氢冶金基础研究及新工艺探索

氢冶金是钢铁工业减少CO₂排放的有效方法之一。但当前大规模制氢仍然依靠化石燃料,因此,即使采用氢冶金总量减排不明显。利用钢铁企业的含能气体制氢或“可燃冰”制氢可以为氢冶金提供氢源并能减少CO₂排放。探讨了低温氢冶金的关键技术。同时还研究了碳-氢熔融还原工艺。为氢冶金技术的发展奠定了一定的理论基础。     

钢铁行业CO2排放特征及治理技术分析

针对钢铁行业CO₂减排严峻的问题,本文首先系统梳理了长流程炼钢各工序的CO₂排放特征,得出石灰窑烟气、烧结烟气、炼焦煤气、高炉煤气、转炉煤气中CO₂的体积分数分别为10%～40%、7%～10%、2%～4%、9%～12%、15%～20%;接着研究分析了碳替代与碳捕获等控碳技术,以及CO₂资源化利用技术,得出高炉富氢冶炼和富氢气基竖炉是我国氢冶金发展的两大主要方向,应重点采用化学吸收法进行CO₂捕获,在CO₂综合利用上,重点考虑针对钢厂特殊工序,CO₂作为搅拌、控温、覆盖保护、稀释气等发挥作用;最后结合某4×10⁶ t/a钢卷产能的长流程钢铁企业开展的CO₂捕获及综合利用项目分析了相关技术推行的可行性。本文可为国内钢铁行业科学精准有序降碳提供借鉴。     

钢铁行业“碳达峰”“碳中和”实施路径研究

概括了中国钢铁行业绿色化发展进程,即节能、减排、脱碳3个阶段;分析了中国钢铁行业的CO₂排放现状及实现“碳达峰”“碳中和”的关键时间节点、思路、切入口和技术路线图等;指出钢铁行业越早实现“碳达峰”,越有利于后续碳“下坡”和“碳中和”的实现,削减粗钢产出总量和流程结构调整发展全废钢电炉短流程钢厂是中国钢铁行业实现“碳中和”过程中两大可行的抓手。     

热轧极致能效解决方案

钢铁行业CO₂减排已成为热点问题,各钢铁企业探索在保证产量、产品质量的前提下降低产品能耗。基于热轧机理模型,以预测控制、工艺参数优化为主要技术路径,提出了热轧工序节能的系统解决方案,从基础设施、机组预测、产线优化、基地平衡等4个维度进行阐述,并通过工程实践验证。该方案具有普适性,可推广到其他间歇式生产工序。     

典型钢铁制造流程碳排放及碳中和实施路径

高炉-转炉钢铁生产流程是典型的钢铁制造流程,也是典型的铁-煤化工过程,能耗高、碳排放量大,是中国钢铁行业实现碳中和目标的重点领域。2020年,由该流程生产的钢产量占全国粗钢产量的90%以上,是钢铁行业重要的CO₂排放源,因此,以典型高炉-转炉钢铁流程为主的企业碳排放计算和碳中和路径研究引起重视。目前国内外有多种针对钢铁企业碳排放的计算方法,但不同CO₂计算边界和方法对企业CO₂排放结果差异较大,影响因素也不同。剖析了钢铁生产流程的碳排放特征,以典型高炉-转炉制造流程为例,从系统边界、碳排放核算方法以及影响因素等角度全方位分析了钢铁制造流程碳排放,核算了不同方法下390万t和550万t钢铁企业的碳排放量,并对比了不同核算方法的差异性。结果表明,A企业和B企业铁前工序的CO₂排放占总碳排放的比例分别为60.99%和54.12%,减少钢铁制造流程CO₂排放应优先考虑焦化、烧结和炼铁工序;影响钢铁制造流程减排的因素主要包括化石燃料的消耗、能源的回收率、自发电的比例和碳排放因子的选取,其...     

石灰窑富氧低碳技术分析与设计

结合“双碳”时代背景,重点分析了石灰窑富氧在节能、提产、燃料燃烧、CO₂排放浓度等领域的原理与优点;阐述了机后富氧、机前富氧设计方案以及用氧安全措施;给出了石灰窑富氧与CO₂资源化利用工艺流程;建议钢铁、化工、水泥等行业石灰窑采用富氧低碳技术,实现CO₂减排目标。     

