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短流程冶金加速环保进程

来源:未知 时间:2015-11-24 14:56 阅读次数:

   “节能减排全民行动”系列活动在北京启动。中共中央政治局委员、国务院副总理曾培炎在启动仪式上指出,一年多来,全国节能减排初见成效,但节能减排形势仍很严峻。陕西瑞凯观察到作为工业行业中能源消耗和污染排放的大户,我国钢铁工业是否已走上“绿色发展”的道路?其中短流程冶金将加速环保的进程。

  技术+管理才能保证“绿”
  “提高钢材的质量和性能是当前我国钢铁工业生产绿色钢材、实现节能降耗的一个重要方面。”接受《科学时报》记者采访时,北京科技大学冶金与生态工程学院钢冶系教授刘建华表示,强度高、抗腐蚀性好的钢寿命长,用量和能耗自然就会降低。北京科技大学冶金与生态工程学院副院长包燕平教授也认为:“我国在进行钢铁产品结构的调整,比如汽车用的板材,相同的板性能提高,就可以减重、减薄,节约资源。”
  中国工程院院士殷瑞钰认为,未来钢铁厂的生产流程应该有3种功能:优化制造流程、开发新一代钢铁材料;能源转换,在生产优质钢材的同时,生产低硫煤气、富氢煤气、富一氧化碳煤气用于发电或作为化工原料,为社会提供燃气、热水和蒸汽等;处理大宗社会废弃物,如废塑料、废轮胎和焚烧垃圾等。
  对此,刘建华是这样解释的:“冶金设备不仅是炼铁、炼钢的设备,同时也是能量转化器。钢铁生产主要消耗的能源为煤炭。通过炼铁和炼钢反应,碳在高炉、转炉中转化为炉气中的CO和CO2,现在这些炉气均回收作为燃气,不仅用于冶金企业内部的各种加热炉,还常输送到居民家里作为民用燃气。同时,炉气的高温显热,还可回收发电。另一方面,钢铁企业还可以承担处理社会垃圾的生态功能。废塑料、废轮胎等社会难处理垃圾,可加入到高炉、焦炉,作为资源使用,同时通过其中的高温反应防止二恶英有毒气体的产生。通过技术开发和研究,钢铁企业生成的炉渣、炉气、废弃的耐火材料等都可以综合利用。目前高炉渣90%都用做水泥,而转炉渣可用于铺路、砌筑海堤、海水净化等。日本企业的利用率达到100%,而中国企业的则相对较低。”
  此外,企业对环境保护的认识水平和态度影响也很大。“企业拥有先进设备不等于环保就做得好。首先,企业的态度非常重要,有些厂即使有环境保护设备,但为了节省运行费用,在实际生产中并不采用,烟尘和废气的处理不能达标。其实,国内生产的除尘、固体排放物处理等技术和设备都没问题。”刘建华说。
  钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室教授郭培民对《科学时报》记者表示:“工艺上我们的能耗大概比国外高10%~20%。除此之外,还有很多其他因素。不少厂管理不好,节能意识比较差,浪费了一定量的能源和资源。这些看起来不经意,但是加起来量就很大,很可惜!”
  开发新技术非常难
  据记者了解,钢铁冶炼分为短流程和长流程,“短流程”指废钢经过电炉熔化回收、重新冶炼,该流程不需要炼焦,也不经过高炉。“长流程”指从炼焦厂炼焦、铁矿石选矿开始,还包括烧结、铁水冶炼、转炉炼钢等工序。而炼焦的耗能和污染都非常多,高炉炼铁占了钢厂总能耗的60%以上。因此,短流程可以大量减少污染和能耗。
  欧洲由于工业发展比中国早几十年,废钢较多,发达国家50%以上都是废钢回收循环使用。但是,中国只有15%左右用废钢冶炼。“在中国所有行业中,钢铁行业的废料回收是做得比较好的。中国现在钢产量和用量都非常大,几十年后废钢会逐渐增加。”包燕平说。
  据郭培民介绍,现在,全世界都在进行非高炉炼铁工艺的研究,工艺包括熔融还原、转底炉、直接还原法和氢还原等。
