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钢铁企业二氧化碳减排技术的探讨

摘要：目前，我国各项生产工作都在向前推进，但发展和环保工作还没有结合起来，许多发展工作都是以环境为代价的。钢铁企业是现代工业的重要组成部分，但是其生产过程中的CO2排放量仅次于化学工业、建筑业，同时矿物燃料的消耗依然是造成CO2排放的重要因素，为了在激烈的市场竞争中占据优势，取得持续发展的势头，许多钢铁企业都需要加强节能减排、加强精细管理和合理使用节能减排技术。

关键词：钢铁；二氧化碳；技术

在我国的经济和社会不断发展进程中，钢铁工业发挥着重要的作用，对国民经济和社会的发展起着重要的推动作用。然而，钢铁工业的快速发展给我们的生态环境带来了巨大的冲击，在炼钢生产中，会产生很大的环境污染，据统计，在我国能源消费中，钢铁消费是六分之一。为了使我国步入可持续发展阶段，必须改进高炉冶炼技术，推进节能减排。

一、钢铁企业二氧化碳排放特性

CO2的排放与燃料中的固碳含量和使用量呈正相关，随着燃料中的碳含量和使用量的增加，CO2的排放也会随之增加。在钢铁冶炼过程中，碳是主要的物质流动和能源流动，而铁液中的碳则起到了加热和能量均衡的作用。钢铁冶炼是一种以碳还原、氧化、添加碳为主的工艺，消耗大量的煤炭，并排放大量的二氧化碳。钢铁企业CO2的产生主要有两种：1.是在生产过程中产生的化学反应，如烧结、炼焦、石灰焙烧、炼钢等；2.是由碳基燃料通过炉窑燃烧而得到的，如自备电厂锅炉、各种煤气再燃烧锅炉、CCPP等。不同于电厂的尾烟管，钢铁厂的CO2排放点分布比较广，其排放浓度也有很大差异。钢铁冶炼的全流程是一个复杂而又复杂的过程，其中，高炉、焦化、烧结球团和炼钢是其中的一个重要环节，CO2排放量在90%以上（除各种自备电厂、煤气/煤混合烧锅炉外）。因此，降低钢铁行业CO2排放的主要途径是降低钢铁行业的二氧化碳排放[1]。

二、钢铁生产二氧化碳减排现状

（一）工艺路线和用能结构之间的差别

目前，我国钢铁企业主要采用“炼钢-转炉”的长流程结构，国内的粗钢产能占到了85%左右，而发达国家的产能仅有45%~65%。长线工艺的能耗较高，比传统的废钢-电炉短流程多出2倍，且CO2排放较高。另外，煤炭是我国钢铁工业的重要能源，占全国能源总量的90%，其生产过程中所用的煤质量较差、能耗较低，从而造成了大量的CO2排放。

（二）能源回收水平较低

钢铁生产过程中存在着大量的能耗和转换，大量的余热、蒸汽、煤气等。我国钢铁企业二次能源循环利用体系不健全，造成了巨大的能源损耗，造成了高能耗、CO2排放困难。

（三）中低水平的设备产能较大

在目前的钢铁产能中，落后的、普通的设备占据了整体的三分之一左右。与较先进的设备相比，该设备的能耗增加了15%，余热、煤气回收效率约为30%，能源消耗大，CO2排放量大。

（四）铁矿品位较差

由于国内铁矿的品位较低，生产成本和铁矿资源的供应等原因，导致了高炉进厂的铁矿品位较低，有效能源消耗较大，生产能耗较高，导致单位产出的CO2排放较高。

（五）中低产品较多

与高端产品比较，中、低档钢制品的性能较差，为了达到相同的性能效果，需要加大用量，从而增加了使用者的能源消耗。同时，我国中、低端钢的使用寿命较短，在同一时间，其再生次数较多，能耗较大。目前，我国钢铁产品中，中低端产品占有很大比例，造成了工业生产单位能耗高，二氧化碳排放高[2]。

三、钢铁生产二氧化碳减排对策

（一）引进先进的工艺技术

通过引进大型化、现代化的技术设备和技术，淘汰落后的设备，可以大幅度地提高生产技术和经济指标，从而达到节能、节约资源、减少CO2排放的目的。先进的节能技术与设备包括：捣固焦炉、设置干熄焦设备、堆底和厚料层、高炉使用富氧、大喷煤、连铸坯热装热送、高温蓄热加热炉等。

（二）充分利用二次能源和清洁能源

对钢铁生产产生的余热、余压、余能及工业废气进行有效的循环利用，可以减少矿物燃料的消耗，从而达到节能、降低单位产能的目的。目前已有的技术有：TRT高炉发电、回收烧结余热、干熄焦回收蒸汽、CCPP联合循环发电等。

像核能，太阳能，风能，水能等洁净的能源属于非碳的，在钢铁行业中，利用它们来代替含碳的能源可以有效地降低CO2的排放量。目前，国内一些钢铁企业正积极探索应用高炉煤气回输技术、高炉纯氧冶炼技术、二氧化碳捕集技术等理论上的可行性技术[3]。

（三）使产品质量得到有效的提高

优质钢的制造成本较高，但性能好，用量少，使用寿命长，并可降低下游工业的生产和使用，对钢铁寿命周期的节能减排有显著作用。如果把所有的汽车钢材都换成高强度、高塑性、高韧性的汽车用钢，不仅可以改善车辆的安全性能，还可以减少10%的钢材用量，从而降低车辆的使用寿命和CO2排放。

（四）使入炉铁矿的品位得到提高

在炼钢过程中，增加铁矿石的品位是降低能耗的重要因素。因此通过改善原材料