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全国节能宣传周丨MPI专家观点:充分发挥节能提效对钢铁行业低碳转型的促进作用

  2022年全国节能宣传周 ?

  绿色低碳 节能先行

  充分发挥节能提效对钢铁行业

  低碳转型的促进作用

  yabo2021网页版

  低碳发展研究中心

  中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》(以下简称《意见》),国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》(以下简称《方案》)。《意见》作为碳达峰碳中和“1+N”政策体系的框架性、指导性文件,强调要“坚持节约优先”的重要基本原则,“把节约能源资源放在首位,实行全面节约战略”。《方案》把“节能降碳增效行动”作为“碳达峰十大行动”之一,强调“实施重点行业节能降碳工程”,推动电力、钢铁等行业开展节能降碳改造,提升能源资源利用效率,凸显了节能对实现碳达峰、碳中和目标的重要作用。为推动重点工业领域节能降碳和绿色转型,国家发改委、工信部等部门发布《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》《关于发布〈高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平(2021年版)〉的通知》《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022年版)》,科学指导高耗能行业做好节能降碳改造升级。

  

  钢铁行业节能降碳

  取得显著成效

  钢铁行业一直高度重视节能降碳工作。自1980年起,我国钢铁工业厉行节能降碳40余年,经历了一个由浅到深的发展过程,从最初的扫浮财、杜绝跑冒滴漏的简单管理和针对单体设备的节能降耗逐步扩大到了工序节能、系统节能,能效水平大幅提升。近年来,钢铁行业在先进节能技术推广应用、智能化管控体系应用、废钢资源回收利用、流程结构优化等方面取得积极进展。

  1. 先进节能技术推广应用

  伴随中国钢铁工业的快速发展,钢铁工业节能减排技术进步也取得快速发展,钢铁工业烧结余热发电机组、干熄焦装置、TRT装置数量均位居世界第一,具有世界上最大单机低热值燃气蒸汽联合循环发电机组,“一键炼钢+全自动出钢”智慧炼钢技术、绿色洁净电炉炼钢技术、热轧带钢无头轧制技术等代表世界先进水平的工艺技术,干熄焦、干法除尘、脱硫脱硝、高参数全燃煤气发电等先进节能减排关键共性技术均得到广泛推广应用。带动钢铁工业技术装备研发水平的不断提升,涌现出一批知名节能环保装备研发及制造企业。

  2. 智能化管控水平不断提高

  钢铁行业经历了从经验管理向现代化管理的转变,整体节能管理水平不断提升。能源管控中心、无组织排放智能管控系统在行业不断普及推广,钢铁行业节能减排迈向系统化、精细化管理行列,也涌现出一批国内知名的“两化融合”促进节能降耗的先进制造企业。钢铁行业积极实施能源管控中心升级改造专项,能源管控中心配备率达到80%。实施能源管理体系认证和实施运行,能源管理体系建设和认证比例达到80%以上。

  3. 废钢资源回收利用不断完善

  自2012年工业和信息化部实施废钢铁加工行业准入公告管理以来,已有九批近600家准入企业,基本形成了工业化的废钢铁加工配送体系。2021年,钢铁行业废钢铁消耗总量(2.26亿吨)、废钢比(21.9%)均显著提高。

  4. 流程结构不断优化

  钢铁行业通过生产结构调整及工艺流程优化,逐渐实现连续化、紧凑化、减量化。原料准备工序开展以物流高效化、质量稳定化、污染减量化为目标的工艺技术和节能环保改造建设;烧结球团工序加快设备大型化和现代化步伐,建立资源能源高效循环利用体系;高炉工序不断降低燃料消耗,燃料结构不断优化。

  5. 钢铁行业能效水平大幅提升

  1980年-2021年40余年,钢铁行业能效水平大幅提升,吨钢综合能耗见图1。由1980年吨钢综合能耗2040kgce/t下降到2021年549.24kgce/t,下降率为73.1%,其中:1980-1999年的20年间,全行业吨钢综合能耗从2040kgce/t降为1240kgce/t,下降率为39.22%;从2000年开始,根据全国重点大中型钢铁企业统计数据,吨钢综合能耗从2000年的906kgce/t下降到2021年的549.24kgce/t,下降率为39.4%。

  图1 1980-2021年重点大中型企业吨钢综合能耗趋势图

  

  准确把握双碳背景下

  钢铁行业节能工作新要求

  (一)节能提效是钢铁行业绿色低碳转型的关键性手段

  1. 节能提效是减少钢铁行业碳排放的主要途径

  钢铁行业属于资源和能源消耗密集型行业,中国钢铁工业产销量大,高炉-转炉长流程为主要生产工艺路线,以煤、焦炭等化石能源消耗为主(以当量计,煤炭能源消费占比约90%),是典型的能源消耗及碳排放大户。煤、焦炭等化石燃料燃烧产生的碳排放是我国钢铁行业碳排放的主要来源,约占钢铁行业碳排放总量80%。根据yabo2021网页版为百余家钢铁企业开展的碳达峰及降碳规划,“十四五”时期,节能提效在钢铁企业降碳贡献占比约60%。节能提效意味着直接减少化石能源使用,降低企业生产成本,也是从源头减少二氧化碳排放的主要途径。因此,节能提效是现阶段钢铁行业最直接、最经济、最有效的降碳措施。

