中鋼公司節能減碳之管理與作法 中鋼公司節能減碳之管理與作法

報告人：葉肇檉

中鋼公司 助理副總經理

中鋼公司節能減碳之管理與作法 中鋼公司節能減碳之管理與作法

2008 年10月 1日

簡報大綱

一、中鋼能源管理

二、中鋼溫室氣體排放概況 三、節能減碳策略與實績

四、節能技術研發工作

五、未來節能減碳的重點工作

六、結語

中鋼公司屬一貫作業鋼廠，能源密集度高，

能源成本佔生產成本的20%以上。

生產過程中伴隨產出大量副生能源及廢熱。

「中鋼能源管理」持續追求之目標

• 改善能源密集度，降低能源成本，以提升產品 之市場競爭力。

• 穩定能源供應，以確保生產營運之正常運作。

• 兼顧環保與產品品質。

一、中鋼能源管理

• 由上而下、全員參與。

• 設立「能源節省委員會」。

1978年（民國67年） 5月成立，其功能與職責如下：

– 統籌全公司能源管理。

– 協調與政府機關能源相關事務。

– 訂定中長程能源方針與目標。

– 統計分析能源使用情形，定期檢討改善。

– 協調各部門節能計畫。

– 能源節約宣導與教育。

一、中鋼能源管理

二、中鋼溫室氣體排放概況

1. 排放源

• 約為2.1~2.2噸CO ² /噸粗鋼，以CO ² 佔絕大部分（99.5%）

• 主要來自冶金煤及高爐吹射用煤

• 小部分來自石灰石、白雲石、外購電及燃料煤

進料種類 主要使用設施 排放類別 比率(%) 冶金煤 煉焦爐、高爐 直接能耗 69.4%

吹射用煤 高爐 直接能耗 17.9%

石灰石、白雲石 燒結工場 原料排放 5.0%

外購電 公用設施 間接能耗 4.8%

發電用煤 動力工場 直接能耗 3.0%

2. CO ² 排放統計

三、節能減碳策略與實績

1. 廠內節能減碳

2. 廠外節能減碳

1. 廠內節能減碳

1-1) 廢熱回收 1) 過去

廢熱量 回收量 回收率

(KLOE/年) (KLOE/年)

(%)

1. 燒結製程排氣廢熱 293,778 49,000 16.7 #3、#4廢熱回收 2. 鍋爐排氣廢熱 280,333 157,000 56.0 12座鍋爐廢熱回收 3. 爐渣顯熱 202,556 - - 研究中

4. 焦炭顯熱 194,111 90,111 46.4 #3、#4 CDQ廢熱回收 5. 鋼胚顯熱(熱進爐) 151,333 45,333 30.0 軋鋼一、二廠