中国重点区域钢铁产业能耗和CO2排放趋势分析

钢铁产业是区域工业发展的重点,也是区域协调发展的重要因素。采用自下而上的方法建立了重点区域钢铁产业能耗和CO₂排放模型,分析区域特征对钢铁产业节能减排的影响。模型以2015年为基准年,基于粗钢产量预测结果,设置了与节能减排技术普及和生产结构调整相关的4个情景,用于分析2015—2030年国内重点区域钢铁产业的能耗和CO₂排放。结果表明,降低钢产量是区域钢铁产业节能和CO₂减排的根本措施。随着重点区域的粗钢产量进入峰值区,技术普及因素的节能贡献力将持续减少,生产结构调整的节能减排贡献力则逐渐增强,成为重点区域钢铁产业节能减排的关键红利来源。同时还可得出,对重点区域钢铁产业发展影响最大的区域特征是市场需求,经济产业政策和环保要求对钢铁产业发展的影响程度逐渐增强。未来重点区域钢铁产业的发展仍以市场需求为导向,新增产能更倾向于布局在水资源丰富、交通便利的地区。     

冶金能源高效利用与优化管控

冶金工业是资源、能源密集型行业,面临的节能、CO₂减排压力大,是实现碳达峰、碳中和的重要行业之一,而冶金能源高效利用与优化管控是冶金行业实现节能减排的重要抓手。围绕冶金能源高效利用、余热余能回收与利用、能源系统优化建模及能源管控系统建设等内容,指出了当前冶金行业节能研究进展及未来发展方向,重点围绕能效提升、余热余能高效回收与利用、物质流能量流协同优化等节能降碳技术的研发和推广应用,为实现碳达峰、碳中和目标助力。     

长流程钢铁企业的碳代谢模型与碳排放分析

钢铁生产作为高CO₂排放产业,其碳减排对我国实现节能减排目标至关重要。文章综合了不同国家和组织提出的钢铁企业CO₂计算方法,提出了针对中国长流程钢铁企业的CO₂计算模型,结合各工序的特点,将CO₂排放分为两部分:燃烧排放与工艺排放,并定义了系统边界与排放因子。在此基础上,对比分析了两家案例钢铁企业,CO₂排放强度分别为1362. 95 kg/t和1525. 97 kg/t,结合碳物质流分析(C-SFA)绘制了碳代谢图,准确找出碳减排的薄弱环节,为后续制定减排措施提供参考。     

中国钢铁行业重点工序烟气超低排放技术进展

 钢铁行业已成为中国大气污染防治重点行业,目前中国已提出钢铁行业烧结、球团等工序超低排放限值。总结了烧结(球团)、焦炉、高炉、转炉等多个工序高效净化技术路线,集成了源头减排、过程控制和末端治理的多污染物超低排放技术体系,包括“烟气循环技术”、“半干法脱硫耦合中低温SCR脱硝技术”、“活性炭法一体化技术”、“臭氧氧化硫硝协同吸收技术”、“高炉炉料结构优化的硫硝源头减排技术”、“转炉二次烟气预荷电袋滤器除尘技术”等关键技术,上述技术在中国部分钢铁企业均有应用实践。最后提出了生产技术绿色化、污染计量合理化、加强非常规污染物管控、重视钢铁行业碳排放的发展建议。     

中国钢铁工业节能减排现状及对策

为促进我国钢铁工业节能减排工作的进行,通过和先进国家比较分析的方法对我国钢铁工业节能减排现状进行了研究,研究发现我国钢铁行业耗能总量约占总能耗的18%,吨钢综合能耗为629.93 kg标煤,重点企业能耗水平已接近先进国家水平,CO2排放总量为世界钢铁工业的51%.我国节能技术的开发应用有很大空间,建议提高电炉炼钢比例,...     

中国钢铁工业生产能耗的发展与现状

过去十几年里,中国钢铁工业在保证产量快速增长的同时,也非常重视节能工作.2006-2018年间中国重点钢铁企业吨钢综合能耗下降14.0％,吨钢可比能耗下降21.0％.目前,中国钢铁工业产量快速增长阶段基本结束,处于转型升级阶段的钢铁工业未来如何进—步降低能耗是中国节能工作的重点.全面分析了目前处于转型期内中国钢铁企业能...     

钢铁行业能源精准化管控集成系统的开发

在信息技术综合服务平台的基础上,以钢铁行业节能环保为目标,通过钢铁行业节能试验工程建设、钢铁企业能源精准化设计、钢铁企业能源综合管控、钢铁行业能源信息咨询服务四大平台的建设,开发出钢铁行业能源精准化管控集成系统。此项目的实施可降低钢铁企业吨钢综合能耗3%~5%,吨钢节省18.1kg标准煤,吨钢减少CO2排放超过45kg。     

基于CSC方法的钢铁行业节能减排技术潜力分析

为了研究中国钢铁行业的节能减排潜力,以35项钢铁行业先进节能减排技术为研究对象,建立节能供应曲线(Conservation Supply Curve,简称CSC)模型,分析影响钢铁行业的节能减排收益、成本效益以及钢铁生产流程工序层面的节能减排潜力因素。结果表明,这35项技术全部应用可实现3.01 GJ/t的节能量以及398.22 kg/t的CO2减排量。将结果与第十三个五年计划推广技术作对比,在当前情况下,约有50%的推广技术并不符合成本效益;运用CSC模型进行了钢铁生产流程工序层面的节能减排潜力研究,得到各个工序的节能量和减排量,并据此分析了各项技术未来的发展趋势和应用前景。     

