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  • 范铁军:钢铁行业能耗强度尚有15%~20%的下降潜力

    2023-03-23 15:44:01 来源: 中钢网资讯研究院

范铁军:钢铁行业能耗强度,尚有15%~20%的下降潜力

“当前,钢铁行业已全面启动覆盖全行业和全产能的第三大钢铁改造工程——极致能效工程。钢铁行业能耗强度尚有15%~20%的下降潜力。”3月2日,冶金工业规划研究院院长范铁军在“节能服务进企业”暨钢铁行业能效提升研讨会召开间隙接受《中国冶金报》记者采访时表示,钢铁行业开展极致能效工作,不仅可满足国家有关政策要求,也符合行业发展趋势,更是企业自身降本增效的需要。

“能效提升是实现碳减排最重要、最经济、最直接的路径,也是达到能效标杆值的最重要途径。”范铁军介绍,近三年,钢铁行业高炉工序达到能效基准水平的产量占比均在99%以上(2022年为99.41%),转炉工序达到能效基准水平的产量占比逐年上升(2022年为84.92%)。但是,2022年高炉工序达到标杆水平的产量占比为3.35%,较前两年有所下降;转炉工序能效水平逐年提高,2022年达到标杆水平的产量占比为12.93%。这距离国家要求的2025年钢铁行业能效达到标杆水平的产能比例超30%均有较大差距,可见行业能效提升工作任重而道远。


(相关资料图)

钢铁行业能源利用取得4方面成效

范铁军介绍,据中国钢铁工业协会已公布的重点大中型钢企统计数据,2022年,由于钢铁需求下降、整体产能利用率有所降低,吨钢综合能耗同比略有增长,重点统计会员钢企吨钢综合能耗为551.36千克标准煤,同比增长0.39%(国家统计局数据为全行业吨钢综合能耗上升1.7%)。

“近年来,我国钢铁行业积极推进供给侧结构性改革,产业结构持续优化,工艺技术不断创新,能源利用和数字化水平持续提高,节能提效工作也取得了一些成效。”范铁军进一步介绍。

一是产业结构调整取得扎实成效。首先,钢铁行业10年来淘汰落后和化解过剩产能成效显著,大量长期存在的低端落后产能得到出清,行业产能严重过剩矛盾得到有效化解,市场供需基本平衡。其次,钢铁产能布局持续优化,进一步向沿海集聚,宝钢湛江、首钢曹妃甸等一批沿海钢铁基地相继建设,降低了能源资源获取成本。最后,兼并重组稳步推进,龙头企业示范引领,民营钢企做大做强,国内前10家钢企粗钢产量占全国比重已由2016年的35.9%提升到2022年的42.8%,钢铁产业集中度显著提升。

二是重点工艺技术装备水平明显提升。首先,钢铁行业高效喷煤、高辐射覆层、加热炉蓄热式燃烧、钢坯热装热送等节能技术推广应用步伐加快,“一键炼钢+全自动出钢”智慧炼钢、绿色洁净电炉炼钢、无头轧制等先进工艺能耗水平达到世界先进水平。其次,中国宝武、河钢集团、建龙集团等钢企在富氢碳循环高炉、氢基竖炉、氢基熔融还原炼铁等革新技术领域取得突破性进展,为绿色低碳发展储备动能。最后,有序发展短流程电炉炼钢,全国首家千万吨规模短流程钢铁集团在四川成立。

三是能源资源回收利用水平持续提高。目前,钢铁行业广泛应用副产煤气发电,吨钢转炉煤气回收量达到124.7立方米(吨钢节能量约为30千克标准煤),煤气放散率接近于零。先进余热余能回收利用技术装备普及率大幅提高,高炉煤气干式余压发电TRT(或BPRT)配备率达99%以上,干熄焦发电配备率达93%以上。超临界煤气发电、烧结余热回收利用、饱和蒸汽发电等技术已经处于世界领先水平,高参数煤气发电机组的效率超过43%。2022年,我国钢铁行业余热余能自发电率约为56%,较2012年提高20个百分点。同时,废钢回收利用水平持续提高,2021年废钢比为21.9%,较2012年提高10.4个百分点。

四是数字化助推企业能源管理升级。一方面,中国宝武宝山基地、沙钢、南钢、首钢等企业建设的“黑灯工厂”和智能车间已实现稳定运行,其中宝山基地入选全球“灯塔工厂”名单。按主业在岗职工总数计算,行业劳动生产率从2012年的454吨/(人·年)提升到2021年的850吨/(人·年)。另一方面,钢企能源管控中心配备率目前提高到80%左右,利用数字化技术对生产过程的能源及相关数据进行采集、分析、调度、预测和管理,实现了多工序、多介质等不同维度之间的能源协同平衡与优化利用,提升了能源精细化管理水平。

钢铁行业能源利用现存5方面问题

范铁军从5方面介绍了钢铁行业能源利用存在的主要问题。

一是能源消费和环境排放总量压力依然巨大。2022年,钢铁行业吨钢综合能耗为551.36千克标准煤/吨,虽较2015年下降了4%,但以2022年10.18亿吨粗钢产量计算,钢铁行业能源消费总量为5.61亿吨标准煤,约占全国的11%。“钢铁行业碳排放量贡献占全球钢铁碳排放总量的60%以上,是我国碳排放量最高的制造业行业。”范铁军指出,在能源消耗中,煤炭和焦炭占比高达90%以上。可见,“十四五”期间,我国粗钢产量总体仍将处于高位,面临的总量压力依然巨大。