6. 加熱爐排氣廢熱 132,000 68,556 51.9 軋鋼一、二廠 7. 鋼成品顯熱 90,889 - - 研究中

8. 熱風爐排氣廢熱 70,778 39,333 55.6 #1~#4熱風爐廢熱回收 9. 轉爐氣廢熱 71,778 - - 研究中

總計 449,3331,487,556

30.2

廢熱回收成效彙總表

廢熱源 備註

四階煉焦乾式淬火廢熱回收

（背壓式汽電共生）

•

• 投資22.8億元

•

• 節能量：約6.9萬公秉油當量

•

₂

四號燒結冷卻機廢熱回收

（產製蒸汽）

•

• 投資2.6億元

•

• 節能量：約2.2萬公秉油當量

•

₂

由1979年每公噸粗鋼

6,770 百萬卡，至2007年降為 5,342 百萬卡，降幅超過 20% 。

歷年度單位粗鋼能源消費量

6,770

6,180

5,532 5,342

- 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000

百萬卡/噸粗鋼

1. 廠內節能減碳 1) 過去

1-2) 綜效指標：單位粗鋼能源消費量

2) 目前

2-1) 2010節能專案

基準年：2004年，目標年：2010年。

節能量：23萬公秉油當量/年（節能率3.6%）

CO ₂

₂ /年（減量率3.0%）

◎

․

◎至2007年節能量：11.8萬公秉油當量/年（達成目標51.5%）

1. 廠內節能減碳

2-2) 製程節能

改變製程、縮短製程、避免重製 提出58件改善計畫

節能效益潛力：18.4億元/年

節能量 潛力：12.2萬公秉油當量/年 CO

₂

1. 廠內節能減碳

案1：#3高爐噴煤系統改為濃相輸送系統

（2008年12月完成）

預估節能量：1.6萬公秉油當量/年 CO

₂

。

案2：改善線材產線鋼材導引功能，降低廢鋼量

（2008年12月完成）

預估節能量：0.3萬公秉油當量/年 CO

₂

案3：熱軋二場提升加熱爐熱進爐率

（2008年12月完成）

預估節能量：0.3萬公秉油當量/年 CO

₂

1. 廠內節能減碳

2-2) 製程節能

3) 未來

3-1) 動力一場一二階發電系統更新 規劃採用低熱值複循環發電機組 淨發電效率由23%提升至40%以上

節能量約11.4萬公秉油當量/年，CO

₂

轉爐氣回收：由

80 NM ³

³

₂

節能量約9.6萬公秉油當量/年，CO

₂

節能量約1.4萬公秉油當量/年，CO

₂

1. 廠內節能減碳

3-5) 綠色節能減碳計畫

太陽光電發電系統（建構核心工程技術能力）

10KW×1套（已核定實施，預計99年完工）

500KW×1套（規劃中， 預計99年完工）

900KW×1套（規劃中）

小水力發電

第一、二熱軋層流冷卻水以重力方式回流進入鐵鏽坑，

位差約10米，擬利用水輪機發電（67 KW）回收位能

。 3) 未來

1. 廠內節能減碳

1) 水淬爐石應用：替代水泥熟料。

• 中鋼的水淬率已提高到約95%的世界頂級水準。

2) 區域能源整合

• 與鄰近工廠互通有無，提高整體能源綜效，近年來成效卓著。

3) 廠外節能服務：輔導集團公司、下游客戶及鋼鐵同業為主。

4) 綠化、造林

5) 研發節能鋼材：協助下游關聯產業及消費者減碳。

6) 碳匯、碳權及碳交易：組成專案小組進行研究及案例。

2. 廠外節能減碳

每噸爐石粉可節省電力40度、石灰石1.2噸、減少CO

₂

1) 水淬高爐石磨粉後替代水泥

一貫作業鋼廠製程產生可利用之二次能源甚多，中鋼 自1993年起，積極推展以『中鋼』為核心之臨海工業區 能源整合計畫，以極大化能源綜效。

至2007年，二次能源外售利用項目有製程蒸汽、氧氣、

氮氣、氬氣、焦爐氣、壓縮空氣、部份電力。

2) 區域能源整合

臨海工業區區域能源整合現況

中 鋼 結 構

蒸 汽 蒸 汽

氬 氣 氮 氣 中 鋼 機 械

台 灣 志 氯

蒸 汽

蒸 汽 蒸 汽

氮 氣

↓

盛 餘 鋼 鐵 ^{蒸 汽}

氧 氣 蒸 汽 氮 氣

氮 氣 氮 氣

氬 氣

聯 華 氣 體 三 福 氣 體

運 行 中 洽 議 中

李 長 榮

化 工 ^{氮 氣、電 力}

中 油 大 林 廠

唐 榮 不 銹 鋼 廠

中 鋼 公 司 ^{中 鋼 碳 素}

天 然 氣

壓 縮 空 氣 、 焦 爐 氣

中 鋼 鋁 業

中 石 化

小 港 廠 廢 燃 氣 /冷 凝 水

氧 氣、電 力

臨海工業區 – 區域能資源整合（以蒸汽為例）

中鋼 生產 工場

煤,燃料油,天然氣 廢熱 燃料油 廢熱

整合前 臨近廠家

蒸汽

生產 工場 煤,燃料油,天然氣 廢熱

廢熱鍋爐 (汽電共生)

中鋼 臨近廠家

整合後

CO

₂

₂

工場 煤,燃料油,天然氣 廢熱

廢熱鍋爐 (汽電共生)

