主要工業(yè)行業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)研究與評(píng)估-鋼鐵和水泥

主要工業(yè)行業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)研究與評(píng)估：鋼鐵和水泥安能翼科（北京）能源咨詢發(fā)展中心（CCEEE）2022.07ChinaCouncilforanEnergyEfficientEconomy(CCEEE)July,2022致謝本研究由安能翼科（北京）能源咨詢發(fā)展中心（CCEEE）統(tǒng)籌撰寫(xiě)，由能源基金會(huì)提供資金支持。本研究是能源基金會(huì)工業(yè)項(xiàng)目/工作組下的課題。研究團(tuán)隊(duì)感謝以下專家在項(xiàng)目研究過(guò)程中做出的貢獻(xiàn)辛 升 國(guó)家發(fā)改委能源研究所袁寶榮 中節(jié)能咨詢有限公謝曉敏 上海交通大學(xué)范永斌 中國(guó)水泥協(xié)會(huì)酈秀萍 中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司李林軍 深圳國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中關(guān)于項(xiàng)目單位安能翼科（北京）能源咨詢發(fā)展中心（CCEEE）是植根于中國(guó)的一家專注于能效經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推動(dòng)節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)全球氣候變化的非營(yíng)利機(jī)構(gòu)。CCEEE以“推動(dòng)能效持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮增長(zhǎng)”為宗旨，著力整合相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)際國(guó)內(nèi)資源，促進(jìn)政策、管理、技術(shù)、投融資和最佳實(shí)踐等方面的多維度交流及深度協(xié)同合作，助力中國(guó)積極2060CCEEE“獨(dú)立研究評(píng)估，企業(yè)支持服務(wù)，能力培育建設(shè)，國(guó)際交流合作”為業(yè)務(wù)核心。目錄引言：“雙碳”目標(biāo)下主要工業(yè)行業(yè)的挑戰(zhàn)與前景 1第一部分：鋼鐵行業(yè) 5一、行業(yè)概況及“雙碳”挑戰(zhàn) 5行業(yè)概況：碳排放最高的制造業(yè)行業(yè) 5“雙碳”挑戰(zhàn)：能源密集的長(zhǎng)流程工藝 6二、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景 10生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介 10節(jié)能低碳技術(shù)概述 12現(xiàn)有技術(shù)推廣的挑戰(zhàn) 14三、關(guān)鍵技術(shù)分析 15超高溫超高壓干熄焦發(fā)電技術(shù) 15燒結(jié)廢氣余熱循環(huán)利用工藝技術(shù) 19煉鐵高爐鼓風(fēng)除濕節(jié)能技術(shù) 23轉(zhuǎn)爐高效復(fù)吹熔煉裝備及技術(shù) 27白灰窯尾氣CO2回收用于CO2-O2混合噴吹煉鋼工藝技術(shù) 30DP系列廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料輸送成套設(shè)備 35四、國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)清單 38第二部分：水泥行業(yè) 一、行業(yè)概況及“雙碳”挑戰(zhàn) 行業(yè)概況：產(chǎn)量高位平臺(tái)期和工藝過(guò)程排放大 “雙碳”挑戰(zhàn)：固有的過(guò)程排放和煤炭為主的能源結(jié)構(gòu) 二、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介 節(jié)能低碳技術(shù)概述 目前技術(shù)推廣的挑戰(zhàn) 三、關(guān)鍵技術(shù)分析 高能效燒成技術(shù)（高能效燒成系統(tǒng)改造） 熟料煅燒過(guò)程智能優(yōu)化控制系統(tǒng) 輥壓機(jī)+V選粉機(jī)+球磨機(jī)聯(lián)合粉磨技術(shù) 四、國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)清單 第三部分：政策建議 一、優(yōu)化節(jié)能低碳技術(shù)遴選-推廣-評(píng)估-激勵(lì)體系 拓展技術(shù)收錄方式，加強(qiáng)技術(shù)申報(bào)和應(yīng)用激勵(lì) 持續(xù)追蹤收錄技術(shù)的發(fā)展演變 提供技術(shù)成本效益核算工具包 加強(qiáng)對(duì)集成和系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)注 開(kāi)發(fā)針對(duì)數(shù)字化、智能化技術(shù)的有效評(píng)估體系 注重技術(shù)展示、意識(shí)提升和能力培訓(xùn) 二、識(shí)別先進(jìn)技術(shù)最優(yōu)作用階段，高效推進(jìn)行業(yè)達(dá)峰中和 1.鋼鐵行業(yè) 2.