二是工艺流程结构不合理。“以废钢为原料的电弧炉短流程的能耗仅为长流程的1/3,废气、废水、废渣产生量仅为长流程的86%、76%和97%。”范铁军介绍,目前我国电弧炉短流程炼钢工艺生产的粗钢产量仅占总产量10%左右,远低于美国68%、欧盟40%、日本24%的发展水平;废钢比仅为18.7%,仍有较大提升空间。

三是绿色发展水平不平衡。范铁军表示,行业目前既存在宝钢股份等能源管理水平优秀的企业,也存在能耗高、能源管理粗放的企业,绿色发展水平不平衡。

四是节能技术创新难度大,自主创新能力不强。“节能降碳工作需要技术支撑落实,全面推动钢铁工业高质量发展要依靠创新驱动。”范铁军认为,目前行业内常规节能措施如干熄焦、高炉炉顶压差发电、烧结余热发电、余热余能发电等技术虽逐渐普及,但节能新技术的自主研发和创新难度大、进度慢,焦炉煤调湿、上升管余热回收、钢铁渣余热利用、低碳冶金等节能技术与国外先进国家相比,还存在较大差距,新技术的研发与应用难度大,技术节能将遇到瓶颈期。他同时指出,钢铁行业长期以来创新投入不足,总体水平仍然不高,也影响着节能技术的创新发展。

五是精细化系统节能意识有待加强。范铁军认为,尽管《能源管理体系要求》(GB/T 23331—2009)使能源管理制度的系统性、逻辑性得到较好的梳理和优化,但目前多数钢企实施的节能项目仍存在相对独立、协同性较差的情况,冶金行业两化融合水平仍低于制造业平均水平。因此,他建议要强化精细化系统节能意识,从资源能源使用的合理性、平衡性着手,优化企业各工序间的对接和管理水平的提升,推进企业流程协同(集成)运行、资源能源的高效利用和循环利用,实现企业整体节能减排效率最高,经济效益最好。“这是钢铁行业降本增效的重要途径。”他说道。

做好六个极致化以助推行业能效提升

同时,范铁军介绍了钢铁行业极致能效提升的主要路径。

一是工艺和装备节能极致化,包括以先进和高效装备替代落后或低效装备,合理适度发展绿色化、智能化、高效化电炉短流程炼钢,推广烧结烟气内循环、干式真空精炼等工艺技术改造,加快富氢碳循环高炉、氢基竖炉、氢基熔融还原炼铁等低碳冶金革命性工艺研发等。

二是二次能源回收利用极致化,包括对钢企余热余能进行极致回收利用,重点推动各类低温烟气、冲渣水和循环冷却水等低品位余热回收,大力推广焦化上升管余热回收、烧结低温段余热回收等先进技术,重点研发转炉煤气极限回收、冶金渣显热高效回收及综合利用工艺技术、烧结矿和球团矿显热回收技术、铸坯显热回收技术等。

三是能源转换极致化,包括大力推广燃气—蒸汽联合循环发电(CCPP)、亚临界等高参数全燃煤气发电、副产煤气制甲醇和液化天然气、液压系统伺服控制节能、势能回收等技术,重点研发更高参数发电机组小型化、副产煤气资源化高附加值化等极致能源转换技术。

四是设备节能极致化,包括开展量大面广的用能设备改造提升,大力提高高效节能电机、空压机、水泵、风机、变压器、水轮机等高效节能产品使用比例,合理配置电机功率以实现系统节电,积极研发推动钢企用电锅炉、电窑炉、电加热等技术。

五是新能源体系建立极致化,包括鼓励钢企提高新能源和可再生能源的使用占比;鼓励钢企通过电力市场购买绿色电力,试点建设工业微电网,与能源企业合作开展“源网荷储”一体化项目建设;推动储能储热装置与钢企煤气发电、余热发电进行耦合,强化钢企能源系统可调节能力;积极探索在可再生能源丰富的区域通过绿色电力制得氢气和氧气,并将其用于钢企生产。

六是能源管理极致化,包括大力推动能源精细化管理,完善能源管理体系;完善能源管控中心功能,提高信息化管控水平;加强能源计量、统计等基础能力建设;定期开展能源审计、能效诊断;以能效标杆值为引领,在钢铁行业营造对标达标环境。

最后,范铁军建议,从行业与企业两方面做好能效提升工作。

从行业来看,一是建立“三清单两标准一数据系统”。三清单包括技术清单、政策清单、能力清单;两标准即GB20256与 GB32050合并修订的强制性国家标准与钢协已发布的《钢铁企业重点工序能效标杆对标指南(T/CISA 293—2022)》团体标准;一数据系统指数据治理系统,该系统是实现能效对标、优胜劣汰、产能治理的基础。二是开展相关标准的制定、修订,尤其是国家标准的修订,将对达标杆工作至关重要。三是做好能效标杆示范厂培育工作。目前,第一批已有21家钢企被授予“双碳最佳实践能效标杆示范厂培育企业”标牌,总产能为1.8亿吨,要继续做好2024年、2025年相关申报工作。

从企业来看,针对国家和各省市政府的考核,要努力做到30%真正达标杆企业,需明确后续一系列政策都会和此挂钩;第一批培育企业建议开展双碳最佳实践能效标杆培育方案工作,拟成为培育企业的建议开展双碳最佳实践能效标杆示范厂示范申报;每家钢企都应开展《“一企一策”能效提升三年行动方案》,真正提升能力,并形成企业的政策清单、技术清单、能力清单,适时开展能效提升工作专题培训。

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