低碳經濟下鋼鐵工業的挑戰與應對
崔健 寶鋼集團寧波鋼鐵公司
2009.10.14
一、前言
二、鋼鐵工業的發展現狀和面臨的挑戰 三、低碳經濟下鋼鐵工業的應對
四、結言
一、前言
二、鋼鐵工業的發展現狀和面臨的挑戰 三、低碳經濟下鋼鐵工業的應對
四、結言
研究院環境與資源研究所 石 洪志
強度、成型和多用途等方面獨特的綜合性能
可以無數次的循環利用而不會造成強度、韌性等的惡化。
鋼鐵材料是當今人類社會不可替代 鋼鐵材料是當今人類社會不可替代
和不可或缺的基礎材料
和不可或缺的基礎材料
世界鋼鐵協會（worldsteel）：目前全球而言，
每生產一噸鋼鐵產品平均將排放1.9噸CO 2 ；
國際能源組織（IEA）：鋼鐵工業排放的溫室 氣體占全球總排放量的4%-5%。
當前鋼鐵生產
當前鋼鐵生產 CO CO 2 2 的排放強度 的排放強度
一、前言
二、鋼鐵工業的發展現狀和面臨的挑戰 三、低碳經濟下鋼鐵工業的應對
四、結言
世界範圍鋼產量的
世界範圍鋼產量的 40 40 年變遷 年變遷
1974年前的6年中，世界鋼產量增加了2億噸；
1974年石油危機爆發，世界鋼產量在其後的26年才增長了1億 多噸，年增速不足1％；
2000年到2007年的7年中，世界鋼產量猛增5億噸；
2007年世界粗鋼產量年增長7.5%，連續第五年增長超過7％。
2008
金融風暴
全球的金融危機給鋼鐵業以前所未有的打擊，今年1-5月份粗鋼 產量前10位的國家中，除了大陸和印度與去年同比產量基本持平 外，其他國家粗鋼產量大大下降 。
金融危機給世界粗鋼產量帶來的影響
金融危機給世界粗鋼產量帶來的影響
今年1-5月份，大陸不僅產鋼總量遠遠高於其他國家，而且 大陸粗鋼產量占世界總量的比例也逼近50% 。
金融危機下大陸鋼鐵在世界範圍的變化
金融危機下大陸鋼鐵在世界範圍的變化
世界鋼鐵在今後幾十年的發展大趨勢 世界鋼鐵在今後幾十年的發展大趨勢
需求增加 需求增加
儘管當前的金融危機極大地影響和制約了鋼鐵的發 展，但是從長遠看全球經濟發展和區域經濟發展都會 增加對鋼鐵的總需求量。鋼產量增長 鋼產量增長
2007年全球鋼產量為12億噸，隨著鋼鐵在發電、運 輸、住宅等方面需求的不斷擴大，預測到2050年由 於大陸、印度等主要國家的經濟發展推動，鋼產量將 達到28億噸甚至更多。
CO CO 2 2 排放 排放
目前按照噸鋼排放1.9噸CO2
計算，每年排放的CO2
總量達到26億噸。如果照此發展，到2050年年CO2
排放總量將達47億噸。挑戰與選擇
挑戰與選擇
如何應對今後40年全球對鋼鐵需求的增加和隨之帶 來的CO2
排放的劇增？有沒有可能在鋼產量不斷增 加的同時，維持CO2
排放總量基本不增加？低碳經濟成了鋼鐵工業的必然選擇。
一、前言
二、鋼鐵工業的發展現狀和面臨的挑戰 三、低碳經濟下鋼鐵工業的應對
四、結言
1 1 、推廣鋼鐵在各行各業的應用，實現從 、推廣鋼鐵在各行各業的應用，實現從 全生命週期看更加高的能源利用效率
全生命週期看更加高的能源利用效率
寶鋼從04年開始進行產品生命週期評價（LCA）的研究和應用。已 完成了大部分鋼鐵產品的LCA計算評價，從中發掘在節能、環保和 資源利用方面的潛力，正在全面開啟寶鋼綠色產品的論證工作。
LCA
鋼結構替代傳統的水泥結構，可以達到20%CO2減排。2007年4 月，寶鋼依託世界鋼協，開展鋼結構住宅成套技術開發及建築用鋼 產業鏈研究，以期培育和主導大陸的鋼結構住宅市場。
Living Steel
是公認的綠色包裝，從冶煉到成罐能耗僅為鋁罐的1/2。目前寶鋼 已有四條產線，年制罐能力27.5億隻，占國內兩片罐市場的23%