水泥行業(yè) 參考文獻(xiàn) 附錄：重點(diǎn)行業(yè)綠色低碳發(fā)展及節(jié)能低碳技術(shù)相關(guān)主要現(xiàn)行政策名錄 引言：“雙碳”目標(biāo)下主要工業(yè)行業(yè)的挑戰(zhàn)與前景20209222030206020214國(guó)際性高級(jí)別會(huì)議上重申了“雙碳”目標(biāo)，并公布了細(xì)化目標(biāo)和相應(yīng)的實(shí)施計(jì)劃，進(jìn)一步表明了中國(guó)作為《巴黎協(xié)定》重要締約國(guó)及全球碳排放最高的三大經(jīng)濟(jì)體之一，當(dāng)仁不讓地承擔(dān)應(yīng)對(duì)氣候變化責(zé)任、積極推動(dòng)形成全球應(yīng)對(duì)氣候變化合力的立場(chǎng)。這是我國(guó)首次向國(guó)際明確長(zhǎng)期低碳發(fā)展目標(biāo)，在疫情后全球經(jīng)濟(jì)重建、氣候領(lǐng)導(dǎo)力不足的背景下，受到了全球各國(guó)的廣泛歡迎和積極關(guān)注，但與此同時(shí)，國(guó)際社會(huì)也對(duì)中國(guó)更加詳細(xì)的行動(dòng)路徑和具體的實(shí)施方案表達(dá)了強(qiáng)烈期待(經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào),2021)。為了履行“雙碳”承諾，落實(shí)“雙碳”行動(dòng)，回應(yīng)國(guó)際關(guān)切，我國(guó)加速構(gòu)建碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系，即碳達(dá)峰、碳中和頂層設(shè)計(jì)文件（“1”）2030達(dá)峰行動(dòng)方案及分領(lǐng)域分行業(yè)實(shí)施方案（“N”）。在做出“雙碳”承諾一周年之際，我國(guó)政府正式發(fā)布《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》（下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》），作為“1+N”政策體系中提綱挈領(lǐng)的“1”內(nèi)外暢通、防范風(fēng)險(xiǎn)”的原則，設(shè)立了能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度在2025年分別較202013.5%18%、重點(diǎn)耗能行業(yè)能效水平大幅提升逐漸達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平等目標(biāo)，并強(qiáng)調(diào)了推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型、深度調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)綠色低碳重大科技攻關(guān)和推廣應(yīng)用等工作方向(新華社,2021)。隨后各部門(mén)又陸續(xù)發(fā)布了《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》（下簡(jiǎn)稱《方案》）《促進(jìn)綠色消費(fèi)實(shí)施方案》《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見(jiàn)》等重要文件，充實(shí)“N”的構(gòu)成，“1+N”政策體系正加快建立完善——在《意見(jiàn)》的頂層設(shè)計(jì)框架下，逐步形成各領(lǐng)域各行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和政策合力，從經(jīng)濟(jì)社會(huì)的方方面面加快推進(jìn)節(jié)能減排1、應(yīng)對(duì)氣候變化。其中，《意見(jiàn)》《方案》等綜合性文件對(duì)電力、鋼鐵、有色金屬、石化化工、建材等高耗能高排放行業(yè)的節(jié)能降碳和產(chǎn)能升級(jí)予以重點(diǎn)關(guān)注。這些行業(yè)因自身固有特性或現(xiàn)有工藝水平及設(shè)備的限制，能耗高、碳排放量大——2018年能耗和碳排放總量分別占全國(guó)總量的38%和42%(王慶一,2019)，并且在短期內(nèi)難以徹底改變。以水泥行業(yè)為例，目前水泥產(chǎn)品大多以硅酸鈣礦物為主要成分，而鈣元素在自然界中最常見(jiàn)的礦藏形式為石灰石（碳酸鈣），因此水泥生產(chǎn)中煅燒石灰石、提取鈣質(zhì)的過(guò)程勢(shì)必1如無(wú)特別說(shuō)明，本報(bào)告中的“節(jié)能減排”特指碳排放，和“節(jié)能降碳”“節(jié)能減碳”同義使用。伴隨著大量的二氧化碳排放，但水泥中硅酸鈣的含量又直接影響著水泥性能，因此短期內(nèi)無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單替換或降低含量的方式減少水泥生產(chǎn)的過(guò)程排放。