  熔融还原法可避免炼焦引发的环境污染;转底炉法可使用低强度的含碳球团,但产品质量差将会制约它的发展;直接还原法则是用煤气、天然气还原铁矿石,直接得到海绵状金属铁,但在中国使用天然气成本较高;氢炼铁还原之后产生环境影响小得多的水,但是氢气的制备需要消耗大量电能。据郭培民介绍,钢铁研究总院研发的低温快速还原工艺可利用国内日益过剩的焦化煤气或煤气化得到还原性气体,不必依赖天然气资源,还可直接利用我国的铁精矿粉,省去造球工艺及相应的能耗。不过,该技术目前还处于研发阶段。
  由于这些原因,现在使用的主流方法还是传统的高炉炼铁。在高炉炼铁方面,我国有一些世界领先的特色技术。如电炉采用一定比例的铁水,利用铁水加快废钢的冶炼速度,节省时间和能源;喷煤技术可以实现以煤代焦,减少炼焦的污染;1996年我国推广溅渣护炉技术,使得转炉寿命增长了10倍,为我国这几年我国钢产量的快速增长提供了基础。
  刚从欧洲考察回国的包燕平说:“现在中国已经拥有全世界最好的冶金生产设备,但是国外对环境保护、节能减排技术的应用比我们重视得多,很多冶金厂都能实现零排放。我们跟国外发达国家的主要差距就在这里。”
  刘建华表示,目前我国高校、科研机构的研究经费主要从钢厂来,使用方向主要是根据钢厂的需要提高产品质量或效率,解决生产中的难题。“因此,作研究主要以钢厂的需求为导向,而不以我们的兴趣为导向,只能把两者结合。如果我们觉得问题很紧迫,但厂里不感兴趣的话,就只能向国家申请钱。”
  郭培民认为,开发先进工艺和技术是实现绿色冶金的重要途径之一。钢铁研究总院开发的快速冶金就是通过高效生产来实现降耗、减排。郭培民说:“在中国开发新技术非常困难,‘十一五’之后国家对节能减排很支持,但大企业则对实用技术兴趣更高。”在这方面,他希望大企业能够对具有前瞻性的技术投入更多的关注与支持。
  “作为一名科研人员,我有时候也很难受:中国为什么就比其他国家差?然而,事实就是如此。”陕西瑞凯认为,“国外都是以各大钢厂、企业为主力开发新技术,而我国的钢厂主要结合自身需要开展研发工作,常常是解决生产过程中出现的小问题,宁可买技术也不考虑推动技术革命,所以中国冶金行业最新的技术最近几十年基本都是从国外买回来的。虽然买回一项技术后可以进行消化、吸收、再改造,但这些企业往往只在某个点上改进某个指标,并不作根本性的突破。”
  怎样才叫“绿”
  “如何判断、评价‘绿色冶金’?”面对《科学时报》记者的这一提问,郭培民认为很难回答。
  “‘绿色冶金’这个名词出来了,但是‘绿’的概念还很模糊。用什么考核指标来衡量‘绿’?冶金过程涉及许多工序,需要许多原材料,并产生很多副产品。如何系统评价、考核目前比较困难。比如高炉炼铁需要用到矿石、煤、焦炭等原料,但如果没有焦化厂,有些钢厂就可不算炼焦的能耗,但实际污染还是存在的。”郭培民说。
  包燕平也表示:“‘绿’不太好评价,如果我们国家现在就要求达到零排放,那么很多小企业就关门了。国家制定了很多政策,比如淘汰小高炉和小转炉,而大容量才能保证环保装备和技术的投入。按照国家的产业政策很多都要被淘汰,现在的问题是新的在上,而旧的淘汰不足。”
  中国钢铁的粗放式发展是跟国内巨大的需求紧密相关的。“中国第一步做得很好,实现了钢产量的大幅度提高。如果没有质量的进一步改善,未来的发展会非常困难。美国几十年前产量就达到1亿吨了,之后一直没有显著增长,将更多的精力用于提高钢的质量。”郭培民说。
  包燕平表示,中国钢铁冶炼比国外多用40%的资源和15%~20%的能源,而且总量很大。因此,必须在发展中解决这个问题。“不过‘绿色冶金’一定是发展趋势,因为一旦生态遭到破坏,几十年、上百年都恢复不了。”他说。
 
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