“十一五”期間,鋼鐵行業內循環經濟已經取得了很大的進步。但是,作為國民經濟基礎產業,鋼鐵行業循環經濟的發展,離不開與其他相關行業和社會之間的鏈接。近日,《中國冶金報》記者就鋼鐵循環經濟產業鏈建設問題,采訪了部分鋼鐵業內專家。從業內專家的觀點和鋼鐵企業的實踐看,推進鋼鐵工業循環經濟產業鏈建設,對于高效利用各種資源,降低鋼鐵工業的能源和資源消耗,減少污染和溫室氣體排放有至關重要的作用。
鋼鐵—電力循環經濟產業鏈
鋼鐵生產過程消耗大量的電能和煤炭,產生大量的煤氣和余熱。業內專家認為,鋼鐵企業應當優化能源結構和能源利用,在能源效率最大化的前提下,利用鋼鐵生產流程中的余熱余能和副產煤氣發電,與電力行業構成鋼鐵—電力循環經濟產業鏈。
在鋼鐵企業,可以發電的余熱余能形式和過程有高爐爐頂余壓發電(TRT)、余熱鍋爐蒸汽發電、煤氣—蒸汽聯合循環發電(CCPP)、全燒高爐煤氣或氣煤混燒鍋爐余熱發電。
如萊鋼推廣應用高爐、轉爐煤氣回收利用技術,TRT、CCPP和干熄焦(CDQ)發電技術、低溫余熱發電技術;研究高爐沖渣水低溫余熱利用技術、轉爐余熱鍋爐蒸汽發電技術、燒結機余熱蒸汽發電技術等,形成二次能源循環鏈,不斷提高余熱余能回收利用水平。目前,萊鋼高爐、轉爐、焦爐煤氣全部實現回收利用。此外,鞍鋼建成了300MW、150MW兩套CCPP機組,比常規發電機組能效高出15%,相當于年節能12.4萬噸標煤,并提出“十二五”期間進一步提高余能余熱回收利用水平的目標。濟鋼也建設了3套CCPP機組,總裝機容量達到405.6MW。
實現鋼鐵企業煤氣“零排放”的一個重要途徑,是建立“共同火力發電”模式。即鋼鐵企業將多余的副產煤氣輸送給火力發電廠,代替部分煤炭燃料,以充分利用鋼鐵企業的剩余煤氣,實現煤氣“零排放”。共同火力發電整合了鋼鐵企業和電力企業各自的優勢,充分利用了鋼鐵企業的剩余煤氣和火力發電廠的現有設備資源(鍋爐和發電機組),相互彌補,只需增加煤氣輸送管道和對鍋爐進行必要的改造,在增加很少投入的情況下即可獲得最大效益。同時,在副產煤氣充分利用方面,共同火力發電也要比常規發電機組更靈活。此外,與鋼鐵企業自己建設利用余熱余能的發電機組實現電力自給相比,共同火力發電系統可以緩解兩者的行業利益沖突:一方面,電力企業可以利用鋼鐵企業的副產煤氣,降低了發電成本;另一方面,鋼鐵企業可以節省發電系統的建設投資,同時可使剩余煤氣達到“零排放”。
但是,業內專家指出,我國目前在理念、技術和政策層面還存在一些問題。從國內發展共同火力發電的實踐來看,由于電力行業壟斷、電力行業以單方面收益最大化為主等問題,鋼鐵企業受到了制約,比如上網電價等。兩個不同行業的企業之間難以做到公平、公開和公正,大大延遲了共同火力項目的實施。
鋼鐵—化工循環經濟產業鏈
鋼鐵生產過程中的副產煤氣資源化利用可提高煤氣利用的附加值,可生產氫、甲醇、二甲醚等。目前,我國鋼鐵生產過程的焦爐煤氣、高爐煤氣和轉爐煤氣只是作為燃料,用于鋼鐵企業內部或鋼鐵廠附近的生活區,利用效率低,焦爐煤氣中含有的氫氣、高爐煤氣、轉爐煤氣中含有的一氧化碳等均未得到資源化利用。鋼鐵生產可與化工行業構成循環鏈接關系,在煤氣加工方面進行合作,使煤氣資源得到優化利用,實現資源效率最大化和經濟效益最大化。
鋼鐵生產與化工行業構成的循環鏈接模式主要有:第一,利用焦爐煤氣規模提氫氣,生產出來的氫氣轉供煉油、石化等行業加氫處理提高油品質量。如萊鋼利用焦化副產品建設苯加氫等煤化工項目,已開發化工產品15種,年產值達到5.36億元。第二,可利用焦爐煤氣提氫氣,轉爐煤氣提一氧化碳、二氧化碳,合成精甲醇,尾氣可發電。第三,利用焦爐煤氣、轉爐煤氣可生產商品甲醇、燃氣、乙二醇、醋酸產品;引入新型煤氣化爐生產清潔燃氣,與尾氣、高爐煤氣實施燃氣蒸汽聯合循環發電,并實施余熱余能分布式發電,可實現用電自給及外送。
焦爐煤氣是鋼鐵企業最優質的二次能源,以往焦爐煤氣的利用比較單一。由于焦爐煤氣含氫量高,熱值比較高,業內專家建議,“十二五”期間應重點支持利用焦爐煤氣制氫、焦爐煤氣作為化工原料生產合成氣(甲醇、二甲醚、提取甲烷制LNG等)和合成甲烷等。
利用焦爐煤氣吸附制氫工藝是目前比較成熟的技術。鋼鐵企業(或焦化廠)的副產焦爐煤氣有50%~60%的氫氣,20%~30%的甲烷,是非常好的制氫原料。與天然氣制氫相比,焦爐煤氣制氫節省了蒸汽轉換或部分氧化等甲烷裂解過程,節約了相應的能源消耗,相對更加經濟,是大規模、高效、低成本生產廉價氫氣的有效途徑。此外,還可為石化行業提供加氫處理氣體、氫氣動力汽車,以及為氫冶金服務,這些有可能成為中國使用氫能源的突破口之一。
目前,還需要解決焦爐煤氣吸附制氫的大型煤氣壓縮機等關鍵技術。
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