平平衡衡，，與與國國外外某某些些先先進(jìn)進(jìn)鋼鋼廠廠仍仍有有差差距距，，這這也也是是質(zhì)質(zhì)量量穩(wěn)穩(wěn)定定性性、、單單位位產(chǎn)產(chǎn)品品污污染染物物排排放放量量等等方方面面與與國國外外領(lǐng)領(lǐng)先先水水平平存存在在差差距距的的原原因因所所在在。。前沿科科技開開發(fā)與與應(yīng)用用無論論是投投入強(qiáng)強(qiáng)度、、全面面程度度、成成果產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化化程度度和進(jìn)進(jìn)展等等方面面總體體上與與國外外還有有一定定的差差距?！，F(xiàn)代鋼鋼鐵生生產(chǎn)是是以碳碳還原原、碳碳氧化化、碳碳添加加為主主線的的生產(chǎn)產(chǎn)過程程，CO2排放是是必然然的。。發(fā)展展低碳碳經(jīng)濟(jì)濟(jì)必然然要求求鋼鐵鐵生產(chǎn)產(chǎn)大力力開展展節(jié)能能減排排的各各項(xiàng)工工作2.3鋼鐵工工業(yè)在在發(fā)展展低碳碳經(jīng)濟(jì)濟(jì)中的的作用用及應(yīng)應(yīng)出的的貢獻(xiàn)獻(xiàn)2減排是是鋼鐵鐵生產(chǎn)產(chǎn)發(fā)展展最重重大的的瓶頸頸——傳統(tǒng)鋼鋼鐵生生產(chǎn)90%以上CO2排放源源自能能耗——鋼鐵廠廠能耗耗中含含碳能能源占占主導(dǎo)導(dǎo)——電能生生產(chǎn)也也以含含碳能能源為為主導(dǎo)導(dǎo)——傳統(tǒng)鋼鋼鐵生生產(chǎn)發(fā)發(fā)展，，CO2排放總總量只只能增增加，，不會會減少少現(xiàn)代鋼鋼鐵生生產(chǎn)CO2減排最最重要要的措措施是是節(jié)能能流程高高效、、連續(xù)續(xù)、緊緊湊是是最重重要的的節(jié)能能必須把把著眼眼點(diǎn)放放在提提高能能源的的利用用效率率、實(shí)實(shí)現(xiàn)能能源的的高效效轉(zhuǎn)換換、回回收能能源的的高效效高附附加值值的利利用三三個(gè)重重點(diǎn)上上面必須建建立和和優(yōu)化化以能能源（（或能能源環(huán)環(huán)保））中心心為核核心的的全企企業(yè)節(jié)節(jié)能、、CO2減排的的管控控體系系大力推推進(jìn)重重點(diǎn)節(jié)節(jié)能減減排技技術(shù)的的推廣廣應(yīng)用用和優(yōu)優(yōu)化建立鋼鋼鐵產(chǎn)產(chǎn)品從從設(shè)計(jì)計(jì)、原原材料料（包包括鐵鐵礦、、耐材材、鐵鐵合金金和能能源））準(zhǔn)備備（開開采、、提純純、加加工和和輸送送）、、制造造、排排放污污無害害化和和資源源化處處理到到產(chǎn)品品的使使用、、再使使用和和回收收利用用全過過程清清潔生生產(chǎn)的的理念念并貫貫徹實(shí)實(shí)行著力研研究鋼鋼鐵生生產(chǎn)全全流程程各工工序降降低消消耗、、碳的的循環(huán)環(huán)利用用減少少CO2排放的的全新新工藝藝與技技術(shù)3鋼鐵科科技創(chuàng)創(chuàng)新朝朝低碳碳和““非涉涉碳””方向向發(fā)展展的展展望3.1“少碳”鋼鐵生生產(chǎn)是是重要要發(fā)展展方向向流程優(yōu)優(yōu)化、、高效效能源源轉(zhuǎn)換換機(jī)制制和能能源流流網(wǎng)絡(luò)絡(luò)運(yùn)行優(yōu)化化是““少碳碳”生生產(chǎn)的的重要要措施施流程緊緊湊高高效工藝優(yōu)優(yōu)化二次能能源高高效轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化與與高效效應(yīng)用用低溫冶冶金和和全氧氧高爐爐、非非高爐爐煉鐵鐵技術(shù)術(shù)研發(fā)發(fā)與新型鋼鋼鐵流流程3.2采用清清潔能能源的的非““涉碳碳”鋼鋼鐵生生產(chǎn)是是解決決CO2排放的根本本途徑H2冶金核能冶金太陽能光伏伏冶金風(fēng)能冶金場冶金清潔能源在在鋼鐵廠能能源流網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中的運(yùn)行行特點(diǎn)使用清潔能能源與傳統(tǒng)統(tǒng)含碳能源源在鋼鐵廠廠能源流網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)運(yùn)行，既有有與鐵素物物質(zhì)流時(shí)分分時(shí)合，可可能轉(zhuǎn)化為為其它質(zhì)量量和狀態(tài)能能源等的共共同特征，，又獨(dú)具下下列可能的的特征：可與含碳能能源共同運(yùn)運(yùn)行也可組組成獨(dú)立制制度運(yùn)行，，從可發(fā)發(fā)展來看清清潔能源獨(dú)獨(dú)立運(yùn)行系系統(tǒng)是方向向。獨(dú)立運(yùn)行的的清潔能源源鋼鐵生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)一般般具有高速速反應(yīng)與運(yùn)運(yùn)行的特征征。可能進(jìn)行多多次能源的的高效轉(zhuǎn)化化和運(yùn)行：：1.多數(shù)在使用用前需進(jìn)行行首次轉(zhuǎn)化化2.大多數(shù)反應(yīng)應(yīng)后的余能能可轉(zhuǎn)化為為其他狀態(tài)態(tài)的能太陽能、風(fēng)風(fēng)能具有時(shí)時(shí)間、空間間的不穩(wěn)定定性，因而而反應(yīng)過程程的能量組組合、穩(wěn)定定控制具有有特殊性。。除與含碳能能源共同運(yùn)運(yùn)行可減少少CO2排放外，基基本上無CO2排放。鋼鐵廠清潔潔能源研究究與應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀H2