中鋼 臨近廠家

整合後

CO

₂

₂

2007年外售蒸汽1,327,784公噸之外部減量效果：

燃料油約10.2萬公秉。

CO ₂

SO

成立「中鋼節能服務團」，以中鋼之能源技術、工程經驗，積極 進行對中鋼集團子公司及中下游客戶的節能服務。

3) 廠外節能服務

3-1) 2007 2007 年廠外節能服務 年廠外節能服務

－ － 中鴻鋼鐵、晉禾企業等 中鴻鋼鐵、晉禾企業等 11 11 家 家

節能項目 節能潛力（年）

電力 3,980萬度

燃料油 3,770公秉

天然氣 156萬立方公尺

合計節能潛力 約 1.6萬公秉油當量

CO ₂ 減量 約 4萬噸/年

3-2) 2008年廠外節能服務

15家廠外節能服務計畫

配合中龍二期二階擴建，自2008年6月起輔導 中部鋼鐵業者節能減碳

已完成七家之節能潛力約4萬公秉油當量/年，

CO

₂

爭取溫室氣體減量額度認證，抵換二氧化碳 排放量

4) 綠化、造林

綠化造林面積約105.8公頃；二氧化碳減量約3,915公噸/年

綠化與造林

47

9

20

6

18

5.8 0

10 20 30 40 50

高雄廠 中寮 中大肚山 態景觀 山造林 高雄公園

面積(公頃)

已 綠 化

已綠化

規劃中

規劃中

規劃中

已認養

1. 管末CO ₂ 捕捉技術開發 2. 低溫廢熱回收技術開發 3. 潔淨能源產製技術開發 4. 煤炭氣化技術開發

5. 再生能源應用技術開發 6. 節能鋼材開發

四 ^、 節能技術研發工作

尋求潔淨、再生能源供應，提供低使用能耗的鋼材，

以降低能耗及二氧化碳排放量為目標

緣由

97年5月中鋼以『燃燒爐低二氧化碳排放之 燃燒爐低二氧化碳排放之 燃燒技術建立

燃燒技術建立 』為主題，加入國際鋼鐵協會 』 二氧化碳突破活動 (IISI-CO ₂ Breakthrough Activities)，共享國際先進鋼廠二氧化碳減量 技術研發成果。