（其餘為鋁罐）。2012年目標，產能擴大到80億罐，國內市場佔 有率約50%。
高強鋼
高強度鋼板是有效的“汽車減重，節能減排”材料解決方案。汽車采 用高強鋼後可以降低6%的CO2排放。國外平均採用50％，國內只 有21％。寶鋼可供最高級別已達1500Mpa。
兩片鋼罐
鋼鐵生產主要流程及副產品產生
鋼鐵生產主要流程及副產品產生
鋼鐵生產主要流程及副產品產生 鋼鐵生產主要流程及副產品產生
除塵7.2萬噸
水渣 244＋幹渣 13 萬噸 瓦斯泥21萬噸
渣110萬噸 OG泥 18 萬噸
轉爐二次塵 3.6 萬噸
除塵 2.5 萬噸 渣 5.5 萬噸
粉煤灰 24 萬噸 鐵鱗 18 萬噸 LT壓塊 5 萬噸 燒
結
高 爐
轉 爐
電 爐
電 廠 冷 熱 軋
總計：約500 萬噸
（年產鋼1000萬噸規模）
煉鐵煉鋼 廢耐材 5～8 萬噸
含油、有色金屬、重金屬泥餅，渣1 萬噸
2 2 、鋼鐵企業在最大限度實現鋼鐵副產品在 、鋼鐵企業在最大限度實現鋼鐵副產品在 鋼鐵生產流程內循環利用的前提下，積極推 鋼鐵生產流程內循環利用的前提下，積極推 進把鋼鐵生產中的副產品應用於其他行業，
進把鋼鐵生產中的副產品應用於其他行業，
實現間接的
實現間接的 CO CO 2 2 減排 減排
寶鋼實現了大量的鋼渣、除塵灰泥等返回燒結生產利用，節約 大量鐵礦資源並實現環保和成本的最優化。
寶鋼的鋼渣有15%以上返回生產單元利用。
鋼廠內 部循環
寶鋼電廠和燒結煙氣脫硫後，副產有石膏材料，目前已經形成了初 具規模的石膏製品產業，替代天然石膏礦，而且大大節約了石膏開 采、運輸過程的能耗，達到減排CO
2
的目的。寶鋼鋼渣48%供水泥生產行業，其餘大多數用於道路建設。
高爐渣95%以上用於生產礦渣微粉或水泥摻合料。
高爐渣每使用1噸作為水泥原料，可以減排近1噸CO
2
。 用於其他行業
3 3 、最大程度實現鋼的循環利用 、最大程度實現鋼的循環利用
0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800
电炉 转炉
铁水带入负荷 电力等自产能源带入 负荷
本工序负荷
寶鋼電爐、轉爐鋼水的CO
2
排放的組成（排放CO
2 g/kg鋼水）
-15%
0.337 0.287
废水排放 kg
-36%
10.191 6.539
mg (w)COD
-6%
1.219 1.142
g (a)NOx
-4%
1.915 1.842
g (a)SOx
-16%
0.463 0.388
g (a)PM10
-8%
1473.086 1352.727
g (a)CO2
43%
0.428 0.613
电耗 kWh
-35%
21.304 13.914
一次能源 MJ
-45%
2.669 1.461
litre 水耗
-14%
0.509 0.437
煤 kg
392%
0.146 0.717
废钢 kg
-48%
0.359 0.185
石灰石 kg
-59%
1.171 0.482
铁矿石 kg
相差比例%
转炉钢水 单位 电炉钢水
环境负荷因子
-15%
0.337 0.287
废水排放 kg
-36%
10.191 6.539
mg (w)COD
-6%
1.219 1.142
g (a)NOx
-4%
1.915 1.842
g (a)SOx
-16%
0.463 0.388
g (a)PM10
-8%
1473.086 1352.727
g (a)CO2
43%
0.428 0.613
电耗 kWh
-35%
21.304 13.914
一次能源 MJ
-45%
2.669 1.461
litre 水耗