另一類典型問(wèn)題則以鋼鐵行業(yè)為代表：目前我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)以基于鐵礦石的初級(jí)生產(chǎn)即“長(zhǎng)流程”生產(chǎn)為主，該工藝一方面流程長(zhǎng)，涵蓋燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦、煉鐵等能源密集型環(huán)節(jié)，另一方面以焦炭作為主要還原劑和燃料，兩相作用，共同造成我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)能耗高、碳排放高的問(wèn)題；但我國(guó)現(xiàn)役的高爐等“長(zhǎng)流程”生產(chǎn)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施普遍較新，按照正15～20與此同時(shí)，這些重點(diǎn)行業(yè)本身的經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)大、承擔(dān)了大量就業(yè)，更是關(guān)系能源、建筑、交通、家電、航空航天、機(jī)械等國(guó)計(jì)民生領(lǐng)域的基礎(chǔ)行業(yè)，在我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程中舉足輕重，牽一發(fā)而動(dòng)全身，難以通過(guò)簡(jiǎn)單關(guān)停或減產(chǎn)的方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和碳中和、碳達(dá)峰。相反，對(duì)這些重點(diǎn)行業(yè)而言，節(jié)能降碳尤其不能以傷害合規(guī)產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)發(fā)展為代價(jià)，而是要盡力實(shí)現(xiàn)行業(yè)生產(chǎn)力和節(jié)能降碳能力的協(xié)同提升，這些都是重點(diǎn)行業(yè)在“雙碳”目標(biāo)下面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。《意見(jiàn)》發(fā)布以來(lái)，各部門(mén)又陸續(xù)出臺(tái)了《關(guān)于嚴(yán)格能效約束推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見(jiàn)》（發(fā)改產(chǎn)業(yè)〔2021〕1464號(hào)）、《關(guān)于印發(fā)“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃的通知》（工信部聯(lián)規(guī)〔2021〕212號(hào)）、《關(guān)于促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（工信部聯(lián)原〔2022〕6號(hào)）、《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳改造升級(jí)實(shí)施指南（2022年版）》（發(fā)改產(chǎn)業(yè)〔2022〕200號(hào)）等多項(xiàng)政策文件，對(duì)重點(diǎn)行業(yè)開(kāi)展“雙碳”工作、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展提出了嚴(yán)格要求和殷切希望。重重壓力之下，各個(gè)重點(diǎn)行業(yè)也在緊鑼密鼓地制定行業(yè)碳達(dá)峰、碳中和路線圖，探索行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的最佳路徑?？v觀節(jié)能減碳的各種方法，大致可以歸納為結(jié)構(gòu)調(diào)整、管理改進(jìn)和技術(shù)提升三大類。竿見(jiàn)影，因此在完全實(shí)現(xiàn)理想中的徹底變革前，還需要其他手段加以配合。手段、起輔助作用。技術(shù)提升的核心在于提高效率——對(duì)生產(chǎn)而言，好的技術(shù)應(yīng)該提高生產(chǎn)效率；甚至促進(jìn)生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高。對(duì)技術(shù)的定向選擇不但不會(huì)使節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)氣候變化站在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的對(duì)立面，反而使兩者協(xié)同發(fā)展成為可能，配合結(jié)構(gòu)調(diào)整和管理改進(jìn)，有望實(shí)現(xiàn)可觀的節(jié)能減排效果。節(jié)能低碳技術(shù)包括漸進(jìn)式技術(shù)和顛覆性技術(shù)兩類。前者致力于在不改變現(xiàn)有工藝流程的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳，因此應(yīng)用成本和門(mén)檻相對(duì)較低，適用于近中期；而顛覆性技術(shù)會(huì)部分或完全改變現(xiàn)有工藝流程、帶來(lái)全新的生產(chǎn)方式，往往涉及大型設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施甚至生產(chǎn)線替換，因而成本、門(mén)檻較高，但帶來(lái)的節(jié)能減排效益也更好，適用于遠(yuǎn)期。因此從協(xié)調(diào)氣候變化問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、適應(yīng)不同時(shí)期需要，以及節(jié)能減排效果等各方面而言，節(jié)能低碳技術(shù)都將對(duì)我國(guó)尤其是重點(diǎn)行業(yè)在“雙碳”目標(biāo)下的綠色發(fā)展發(fā)揮關(guān)鍵的核心作用。