一條道路是直線的:在冶煉過程中,直接產(chǎn)生二氧化碳及其它有害氣體;一條道路是曲線的:鋼廠消耗的能源越多,間接排放的二氧化碳也就越多。
該如何節(jié)能,提高傳統(tǒng)能源的利用率?又該如何減排,減少溫室氣體的排放?在與二氧化碳抗?fàn)幍牡缆飞?,中國鋼鐵業(yè)究竟面臨怎樣的技術(shù)門檻?就此,本報(bào)記者專訪了中國鋼鐵業(yè)專家、原首鋼發(fā)展研究院副院長戴國慶。
《21世紀(jì)》:鋼鐵業(yè)所制造的二氧化碳,主要產(chǎn)生于哪些環(huán)節(jié)?
戴國慶:目前,世界上生產(chǎn)鋼鐵主要有兩條工藝路線:一是,用鐵礦石經(jīng)過煉鐵,然后用轉(zhuǎn)爐煉鋼,經(jīng)過連鑄和軋鋼(熱軋和冷軋),形成各種鋼材(簡稱“鐵礦石工藝”)。
二是,主要以回收的廢鋼為原料,用電爐煉鋼,然后連鑄、軋鋼,形成鋼材(簡稱“廢鋼工藝”)。
鐵礦石工藝要在煉鐵環(huán)節(jié),完成“把鐵礦石中鐵的氧化物還原為鐵元素”的化學(xué)反應(yīng),其中,還原劑主要是焦炭。這一反應(yīng)通常要在高溫下完成,因而耗能巨大,這一環(huán)節(jié)占“鐵礦石工藝”全流程能耗的60%以上。
而廢鋼路線,因?yàn)椴恍枰€原鐵元素,能耗就低得多了。目前,世界頂級鋼鐵企業(yè)“鐵礦石工藝”的二氧化碳排放量,是廢鋼工藝的3倍以上。
但世界廢鋼資源是有限的,主要受廢鋼歷史累計(jì)蓄積量和可回收率等因素影響。目前,發(fā)達(dá)國家廢鋼供應(yīng)量,占當(dāng)年粗鋼生產(chǎn)比重一般超過50%,而我國目前僅為10%左右。這一態(tài)勢短期內(nèi)不會(huì)改變,這就決定了,以噸鋼計(jì)算的二氧化碳排放量,歐美比我國要低很多
30年來,有效利用能源一直是全球鋼鐵業(yè)需要優(yōu)先考慮的主要問題之一。過去的30年間,發(fā)達(dá)國家(北美、日本和歐洲)鋼鐵企業(yè)已經(jīng)將噸鋼能源消耗削減了一半左右。
展望未來,基于對發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)增長預(yù)期,未來40年全球鋼材需求將比目前增加一倍,達(dá)到25億t左右的水平。特別是在創(chuàng)建低碳建筑、住宅和交通中,鋼材將扮演非常重要的角色。不同國家和地區(qū)鋼鐵生產(chǎn)碳排放強(qiáng)度存在差異,未來可以通過共享最好的技術(shù)和工藝減少對環(huán)境的沖擊。鋼材循環(huán)利用壽命周期的最大化和充分利用煉鋼生產(chǎn)的副產(chǎn)品可以有效降低二氧化碳排放。目前世界上最好的鋼廠已經(jīng)能夠在現(xiàn)有技術(shù)許可的條件下接近實(shí)現(xiàn)最優(yōu)生產(chǎn)。如果從長期來看,全球煉鋼生產(chǎn)二氧化碳排放強(qiáng)度進(jìn)一步大幅削減,則有賴于研發(fā)出突破性煉鋼技術(shù)。獲得合適的新技術(shù)需要對其研究開發(fā)、實(shí)驗(yàn)性鋼廠測試,并逐步升級到商業(yè)規(guī)模,因此需要投入大量資金。從長期來看,一個(gè)真正的可持續(xù)解決方案將取決于能否就近獲得無碳電能。
目前有3000種不同等級的鋼材可以滿足用戶特定要求,每年還不斷開發(fā)出具有獨(dú)特設(shè)計(jì)的鋼材,能夠最大限度降低對環(huán)境的沖擊。煉鋼生產(chǎn)的主要固體副產(chǎn)品是鋼渣。當(dāng)鋼渣被用于水泥生產(chǎn)時(shí),可以降低二氧化碳排放,鋼渣還可以用來鋪路,有時(shí)甚至可以用作肥料。
在鋼鐵生產(chǎn)過程中接近實(shí)現(xiàn)無廢物排放是可能的。目前材料利用率已經(jīng)達(dá)到97%,并且一些鋼鐵企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部循環(huán),副產(chǎn)品利用率接近98%。煉鋼生產(chǎn)中產(chǎn)生的可燃煤氣可以作為能源用來發(fā)電,也可作為其他生產(chǎn)工序的熱源。
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