目的 建立結合富氧燃燒、廢氣再循環及煙道氣 CO ₂ 捕捉之燃燒技術。

開發 內容

1) 建立富氧及高CO ₂ 廢氣再循環燃燒技術 2) 建立煙道氣CO ₂ 捕捉系統。

1. 管末CO

捕捉技術開發

低二氧化碳排放燃燒技術流程

燃料 氧氣或空氣

燃燒爐

CO

H

O

CO

₂

廢氣再循環

（主要為CO

₂

₂ O）

煙囪

緣由 1) 中高溫廢熱（400℃以上）大部分已回收利用。

2) 經評估具回收潛力的低溫廢熱源（400℃以下）

共19項，總廢熱1,826 Gkcal/年 （相當於20萬 公秉油當量）。

目標 開發適合於鋼廠之低溫廢熱回收技術。

開發 內容

1) 建立熱電材料發電之廢熱回收技術（回收廢熱 溫度範圍150～400 ℃）。

2) 開發熱電材料發電系統與應用。

2. 低溫廢熱回收技術開發

廢熱

ΔT 溫差產生

產生電流

熱電發電在廢熱回收應用

汽車排氣熱電系統

緣由

1) 氫能源開發與利用是先進國家共同研發的 新能源技術。

2) 焦爐氣組成氫含量高達 55 ∼ 60%，可做為 氫氣的供應源，擬建立高效率純化技術，

以因應未來產製氫氣之需。

目標 開發焦爐氣產製 氫氣之純化技術。

開發 內容

1) 建立高效率分離純化技術。

2) 開發氫能源在鋼廠利用之技術。

3. 潔淨能源產製技術－以焦爐氣產製氫氣

PSA吸收塔

前處理製程

H ₂ - PSA製程

氫氣

可燃尾氣

焦爐氣

焦爐氣產製氫氣流程

6.1 N

24.55 CH

57.39 H

7.06 CO

0.1 O

2.42 C

H

2.38 CO

百分比(%) 焦爐氣組成

6.1 N

24.55 CH

57.39 H

7.06 CO

0.1 O

2.42 C

H

2.38 CO

百分比(%) 焦爐氣組成

緣由 1) 中鋼燃煤鍋爐發電面臨嚴苛的環保問題。

2) 鋼自產燃氣供應不敷廠內使用，需外購能源，

提供汽電共生廠燃用。

目標 開發煤炭氣化技術，產製合成氣作為鋼鐵廠各式 加熱爐、鍋爐燃料，降低污染與外購能源成本。

開發 內容

1) 煤炭氣化性能測試 2) 合成氣燃料燃燒應用 3) 氣化合成氣發電示範 4) 氣化技術性能提昇

4. 煤炭氣化技術開發

煤炭

空氣 或氧氣

硫副產品

合成粗燃氣 乾淨燃氣 氣渦輪機

廢熱鍋爐

汽渦輪機

電力

電力 爐渣

煙囪 氣

化 爐

燃氣淨化裝置 空氣

煤炭

空氣 或氧氣

硫副產品

合成粗燃氣 乾淨燃氣 氣渦輪機

廢熱鍋爐

汽渦輪機

電力

電力 爐渣

煙囪 氣

化 爐

燃氣淨化裝置 空氣

煤炭氣化複循環（IGCC）流程

緣由 1) 配合公司綠色能源應用政策推動。

2) 尋求可在中鋼廠內建置之再生能源系統。

目標 1) 引進適合裝設於中鋼風場之風力發電機組。

2) 建立太陽光電系統選用與性能評估技術。

開發 內容

1) 引進風力發電設備及操作技術。

2) 廠房增設太陽光電系統評估與引進。

5. 再生能源應用技術開發

排風口垂直軸風力發電

6. 節能鋼材開發

緣由 1) 馬達採用性能愈好的電磁鋼片，效率愈高。

馬達效率每提昇1%，年耗電可省十億度。

2) 汽車市場需求趨向輕量化，必須配合開發 高強度汽車鋼板。

目標 生產高效率電磁鋼片及高強度先進汽車鋼板。

開發 內容

1) 開發低鐵損、高導性電磁鋼片。

2) 研發成形性佳，適合產製汽車結構件之

高強度鋼材。

1 2 3 4 5 6 7 8

Ir on l o s s , W 1 5 /50 (W /K g )

1) 中鋼目前已開發的最高品級電磁鋼片為50CS290與35CS250。

2) 將持續開發50CS230與35CS210鋼種。

50CS1300

50CS800

50CS470

50CS290

50CS230 35CS550

35CS440 50CS600

35CS250

35CS210

90’ 95’ 00’ 05’ 10’ Year

電磁鋼片發展地圖

電磁鋼片發展地圖

780SF

780SF 590SF 590SF 440SF 440SF

Part Weight (kg/Unit)Part Weight (kg/Unit)

1) 汽車減重10%，可節省油耗 6 ~ 8%。

2) 提高鋼材強度可達輕量化和節能減碳之目標。

高強度先進汽車用鋼之優點

高強度先進汽車用鋼之優點

汽車高強度鋼板發展地圖 汽車高強度鋼板發展地圖

Tensile Strength (MPa)

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300

02’ 03’ 05’ 06’ 07’ 08’ 09’ Year

980Y

TRIP

590T/690T/780T 440P

370P

780Y

10’

04’

590Y 390P

340P 270H

HS-IF

BH

11’

雙相鋼

Martensitic &

TRIP steels

340H

已量產 試製中 待開發

12’

MAR

1) HS-IF 和 BH 鋼中除 440P 外，均已完成開發及量產。

2) 590Y 與 780Y 雙相鋼也已量產，980Y 雙相鋼正擴大試製中。

( 1 . 7 % )

油 箱 及 配 件

輪 圈 熱 軋 ( 軟

鋼 )

( 2 . 3 % ) 排 氣 及 隔 熱 系 統

不 銹 鋼 ( 1 .9 % ) 鍍 鋁 鋼 片 ( 0 .4 % ) 汽 車 座 椅

冷 軋 ( 軟 鋼 )

高 強 度 冷 軋 及 G I 高 強 度 熱 軋

避 震 器 及 避 震 彈 簧 耐 疲 勞 彈 簧 鋼 低 合 金 鋼 直 棒 傳 動 系 統

低 合 金 鋼 直 棒 大 尺 寸 棒 鋼

汽 車 扣 件

低 合 金 鋼 棒 線 球 化 盤 元 中 碳 鋼 棒 線

結 構 件 ( 柱 及 樑 ) 高 強 度 冷 軋 高 強 度 G A

外 板 金 ( 引 擎 蓋 、 車 頂 ) 冷 軋 ( 軟 鋼 )