通過(guò)先進(jìn)適用技術(shù)的推廣應(yīng)用促進(jìn)節(jié)能降碳一直是全社會(huì)尤其是工業(yè)部門(mén)和重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)的工作重點(diǎn)之一，國(guó)家和地方政府對(duì)此也給予了持續(xù)性的政策支持，主要體現(xiàn)為相關(guān)技術(shù)目錄的遴選、收錄、發(fā)布和推廣。以國(guó)家發(fā)展改革委《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》（原《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣目錄》）2008共十批、累計(jì)數(shù)百項(xiàng)技術(shù)，也對(duì)先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用做出了值得肯定的貢獻(xiàn)，但如何在現(xiàn)有的以技術(shù)目錄為主的方式基礎(chǔ)上，更有效地收錄技術(shù)、更好地連通技術(shù)目錄和生產(chǎn)實(shí)踐、進(jìn)一步提高企事業(yè)單位技術(shù)應(yīng)用甚至研發(fā)的積極性，這些問(wèn)題都還存在很大的探討空間。而對(duì)真正處于節(jié)能降碳一線的重點(diǎn)行業(yè)和企業(yè)而言，在“雙碳”目標(biāo)提出之后，已有的技術(shù)目錄和市面上可用的先進(jìn)技術(shù)中，哪些優(yōu)中選優(yōu)的關(guān)鍵技術(shù)最適應(yīng)行業(yè)、企業(yè)的具體情況，能夠最快最好地幫行業(yè)、企業(yè)減輕“雙碳”壓力、完成“雙碳”任務(wù)，什么情況、什么階段適用什么技術(shù)，都是重點(diǎn)行業(yè)和企業(yè)最關(guān)心的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)之上，包括技術(shù)目錄在內(nèi)的技術(shù)推廣政策如何進(jìn)行調(diào)整，從而更好地反映和適應(yīng)我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化新階段、新戰(zhàn)略的需求，支持企業(yè)、行業(yè)、各部門(mén)乃至整個(gè)經(jīng)濟(jì)體實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)和綠色發(fā)展目標(biāo)，也是近期技術(shù)工作應(yīng)該優(yōu)先考慮的焦點(diǎn)。基于上述考慮，本報(bào)告從鋼鐵、水泥兩個(gè)典型的高能耗、高排放重點(diǎn)行業(yè)入手，對(duì)國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)開(kāi)展研究與評(píng)估，探討我國(guó)重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)尤其是鋼鐵、水泥行業(yè)如何通過(guò)技術(shù)手段助力行業(yè)綠色發(fā)展和“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，以及節(jié)能低碳技術(shù)的推廣工作如何在“雙碳”背景下更好地發(fā)揮作用。報(bào)告正文分為鋼鐵、水泥和政策建議三大部分：在行業(yè)部分對(duì)行業(yè)概況、行業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行概括和描述，選取典型適用技術(shù)做深入分析，并提出分階段的行業(yè)推薦技術(shù)清單；在政策建議部分則分別針對(duì)“促進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)應(yīng)用”和“鋼鐵水泥行業(yè)在‘雙碳’目標(biāo)下不同階段的適用技術(shù)”提出建議2。報(bào)告附錄對(duì)影響重點(diǎn)行業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)推廣應(yīng)用的現(xiàn)行政策進(jìn)行整理匯編。2由于鋼鐵、水泥行業(yè)都是流程工業(yè)，雖然在供應(yīng)鏈、生產(chǎn)流程、服務(wù)鏈（“兩鏈一流”）的各個(gè)環(huán)節(jié)都存在節(jié)能減排潛力，但絕大多數(shù)能耗和碳排放都來(lái)自生產(chǎn)流程，因此本報(bào)告討論的技術(shù)重點(diǎn)聚焦于生產(chǎn)流程中的技術(shù)。第一部分：鋼鐵行業(yè)一、行業(yè)概況及“雙碳”挑戰(zhàn)行業(yè)概況：碳排放最高的制造業(yè)行業(yè)鋼鐵行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)于滿足工業(yè)化、城鎮(zhèn)化與現(xiàn)代化需求有著不可替代的作用，為建筑、交通、機(jī)械、能源等國(guó)民經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵部門(mén)提供了其所需的絕大部分鋼鐵材料。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)發(fā)展迅速，已建成全球范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈最完整的鋼鐵工業(yè)體系，成為全球鋼鐵生產(chǎn)、消費(fèi)總量及人均消費(fèi)量第一大國(guó)。