-14%
0.509 0.437
煤 kg
392%
0.146 0.717
废钢 kg
-48%
0.359 0.185
石灰石 kg
-59%
1.171 0.482
铁矿石 kg
相差比例%
转炉钢水 单位 电炉钢水
环境负荷因子
寶鋼電爐鋼水、轉爐鋼水的環境負荷對比
全廢鋼電爐流程：省略了煉鐵工序從而降低了CO2排放強度。但其CO2排放強度取決於電力來源。
（核電和風力發電比傳統的燃煤發電減少CO2排放達80%）
寶鋼高爐-轉爐流程和電爐流程（廢鋼加鐵水），進行LCA計算評估，電爐流程CO2排放低8%左右。
全球範圍看，2007年廢鋼量達到5億噸，估計到2050年每年可提供的廢鋼可達16億噸。
到2050年預計全廢鋼電爐產鋼比例將從目前的25%增加到49%。
廢鋼產生的週期一般要40年，故對於大陸等發展大陸家，發展全廢鋼電爐廢鋼資源是大問題。
1、幹熄焦電風機、除塵風機和泵的變頻控制 2、CDQ（幹熄焦）
3、CMCP（煤濕度控制過程）
4、煉焦過程裝料前將煤壓實 5、燒結漏風控制
6、燒結機和環冷機餘熱蒸汽回收鍋爐 7、燒結減少焦粉和燃料消耗
8、燒結採用幹法電除塵器或類似技術
9、廢氣循環系統（EOS、LEEP 或 Eposint）以減少固體燃料消耗 10、燒結石灰-焦粉混合成粒工藝可改善焦粉制粒性能並提高生產。
11、燒結安裝新型點火器，減少煤氣消耗量。
12、熱風爐預熱助燃空氣、富氧鼓風、廢氣熱回收等。
13、鼓風機由50%的電動軸流式鼓風機和50%的蒸汽驅動軸流式鼓風機組成，熱力學效率為88%。
14、高爐煤氣回收及TRT高爐爐頂餘壓發電
15、高爐煤氣幹法除塵，可最多回收744 MJ/噸鋼水。
16、更低的焦炭比例，更高的PCI比例。
17、通過增加噴煤增加高爐煤氣回收
18、在高爐中採用HBI（熱壓鐵塊）裝料，以減少還原劑的消耗量並提高生產率。產生量下降約1 GJ/噸鐵水。
19、Tecnored制鐵工藝：不使用焦炭或燒結礦或球團礦，而用自還原性團塊作為主料。
20、轉爐幹法除塵系統：生產蒸汽，回收CO，粉塵再循環，與濕式淨化相比節能50%。
4 4 、全球鋼鐵業不斷改進生產工藝技 、全球鋼鐵業不斷改進生產工藝技 術，分享已有的先進技術和實踐經驗 術，分享已有的先進技術和實踐經驗
例舉部分最佳可
用技術（BAT）
寶鋼COREX-3000是世界範圍共用先進節 能環保技術的典型案例。它取消了傳統煉鐵的 燒結和煉焦，環保得到很大改善。工藝凸顯了 資源和能源的循環利用的特點，產生的粉煤、
粉礦通過噴吹和壓塊進行自我消化。同時產鐵 又產氣，所產中熱值煤氣供CCPP聯合循環發 電機組發電及補充寶鋼本部煤氣不足。
通過LCA計算比較，C3000比傳統高爐每噸 鐵水CO
2
排放降低23%左右。寶鋼C3000於 2007年11月投產，至今共產鐵水近200萬 噸。目前其工藝、設備和操作處於不斷完善階 段。全球鋼鐵業不斷改進生產工藝技術，
全球鋼鐵業不斷改進生產工藝技術，
分享已有的先進技術和實踐經驗 分享已有的先進技術和實踐經驗
寶鋼的實踐—
COREX3000
五种钢渣处理方式吨渣一次能耗对比图
0 50 100 150 200 250 300
热泼法 浅盘法 闷罐法 风淬法 滚筒法
MJ
五种钢渣处理方式吨渣粉尘排放对比图
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
热泼法 浅盘法 闷罐法 风淬法 滚筒法
g
32. 3 32. 1
24. 7
7. 7
4. 0 0. 0
5. 0 10. 0 15. 0 20. 0 25. 0 30. 0 35. 0