  2. 节能是推动钢铁企业绿色低碳转型的有效手段

  钢铁企业作为能源消费大户,也是落实碳减排目标的重要责任主体。在当前全球供应链加速绿色转型的背景下,钢铁企业应坚持节约优先的原则,加强节约能源,提升企业能源资源利用效率,降低能源使用成本,树立企业绿色低碳形象,在全球绿色低碳转型进程中抢占先机。

  (二)双碳背景下钢铁行业节能工作新内涵和新要求

  推进碳达峰碳中和工作是破解资源环境约束突出问题、实现可持续发展的迫切需要,是顺应技术进步趋势、推动经济结构转型升级的迫切需要,也是破解发展难题、实现经济高质量发展的现实需要,钢铁行业应高度重视碳达峰碳中和工作。新时期对钢铁行业节能工作提出了新的更高要求,必须拓宽视野,从末端节能转向全流程系统发力,倒逼行业加快绿色低碳转型,推动行业高质量发展。

  坚持提质增效,做好系统谋划。加快推动节能工作向源头和末端进一步延伸拓展,统筹抓好全过程节能管理。综合用好结构节能、管理节能、技术节能等传统途径,推广系统节能、智慧节能等新路径,进一步增强节能工作的降碳属性,推动节能工作自身“提质升级”,全面提高能源利用效率。

  优化能源结构,凸显绿色用能。推进碳达峰碳中和工作要求钢铁行业变革节能理念,重塑钢铁能源结构,实现能源的多能互补。构建钢铁二次能源与可再生能源的互补、钢铁不同高低品位能源的互补等多能互补与储能系统相结合的能源体系。充分利用太阳能、风能等清洁能源,通过电力市场购买绿色电力使用,开展“源网荷储”一体化项目建设,不断提高企业绿色用能水平。

  

  钢铁行业“十四五”节能降碳

  重点工作

  “十四五”是碳达峰工作的关键期、窗口期,钢铁企业应根据自身情况科学制定节能降碳改造升级实施方案和工作方案,采用先进适用技术装备加快绿色低碳转型升级步伐。

  1. 优化产业布局

  鼓励有环境容量、能耗指标、市场需求、资源能源保障和钢铁产能相对不足的地区承接转移产能。未完成产能总量控制目标的地区不得转入钢铁产能。鼓励钢铁冶炼项目依托现有生产基地集聚发展。对于确有必要新建和搬迁建设的钢铁冶炼项目,必须按照先进工艺装备水平建设。现有城市钢厂应立足于就地改造、转型升级,达不到超低排放要求、竞争力弱的城市钢厂,应立足于就地压减退出。有序引导独立热轧和独立焦化企业参与钢铁企业兼并重组。

  2. 推广成熟技术装备

  推动焦炉上升管、高炉冲渣水和循环冷却水等中低温余热回收,推广高参数全燃煤气发电机组、烧结烟气内循环、高炉炉顶均压煤气回收等技术。推广铁水一罐到底、薄带铸轧、铸坯热装热送、无头轧制等技术,打通、突破钢铁生产流程工序界面技术,推进冶金工艺紧凑化、连续化。加大熔剂性球团生产、高炉大比例球团矿冶炼等应用推广力度。推广废钢余热回收、节能型电炉、炼钢蓄热式烘烤、加热炉黑体强化辐射等技术。推动低效率、高能耗、高污染的步进式烧结机、球团竖炉等装备逐步改造升级为先进工艺装备。大幅提高节能型水泵、永磁电机、永磁调速、开关磁阻电机等高效节能机电产品使用比例。鼓励企业充分利用大面积优质屋顶资源,以自建或租赁方式投资建设分布式光伏发电项目,提升企业绿电使用比例。

  3. 有序发展电炉炼钢

  推进废钢资源高质高效回收利用,有序引导电炉炼钢发展。鼓励有条件的高—转长流程企业就地改造为电炉短流程炼钢。鼓励在中心城市、城市集群周边布局符合节能环保和技术标准规范要求的中小型电炉钢企业。积极发展新型电炉装备,加快完善电炉炼钢相关标准体系。推进废钢回收、拆解、加工、分类、配送一体化发展,进一步完善废钢加工配送体系建设。鼓励有条件的地区开展电炉钢发展示范区建设,探索新技术新装备应用。

  4. 提升数字化智能化水平

  开展钢铁行业智能制造行动计划,推进5G、工业互联网、人工智能、数字孪生等技术在钢铁行业的应用,在铁矿开采、钢铁生产领域突破一批智能制造关键共性技术,打造一批智能制造示范工厂。全面普及应用能源管控中心,鼓励企业建设碳排放和污染物排放全过程智能管控与评估平台,建立设备、系统、工厂三层级能效降碳诊断系统,通过动态可视精细管控实现核心用能设备的智能化管控、生产工艺智能耦合节能降碳、全局层面智能调度优化管控。鼓励企业推进智慧物流,探索新一代信息技术在生产和营销各环节的应用,不断提效降本。