202010.5360%，20105.0%2021)；2021202010.3525 60%粗鋼總產(chǎn)量（億噸）20 50%粗鋼總產(chǎn)量（億噸）40%世界占比15世界占比30%1020%5 10%0 0%2012201320142015201620172018201920202021世界 中國(guó) 中國(guó)粗鋼產(chǎn)量的世界占比圖1我國(guó)及全球粗鋼產(chǎn)量（2012-2021）數(shù)據(jù)來(lái)源：世界鋼鐵協(xié)會(huì)、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局與此同時(shí)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)也面臨生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)落后、產(chǎn)業(yè)布局不合理、高耗能、高污染等重大挑戰(zhàn)。其中，高能耗、高碳排放的問(wèn)題更是成為“雙碳”目標(biāo)提出后，我國(guó)鋼鐵行業(yè)發(fā)展中最棘手的問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋼鐵行業(yè)碳排放量約占全國(guó)碳排放總量的15%，是我國(guó)碳排放最高的制造業(yè)行業(yè)(北京科技大學(xué)等,2021)。因此鋼鐵碳減排至關(guān)重要，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要抓手。居高不下的碳排放主要來(lái)自以長(zhǎng)流程為主的生產(chǎn)工藝所帶來(lái)的高能耗——這也是我國(guó)鋼鐵行業(yè)與國(guó)際先進(jìn)生產(chǎn)水平的差距所在；具體而言，長(zhǎng)流程生產(chǎn)方式約占我國(guó)當(dāng)前粗鋼工藝結(jié)構(gòu)的90%，造成鋼鐵行業(yè)（黑色金屬冶煉及壓延工業(yè)）占全國(guó)能耗總量高達(dá)16.3%(北京科技大學(xué)等,2021)。鋼鐵行業(yè)碳排放高的另一個(gè)原因是以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)：鋼鐵行業(yè)一次能源消耗以煤炭、石油、天然氣、一次電力（水電、核電等）為主，其中煤炭占比約70%(馬驥濤、黃桂田,2018)。10能源消費(fèi)總量（億噸標(biāo)煤）9能源消費(fèi)總量（億噸標(biāo)煤）8765432102010201120122013201420152016201720182019黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)能源消費(fèi)總量黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)能源消費(fèi)總量全國(guó)占比2我國(guó)鋼鐵行業(yè)能耗及全國(guó)占比（2010-2019）

20%18%16%14%全國(guó)占比12%全國(guó)占比10%8%6%4%2%0%數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局124%業(yè)能耗基本維持穩(wěn)定，鋼鐵行業(yè)占全國(guó)能耗比重也在不斷下降。這反映出我國(guó)鋼鐵行業(yè)在過(guò)去十年間無(wú)論是從產(chǎn)能提升還是節(jié)能降耗方面，都實(shí)現(xiàn)了顯著的進(jìn)步，并且在很大程度上推動(dòng)了全國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。然而“雙碳”目標(biāo)的提出為鋼鐵行業(yè)帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，原有的升級(jí)速度和強(qiáng)度都已經(jīng)無(wú)法滿足碳達(dá)峰、碳中和的高要求，未來(lái)發(fā)展方向應(yīng)更多地聚焦在落后產(chǎn)能控制和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)由“規(guī)模大”到“質(zhì)量高”的轉(zhuǎn)變；推廣短流程生產(chǎn)工藝，推進(jìn)廢鋼資源應(yīng)用和鋼材生產(chǎn)電氣化；以及從高能耗、高污染向綠色低碳發(fā)展轉(zhuǎn)型等方面?！半p碳”挑戰(zhàn)：能源密集的長(zhǎng)流程工藝政策壓力鋼鐵行業(yè)作為全國(guó)碳排放最高的制造業(yè)行業(yè)以及最主要的耗能行業(yè)之一，因其現(xiàn)階段的能耗、碳排放特點(diǎn)以及行業(yè)本身的重要性，在國(guó)家層面的“雙碳”目標(biāo)提出以來(lái)倍感壓力。《意見(jiàn)》和《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》要求鋼鐵等行業(yè)“深度調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)”并制定行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案，《方案》更是明確提出“推動(dòng)鋼鐵碳達(dá)峰”，作為“工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰行動(dòng)”的重要組成部分。