热泼法 浅盘法 闷罐法 风淬法 滚筒法
处理吨渣CO2排放量/kg
全球鋼鐵業不斷改進生產工藝技術，
全球鋼鐵業不斷改進生產工藝技術，
分享已有的先進技術和實踐經驗 分享已有的先進技術和實踐經驗
寶鋼的實踐—環保型短流程 渣處理技術(BSSF)
CO 2 排放
寶鋼自主研發的燒結煙氣脫硫 技術已經成功應用於寶鋼三種不 同類型的燒結機，而且經過一年 多的運行表明：無論其脫硫效 率、粉塵排放、運行穩定性，還 是在一次投資和運行成本方面，
都不失為是鋼鐵行業燒結煙氣脫 硫的一種最佳可用技術；
目前一方面開展在寶鋼其他燒 結機上的推廣，另一方面正積極 與鋼鐵協會和國家工信部等合 作，為此技術在國內的共用做出 寶鋼應有的努力。
全球鋼鐵業不斷改進生產工藝技術，
全球鋼鐵業不斷改進生產工藝技術，
分享已有的先進技術和實踐經驗 分享已有的先進技術和實踐經驗
寶鋼的實踐—燒
結煙氣脫硫
寶鋼－中鋼歷屆交流情況 寶鋼－中鋼歷屆交流情況
希望兩岸今後在能源、環境 和可持續發展方面有更加深 入和廣泛的交流☺
参加 人数 论文 数 届
次
时 间 地点 主 题
宝钢 中钢 宝钢 中钢
1 1995/ 4/ 17~22 宝山 炼铁、耐火材料 400 15 20 10 2 1996/ 4/ 15~22 高雄 炼钢、连铸、炼铁、
耐材
16 300 16 14
3 1997/ 9/ 17~22 宝山 炼钢、热轧、冷轧 300 16 18 10 4 1998/ 6/ 8~15 高雄 热轧、冷轧、环保 16 200 21 16 5 1999/ 7/ 12~19 宝山 设备、能源、环保 500 20 20 14 6 2000/ 9/ 26~10/ 2 高雄 设 备 、 能 源 、 镀 锌 产
品
20 200 16 22
7 2001/ 10/ 24~31 宝山 炼 铁 、 耐 材 、 镀 锌 、 理化 检验
300 23 27 19
8 2002/ 11/ 4~11 高雄 设 备 、 炼 钢 、 耐 材 、 炼铁 、信息、运输
21 200 25 22
9 2003/ 11/ 3~9 宝山 炼 钢 、 热 轧 、 冷 轧 、 轧辊
300 20 27 16
10 2008/ 11/ 2-9 高雄 热 轧 、 冷 轧 、 炼 铁 、 能源 环保、科技管理
25 300 17 20
11 2009年底(计划) 宝山 炼钢 、轧钢、能源 待 定
1996年
熔融還原+CO
2
捕 捉和儲存技術5 5 、 、 大力開展新的 大力開展新的 CO CO 2 2 突破技術的研發 突破技術的研發
真空變壓吸附從高爐煤氣中分離CO
2
進行儲存，餘氣循環進入 高爐，從而降低高爐焦比。可以減排目前CO2
排放總量的65%。今後幾十年鋼產量成倍增加，必須靠開發新的CO 2 突破技術才能實現 CO 2 總量不增加。目前研究的有代表性的CO 2 突破技術有：
高爐煤氣CO
2
的捕 捉和儲存技術新直接還原+CO
2
的捕捉和儲存技術利用天然氣直接還原鐵礦或球團，直接還原鐵用電爐流程進行 煉鋼，廢氣進行地下儲存。可以減排目前CO
2
排放總量的70%。利用煤預熱和高溫氣化分解還原鐵礦並生產鐵水，可進一步用 清潔能源替代煤。估計可以減排目前CO
2
排放總量的90%。鐵礦的鹼性電解技 術
電解含鐵離子鹼性溶液獲得固體鐵，CO
2
減排取決於電力（煤 電？核電或風電？），估計可以減排目前CO2
排放總量的90%。鐵礦熔融電解 技術
鐵礦被電解成鐵水和氧氣，無CO
2
排放而且獲得氧氣副產品。CO 2
減排取決於電力。估計可以減排目前CO2
排放總量的85%。利用氫的閃爍熔煉 技術