G A ( 軟 鋼 )、高 強 度 G A

底 盤 及 懸 吊 保 險 桿 補 強

冷 軋 、 G A ( 軟 鋼 ) 高 強 度 冷 軋 超 高 強 度 冷 軋

汽車用高級鋼材的示意圖

1. CO ₂ 盤查與外部查證

可準確得知中鋼的排放總量與排放強度。在執行時 著重方法的簡化及嚴謹性，並與國際接軌。

1) 建立全盤的資訊流

可完整呈現盤查所用的數據及各層文件。

2) 與既有表單連結

可確保盤查數據的可信度與準確性。

3) 成本會計帳交叉比對

可查驗出不一致及偏差之處，據以提升盤查結果 的準確性與可靠性。

五、未來節能減碳的重點工作

BAU（照常營運） ：依一般規劃來擴大營運的增碳路徑

2. 增減碳的整體規劃

萬 噸 CO₂

/年

萬噸鋼胚

/ 年

BAU

#1高爐 大修

2,490

2,358 2,534

2,410 2,422

2,491

2,545 2,545

2,545 2,545

2,619 2,619

2,397

2,574

2,619 2,619

1,164

1,092 1,144 1,164 1,164 1,164

2,000 2,100 2,200 2,300 2,400 2,500 2,600 2,700 2,800

96 98 100 102 104 106 108 110 112

500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000

× 路徑1

×

×路徑2 路徑3

2,503

2,490

2,439

#4高爐 大修

期程(民國) 萬

噸 CO₂

/年

萬噸鋼胚

/ 年

BAU

#1高爐 大修

2,490

2,358 2,534

2,410 2,422

2,491

2,545 2,545

2,545 2,545

2,619 2,619

2,397

2,574

2,619 2,619

1,164

1,092 1,144 1,164 1,164 1,164

2,000 2,100 2,200 2,300 2,400 2,500 2,600 2,700 2,800

96 98 100 102 104 106 108 110 112

500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000

× 路徑1

×

×路徑2 路徑3

2,503

2,490

2,439

#4高爐 大修

期程(民國)

3. 建立增減碳的評估系統

• 以簡化、制度化的程序估算各方案的增減碳效果

• 按BAU、路徑1、2、3分別統計，使各路徑更為準確

• 方案內容及成效有變化時可及時更新

• 未來也可據以驗收及檢討各方案的成效

4. 開發廠外節能減碳計畫

• 廠外的減碳新計畫對中鋼集團十分重要，難度頗高

• 確立額度認定、分享方式的機制

• 業界應積極克服困難，政府及專家團體需協助

1) 水處理及交通工具節能減碳

• 目前係以加裝磁化裝置及添加劑為主（物理、化學方法）

• 經嚴謹評估及內部試用確認後，逐漸推廣應用

2) 輔導中小企業節能減碳

• 以「互蒙其利」為原則

• 由鄰近工業區展開，提供節能診斷及改善服務

• 中小企業可得到節能效益，中鋼期能取得若干碳權

3) 再生能源的探討及參與

• 考量國情，評估及參與有潛力的再生能源計畫

• 包括廢棄物能源 （廢塑、橡膠）及 綠色新能源等

5. 尋找新方向

6. 與國際接軌

1) 達到國際標竿

• 國際鋼鐵協會

（

）

₂

• 中鋼參與國際標竿建立，也做為自我要求的目標

2) 加強國際交流

• 參加IISI及COP的會議以瞭解同業的現況及國際趨勢

• 配合工業局參加OECD鋼鐵委員會及各類研討會

3. 鋼鐵新技術研發

• 突破性超低碳製程（ULCOS）：由IISI協調規劃

• 節能減碳的綠色鋼材：先進鋼廠亦都積極進行中

六 ^、 結語

1. 鋼材生產耗能雖高，但使用期長且具高回收性，以生命週期

（LCA）觀念考量，比替代材料具有較低單位產品溫室氣體 排放。因此，鋼鐵工業仍是現代化國家中重要產業之一。

2. 國內外對鋼鐵業的節能減碳都有頗高的期待。鋼鐵業唯有以 積極、前瞻及自我要求的態度來回應，並多方尋求對策，

才能有效降低能源問題及溫室氣體管制所造成的經營風險。

3. 在全球暖化威脅下，中鋼已擴大範圍研發提高能源利用率的 技術，並開始評估再生能源在廠內應用的機會。

4. 中鋼從生產端（製程節能）及使用端（綠色鋼材供應）双管 齊下，積極研發多面向新節能技術，追求整體能耗再降低。

5. 中鋼內、外部節能減碳雙線進行，利己也利人。

簡報完畢！

敬請指教！