  5. 加强先进技术研发

  重点围绕副产焦炉煤气或天然气直接还原炼铁、高炉大富氧或富氢冶炼、熔融还原、氢冶炼等先进前沿冶炼技术,加强技术源头整体性的基础理论研究和产业创新发展,开展产业化试点示范。鼓励支持电炉、转炉等复杂条件下中高温烟气余热、冶金渣余热高效回收及综合利用工艺技术装备研发应用。

  6. 促进产业耦合发展

  推广钢渣微粉生产应用以及含铁含锌尘泥的综合利用,提升资源化利用水平。鼓励开展钢渣微粉、钢铁渣复合粉技术研发与应用,提高水泥熟料替代率,加大钢渣颗粒透水型高强度沥青路面技术技术研发与应用力度,减少建材行业能耗。推动钢化联产,依托企业副产煤气富含的大量氢气和一氧化碳资源,生产高附加值化工产品,减少煤化工行业能耗。

  yabo2021网页版

  低碳发展研究中心

  yabo2021网页版低碳发展研究中心致力于健全完善钢铁行业低碳转型顶层设计,搭建促进行业低碳发展完整产业链,主要成果及业务方向体现以下几方面。

  (一)构建C+4E 低碳发展理论体系及方法学

  不断夯实钢铁低碳发展方法学,经过近10年的研究,率先构建了以“提高碳生产率(Carbon Productivity)为核心,实现节约能源(Energy Saving),提高经济效益(Economic Efficiency),环境协同治理(Environment Synergy),构建钢铁生态产业链(Eco-industrial Chain)”为核心思想的钢铁C+4E低碳发展理论体系及方法学,为钢铁行业开展碳达峰及降碳行动提供坚实理论依据和科学操作指南。

  (二)强化规划降碳引领

  在“双碳”目标下,充分发挥规划降碳引领作用,以C+4E 低碳发展方法学为理论基础,构建完善技术工具手段,为上百家钢铁企业开展碳达峰及降碳规划,构建“5+1”降碳路径模式,通过推动绿色布局、节能与能效提升、用能及流程结构优化、构建循环经济产业链、低碳技术创新应用以及体制机制完善等,有效支撑钢铁行业推进碳达峰及降碳工作。

  (三)构建低碳发展指数评价体系

  紧密围绕钢铁碳达峰及降碳目标与路径,持续推进制度创新,构建钢铁低碳发展指数评价体系,涵盖1个评价指标、4个关键方向、8个重点目标及若干具体指标,实现多维度、系统化科学评价钢铁企业低碳发展水平。同时,通过构建一套适用于钢铁行业可监测计量、可决策分析、可管控的科学评估体系,有效提升以低碳为统领的监管效能。

  (四)建设全过程减污降碳协同管控平台

  将数字化、低碳化相结合,研究建立基于工业互联网的超低排放与低碳协同管控数字化平台,实现碳素流可视可管可控以及钢铁企业生产全过程的碳排放监测、统计、对标,支撑企业开展碳排放水平、碳足迹和全生命周期碳排放的分析研究,以碳效率为核心优化生产工艺及管理,实现生产工序碳排放过程目标管控、碳排放预警管控及减污降碳协同管控。

  (五)构建钢铁绿色金融支撑体系

  构建钢铁行业碳资产管理体系,开发碳交易市场投资组合策略模型,与相关监管部门和金融机构密切合作与交流,构建钢铁绿色金融支撑体系,有效提升绿色金融对于钢铁行业节能降碳领域的有效供给能力和水平。协助多家钢铁企业盘查碳资源,开发碳资产,形成碳资本。

  (六)搭建技术创新支撑平台

  承担工业低碳发展联盟秘书处、全球低碳冶金创新联盟秘书处工作,协助组织开展工业领域20大低碳技术评选工作,有效支撑中国宝武碳中和路径研究。同时,与多家国际、国内技术服务商开展合作,以实际行动有效激发各相关利益方推动低碳技术创新,加强科技创新在工业领域碳达峰碳中和工作中的支撑引领作用。

  (七)低碳领域专业化人才队伍建设

  基于对钢铁低碳转型的长期研究积淀及深刻理解,组织专家队伍为数家企业开展低碳转型相关培训工作,从“双碳”目标提出的背景和理论认识、我国钢铁行业及碳排放现状分析、实现“双碳”目标的挑战和机遇以及碳达峰碳中和中长期实现路径、碳资产管理等方面,进行全方位、系统分享,持续提升行业和企业低碳转型理念意识及认识水平。

  (八)加强国际交流合作

  积极跟踪研究钢铁行业低碳发展“热焦难”问题,为钢铁行业应对国际挑战做好分析应对,持续促进钢铁行业开展国际合作,不断提升钢铁企业国际竞争力。结合国内外碳定价机制,通过积极开展欧盟碳边境调节机制对中国钢铁行业影响研究、欧盟碳配额分配方案研究等,不断增强对国际规则的了解,提升我国钢铁行业参与国际规则制定的能力和国际话语权。

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