低碳炼铁 节能减排 实现清洁生产

高炉炼铁工序是钢铁生产中CO2的主要排放工序,因此降低炼铁工序CO2排放量,即低碳炼铁是钢铁工业减少CO2排放量的重中之重。以＂低碳炼铁、节能减排、实现清洁生产＂为主题的2010年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会,为如何实现炼铁系统的低碳生产、     

中国典型钢铁企业CO2排放清单与减排潜力分析

调查了解日韩钢铁企业CO2排放状况,并按照国际钢铁协会（IISI）公布的钢铁生产过程中排放CO2计算模型,利用该模型构造某典型长流程钢铁企业CO2排放清单,进一步分析该企业短期内拟采取的节能减排技术所带来的CO2减排量,反映我国钢铁企业CO2排放现状,为钢铁企业实施切实可行的减排CO2技术提供借鉴,为政府部门和企业决策者提供参考。     

中国典型钢铁联合企业的碳足迹分析

 明确了碳足迹概念,综合森林面积对碳排放的缓解作用,并基于物流分析和投入产出的耦合法建立MFA-IO模型分析钢铁企业的碳足迹。以中国5个典型钢铁企业为实例,研究钢铁企业的吨钢产品的碳足迹及其影响因素。结果表明：从钢铁生产工序分析,炼铁工序的碳足迹最大,且消耗的能源中含有大量的焦炭、煤。其次是焦化、烧结工序。从气体种类分析,钢铁生产中碳足迹的主要贡献者是CO2,在5个案例分析中,CO2的贡献值均占到了70%以上。5个典型企业吨钢产品的碳足迹平均为0.325 hm2/t。其中,企业D的吨钢产品碳足迹最高,高达0.353 hm2/t,而企业E的最小,为0.303 hm2/t。这主要是由地域差异、企业周围能源分布差异、生产设备与技术差异等综合因素导致的。总体分析,5个典型企业总碳足迹合计为1 989.58万hm2,超过5省森林面积的总和。表明其总CO2排放量就已超出森林吸收净化的能力,总温室气体排放量更是超出森林净化能力,即碳足迹的承载呈严重赤字。因此,研究如何减少中国钢铁工业吨钢碳足迹是十分必要和紧迫的。     

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。     

CO2在炼钢工艺的应用及发展

钢铁生产过程CO2排放占工业CO2排放量的16%左右。如何降低CO2排放并使CO2进行资源化利用是钢铁工作者关心的重要问题。以CO2在炼钢过程中的资源化利用为出发点,分析了国内外CO2作为炼钢过程的搅拌气源、反应介质及保护气源的应用情况,并介绍了笔者在炼钢应用CO2方面所做的前期研究工作的进展。     

钢铁生产的水能关系分析

从钢铁生产过程中水资源使用时的能耗角度研究了钢铁联合企业的水能关系，提出了水能强度的概念来评价企业生产过程中水资源利用的节能水平，建立了钢铁企业的水能关系模型。以中国某大型钢铁联合企业为例，计算并分析了该企业的水能关系。该企业总的水能量为55 709 kW·h/h，重复用水水能量占整个钢铁企业全部水能量的82%，补水水能量占16%，排水水能量占1%；各工序中热轧工序占比最大，其次是炼铁、炼钢工序，冷轧、烧结和炼焦工序较低。该企业的吨钢水能强度为0.208 kW·h/m3，炼铁工序的水能强度最高，热轧、炼钢工序次之，烧结、冷轧和炼焦工序较低。最后，从钢铁生产过程水资源利用的角度得到节能的方向及措施。     

钢铁工业中CO2排放和降低的措施

介绍了地球变暖对人类生态环境的影响。并讨论了钢铁行业中CO2排放量和减少钢铁生产过程中CO2排放量的一些措施。     

德国和欧洲钢铁业减少CO2及其他污染物排放的措施

欧盟27国的钢铁联合企业拥有现代化的工艺装备,生产多品种的优质钢材。高炉-转炉流程仍将保持统治地位。钢铁厂环境排放的控制主要涉及粉尘、SO2、NOx、二恶英和其他污染物,其焦点之一是CO2排放和碳排放交易。对减排CO2的炼铁新工艺作了概述。德国钢铁工业向政府作出承诺:同1990年相比,2012年吨钢CO2排放削减22%。     

典型钢铁企业全流程的氮素流及其含氮污染物减排潜力分析

针对钢铁生产全流程产生的NO_x造成的环境污染问题,依据NO_x生成机理及元素流分析方法,建立钢铁生产全流程氮素流分析模型。应用该模型,以某典型钢铁企业实际生产数据为样本,分析钢铁联合企业的氮元素流动特征,讨论钢铁生产全流程中排放的含氮污染物及废气NO_x的产生、脱硝及排放情况。研究结果表明,钢铁企业输入的氮素主要来源于高炉鼓风和各工序燃烧所需的空气(99.655%),输出的氮素主要以N₂形式(82.917%)排放至大气,全流程内的氮素主要以煤气和工序产品形式循环;钢铁企业排放的含氮污染物以废气NO_x(97.982%)为主,高炉炼铁工序废气NO_x排放量最高;钢铁企业产生的废气NO_x主要来源于焦炭(56.84%)和煤炭(28.91%),其中24.23%的NO_x经脱硝后转化为N₂排放至大气。对钢铁生产全流程氮素流及含氮污染物的排放、控制及相关政策开展研究,提出合理建议,对中国环境保护和钢铁行业的绿色发展具有重要意义。     

