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月第一頁，共三十六頁。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)展的展望第二頁，共三十六頁。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。第三頁，共三十六頁。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“清潔的能源、情節(jié)的生產(chǎn)過程和清潔的產(chǎn)品”第四頁，共三十六頁?！吞冀?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。——流程制造業(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)第五頁，共三十六頁。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)第六頁，共三十六頁。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……

”第七頁，共三十六頁。

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。第八頁，共三十六頁。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)展第九頁，共三十六頁。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，已有出口第十頁，共三十六頁。不銹鋼產(chǎn)量世界第一，2009年粗鋼產(chǎn)量達(dá)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(jìn)行試驗(yàn)，×80管線鋼已全面占領(lǐng)國內(nèi)市場，并有出口獨(dú)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(dú)創(chuàng)、領(lǐng)先第十一頁，共三十六頁。

鋼材品種質(zhì)量突破性進(jìn)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(jìn)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。第十二頁，共三十六頁。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）第十三頁，共三十六頁。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第十四頁，共三十六頁。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(jìn)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(jìn)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第十五頁，共三十六頁。2.1.4前沿技術(shù)研發(fā)取得新進(jìn)展展薄（中厚）板坯連鑄連軋在生產(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(jìn)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(jìn)展世界上有臺COREX－3000在寶鋼投產(chǎn)，兩年來進(jìn)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(jìn)入新階段第十六頁，共三十六頁。2.1.5冶金裝備和自動化，智能化技術(shù)開發(fā)實(shí)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(jī)組已可高達(dá)國內(nèi)并有出口，水平屬國際先進(jìn)世界上最大直徑(Φ800mm)圓坯鑄機(jī)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(dá)到國際先進(jìn)水平第十七頁，共三十六頁。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(yuǎn)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(jì)的基本要求Ⅱ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(jì)，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排放量大第十八頁，共三十六頁。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(jìn)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(qiáng)度、全面程度、成果產(chǎn)業(yè)化程度和進(jìn)展等方面總體上與國外還有一定的差距。第十九頁，共三十六頁?，F(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(jì)必然要求鋼鐵生產(chǎn)大力開展節(jié)能減排的各項(xiàng)工作2.3鋼鐵工業(yè)在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)中的作用及應(yīng)出的貢獻(xiàn)第二十頁，共三十六頁。2.3.1CO2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，不會減少第二十一頁，共三十六頁。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(diǎn)放在提高能源的利用效率、實(shí)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(diǎn)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減排的管控體系第二十二頁，共三十六頁。大力推進(jìn)重點(diǎn)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(shí)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)第二十三頁，共三十六頁。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(jī)制和能源流網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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)與新型鋼鐵流程第二十四頁，共三十六頁。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)能冶金場冶金第二十五頁，共三十六頁。3.2.1清潔能源在鋼鐵廠能源流網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)行特點(diǎn)

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(yùn)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(dú)具下列可能的特征：

第二十六頁，共三十六頁。可與含碳能源共同運(yùn)行也可組成獨(dú)立制度運(yùn)行，從可發(fā)展來看清潔能源獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)是方向。獨(dú)立運(yùn)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(yùn)行的特征?？赡苓M(jìn)行多次能源的高效轉(zhuǎn)化和運(yùn)行：

1.多數(shù)在使用前需進(jìn)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(yùn)行可減少CO2排放外，基本上無CO2排放。第二十七頁，共三十六頁。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H2→H2還原核能冶金：如韓國POSCO——國外情況第二十八頁，共三十六頁?！獓鴥?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(shí)驗(yàn)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)都開展研究第二十九頁，共三十六頁。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(xiàng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)第三十頁，共三十六頁。太陽能光伏非碳冶金研究內(nèi)容及思路第三十一頁，共三十六頁。太陽能光伏非碳冶金技術(shù)路線圖第三十二頁，共三十六頁。3.3大力支持清潔能源在鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用的政策導(dǎo)向建議高效、大能量級清潔能源制備（采集、轉(zhuǎn)化）的裝備和技術(shù)鋼鐵行業(yè)清潔能源冶金理論和應(yīng)用技術(shù)研究清潔能源在鋼鐵行業(yè)中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性研究3.3.1組織國家級國家投資為主體不同類別的研發(fā)團(tuán)隊第三十三頁，共三十六頁。3.3.2政策優(yōu)惠支持清潔能源裝備技術(shù)企業(yè)的稅收、成本補(bǔ)貼支持政策鋼鐵企業(yè)采用清潔能源激勵機(jī)制與政策風(fēng)能冶金太陽能冶金3.3.3盡快建設(shè)示范試驗(yàn)線第三十四頁，共三十六頁。謝謝第三十五頁，共三十六頁。內(nèi)容總結(jié)低碳經(jīng)濟(jì)指導(dǎo)下的鋼鐵工業(yè)發(fā)展和展望。3鋼鐵科技創(chuàng)新朝低碳和“非涉碳”方向發(fā)展的展望。我國政府在2009年12月哥本哈根會議上莊嚴(yán)