中国钢铁工业节能减排潜力及能效提升途径

 钢铁工业是典型的资源能源密集型行业,是节能减排重点行业之一。总结了中国钢铁工业“十二五”以来所取得的节能减排进展及存在的问题,采用动态物质流分析方法,构建了钢需求量和废钢回收量预测模型,基于35项重点节能减排技术评估,结合能源消耗与CO2排放模型,分析了中国钢铁工业到2050年的节能减排潜力并分析了各因素的影响。在此基础上提出了提升中国钢铁工业能效的若干途径,为钢铁工业的绿色低碳转型、可持续发展提供理论指导。     

Analysis on low carbon development of China′s steel industry under “dual carbon” goal

The process structure of China′s steel industry is dominated by the BF BOF steelmaking process, and the energy structure is dominated by coal, which causes CO2 emissions per ton product higher than the world average level, and the pressure of CO2 emission reduction is great. In order to explore the low carbon status and development trend of China′s steel industry, multiple perspectives such as production process structure, scrap resources, low carbon technology and carbon trading market were analyzed deeply, coming to the conclusion that achieving the “dual carbon” goal of CO2 emissions peak before 2030 and carbon neutrality before 2060 is a long term and multi factor comprehensive process, the steel industry should establish different research priorities at different stages. At the same time, suggestions for further development are put forward. In the next step, China′s steel industry should accelerate the development of low carbon technology, increase the proportion of EAF steelmaking process, pay attention to the research and development of hydrogen metallurgy technology, and give full play to the role of policy and market regulation, finally get rid of the dependence of carbon metallurgy and embark on the road of low carbon steel.     

“双碳”目标下中国钢铁工业的低碳发展分析

摘要：中国钢铁工业的流程结构特点是高炉—转炉长流程占主导,能源结构特点是以煤炭为主,因此造成吨钢CO2排放量高于世界平均水平,碳减排压力巨大。为探究中国钢铁工业的低碳现状与发展趋势,通过对流程结构、废钢资源、低碳技术、碳交易市场等进行深入分析,认为钢铁工业实现2030年碳达峰、2060年碳中和的“双碳”目标是一个长期的、多因素综合作用的过程,不同阶段应确立不同的研究重点,并就未来发展提出了自己的建议。钢铁工业下一步应该加快低碳技术发展、提高电炉短流程比例、重视氢冶金技术研发,并充分发挥政策和市场调节作用,最终摆脱碳冶金依赖,走向低碳化钢铁之路。     

钢铁企业系统节能减排过程集成研究进展

论述了过程集成方法在过程工业领域的应用及研究进展。指出钢铁工业是典型的过程工业系统,根据其能源消耗、污染物排放的特点,以生产工序、生产流程和联合企业为研究对象,依据能量流、物质流和污染流输入输出关系构建了钢铁生产过程集成模型,并分析了影响钢铁工业节能减排的因素。结果表明通过过程集成可以实现钢铁工业系统节能减排,同时优化钢铁生产流程的物质流和能量流结构,进一步分析提高能源效率,降低CO2等污染物排放的潜力、途径和技术措施。     

钢铁冶金行业用水节水研究

从两个方面进行了用水节水阐述。一是政府行政主管部门应进一步发布新政完善环境保护体系,同时加大力度执行,做到"执法必严违法必究"。二是积极推进各项节水技术研究,包括取水技术,钢铁冶金工序节水技术,循环水节水技术等。通过研究,以期我国的钢铁冶金工业能够快速走上节能减排环保低碳之路。     

国内外钢铁行业低碳发展策略分析

在绿色化、低碳化发展的时代背景下，全球钢铁行业纷纷开展低碳研究工作，各类低碳技术层出不穷。首先概述了全球钢铁行业CO₂排放现状，以及主要产钢国家的碳减排目标，并对其低碳策略进行详细的分析，指出国际钢铁行业的低碳发展方向主要聚焦于发展电炉流程、氢冶金、碳捕集利用与封存和清洁能源利用等方面。随后聚焦我国钢铁行业碳排放现状，梳理了中国钢铁行业实现“双碳”目标的应对策略，指出减量化发展、流程结构调整是未来我国钢铁行业低碳发展的主攻方向。最后，为了使前文所提的宏观策略更加具体化，又选取我国某一典型钢铁企业，以其技术特点、地理位置、资源禀赋、发展规划为主要依据，针对性地分析并提出了7条适合该企业的减排路径，为其绿色低碳发展指明方向。