典型钢铁企业全流程的氮素流及其含氮污染物减排潜力分析

针对钢铁生产全流程产生的NO_x造成的环境污染问题,依据NO_x生成机理及元素流分析方法,建立钢铁生产全流程氮素流分析模型。应用该模型,以某典型钢铁企业实际生产数据为样本,分析钢铁联合企业的氮元素流动特征,讨论钢铁生产全流程中排放的含氮污染物及废气NO_x的产生、脱硝及排放情况。研究结果表明,钢铁企业输入的氮素主要来源于高炉鼓风和各工序燃烧所需的空气(99.655%),输出的氮素主要以N₂形式(82.917%)排放至大气,全流程内的氮素主要以煤气和工序产品形式循环;钢铁企业排放的含氮污染物以废气NO_x(97.982%)为主,高炉炼铁工序废气NO_x排放量最高;钢铁企业产生的废气NO_x主要来源于焦炭(56.84%)和煤炭(28.91%),其中24.23%的NO_x经脱硝后转化为N₂排放至大气。对钢铁生产全流程氮素流及含氮污染物的排放、控制及相关政策开展研究,提出合理建议,对中国环境保护和钢铁行业的绿色发展具有重要意义。     

中国钢铁工业的CO_2排放估算

对钢铁制造流程进行了碳素流运行规律解析,并对中国钢铁工业的CO2排放水平进行初步估算;同时也强调了国内外不同来源的钢铁工业CO2排放指标是不能随便拿来比较的。结果表明:虽然近年来中国钢铁工业CO2排放总量在不断增加,但吨钢CO2排放总体趋势是逐年降低的,且能源消耗引起的排放是总排放量的主要部分。     

Analysis of CO2 emission and mitigation methods in integrated iron and steel works

CO2 emission of the steel industry takes up a great proportion of the total emission of the world.It is necessary to reduce the CO2 intensity of steel products in order to save energy,protect the environment and keep a sustainable development in the steel industry.Based on the research of steel products’ life cycle inventory,those who conducted this research have focused on the analysis of CO2 emission factors and measures.Adopting the life cycle inventory model of a certain steelmaking site,together with the Tornado Chart,the researchers have identified significant factors,provided some explanation,and suggested some possible measures to reduce CO2 emission.The results have shown that the most important factors are the CO2 intensity of blast furnace gas (BFG), hot metal ratio of basic oxygen furnace (BOF) and the material utilization efficiency.Accordingly,some measures such as removing CO2 in BFG,decreasing the hot metal proportion in BOF,and improve material utilization efficiency in each process,may be taken to decrease CO2 emission.     

钢铁企业二氧化碳减排技术浅析

分析了以碳素流为主要载体的钢铁冶金过程排放二氧化碳的特点,指出了高炉长流程炼铁工艺的CO2减排应将铁前系统作为突破重点,并逐渐推广以废钢为主要原料的电炉短流程炼钢。钢铁企业烟气CO2减排应充分考虑其烟气特性,借鉴现有较为成熟的吸收法、吸附法等捕集技术,开发与钢铁生产工艺相结合的CO2捕集技术和装备。     

低碳高炉炼铁新技术及在安钢应用的可行性

为贯彻国家节能减排精神,实现“低碳炼铁、节能减排、实现清洁生产”的目标,在不断完善传统节能减排方法(如大喷煤和高风温等)的基础上,还需要进一步开发应用各种新技术和新措施。本文简要介绍了钢铁生产过程CO2的排放情况,重点阐述了高炉系统的CO2的产生及排放现状。同时介绍了为降低CO2排放,高炉炼铁新的研究应用热点,包括高炉...     

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。     

中国钢铁行业低碳模式及其相关政策分析

基于全过程分析和情景分析建立耦合模型,从中国钢铁工业的发展模式和政策角度,结合中国当前成熟的节能减碳技术,分析中国钢铁工业CO2的低碳发展模式和相关政策,并探讨未来中国钢铁工业CO2的最优减排量和优化技术路线。分析结果表明：若控制好经济发展和钢产量速度,实施提出的减碳技术路线,与2010年相比到2020年中国钢铁工业在焦化、烧结、炼铁、转炉、电炉和轧钢工序单位产品可减少CO2排放量分别为77.33、4.4、7.13、54.36、116.2和42kg/t;若同时保证相关末端处理技术的实施,到2020年吨钢CO2排放量为1.49t。可见,建立中国钢铁工业的低碳发展模式,主要在于促进相关成熟技术利用的政策调整,该发展模式可为中国钢铁行业的持续发展提供一定的理论依据。     

超低二氧化碳排放炼钢项目的进展与未来

钢铁工业的CO_2排放量占人类总CO_2排放量的6%,在全球碳排放控制日益严格的大环境下,高碳排放的钢铁工业的生存面临着前所未有的危机,而目前世界最先进的减排方法已达到瓶颈,世界各国都大力开发能够显著降低CO_2排放量的突破性新工艺。阐述了欧洲的超二氧化碳炼钢项目的最新进展和未来研究,其中炉顶煤气循环工艺(TGR-BF)、新的熔融还原工艺(HIsarna)、新型直接还原工艺(ULCORED)和碱性电解还原铁工艺(ULCOWIN,ULCOLYSIS)被认为最有前景,结合碳捕集存储技术,最高可降低80%的CO_2排放量,投资成本和运营成本都比传统高炉工艺的要低。     

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。