除此以外，國(guó)家發(fā)改委、工信部、生態(tài)環(huán)境部等部門(mén)相繼發(fā)布《關(guān)于嚴(yán)格能效約束推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見(jiàn)——冶金、建材重點(diǎn)行業(yè)嚴(yán)格能效約束推動(dòng)節(jié)能降碳行動(dòng)方案（2021-2025年）《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《關(guān)于促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》《鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳改造升級(jí)實(shí)施指南》等多個(gè)政策文件，為鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳、綠20252%2021)；2020年中國(guó)鋼鐵行業(yè)噸鋼綜合能耗為545.3千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸粗鋼（kgce/t）(王維興,2021)，20155%(工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、自然資源部,2021)，28.7kgce/t。20252%，202011534.4kgce/t。以轉(zhuǎn)爐工序?yàn)槔?，截?020年底，中國(guó)鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)爐工序能效低于基準(zhǔn)水平的產(chǎn)能約占30%2022)；按202010.86劃研究院,2020)、轉(zhuǎn)爐占比90%(北京科技大學(xué)等,2021)粗略估計(jì)，實(shí)現(xiàn)20252.9?30%部等,2021)(國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、工業(yè)和信息化部等,2022)；中國(guó)黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)各類工序2021年能效基準(zhǔn)水平與對(duì)應(yīng)標(biāo)桿水平大多存在15%～30%的差距，個(gè)別工序差距甚至高達(dá)67%3。以高爐和轉(zhuǎn)爐兩道2020（含）6%(國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、工業(yè)和信息化部等,2022)。要在四年時(shí)間內(nèi)（2021-2025）25右，鋼鐵行業(yè)開(kāi)展大規(guī)模能效提升工作迫在眉睫。3根據(jù)《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平（2021年版）》中相應(yīng)數(shù)據(jù)估算所得。表1《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平（2021年版）》鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能對(duì)比高爐工序單位產(chǎn)品能耗轉(zhuǎn)爐工序單位產(chǎn)品能耗電爐冶煉30～50t單位產(chǎn)品能耗≥50t單位產(chǎn)品能耗標(biāo)桿水平kgce/t361-306761基準(zhǔn)水平kgce/t435-108672差距*20.5%66.7%28.4%18.0%數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)家發(fā)展和改革委；*差距基于標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平計(jì)算得出。?15%以上32022)。202010.511.7%，同期世界平均水平約為30%，美國(guó)和日本分別為70%和25%(北京科技大學(xué)等,2021)。202515%20203.31.6這一目標(biāo)，我國(guó)電爐鋼占比也仍然與世界平均和先進(jìn)水平存在較大差距。電爐鋼多以廢鋼為原料進(jìn)行短流程生產(chǎn)——20202.32021)，20253上述目標(biāo)雖然各具難度，但大都針對(duì)產(chǎn)能問(wèn)題，旨在推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)能升級(jí)——包括能效水平提升和電氣化等，集中反映出我國(guó)鋼鐵行業(yè)在“雙碳”時(shí)代亟需克服的最大挑戰(zhàn)：以“長(zhǎng)流程”為主的現(xiàn)有工藝結(jié)構(gòu)，與該工藝能源、碳排放密集程度高之間的矛盾。長(zhǎng)流程和短流程鋼鐵生產(chǎn)工藝主要包括長(zhǎng)流程工藝和短流程工藝（詳見(jiàn)二、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景）：長(zhǎng)流程煉鋼是指從鐵礦石開(kāi)始，經(jīng)歷煉鐵、煉鋼、連鑄、軋制等工藝環(huán)節(jié)，最終制成鋼材的生產(chǎn)流程，又稱“初級(jí)鋼生產(chǎn)”；與之相對(duì)的短流程煉鋼則以廢鋼作為原料，跳過(guò)煉鐵相關(guān)各道工序，直接經(jīng)過(guò)煉鋼及后續(xù)環(huán)節(jié)產(chǎn)出鋼材，又稱“次級(jí)鋼生產(chǎn)”。與短流程相比，長(zhǎng)流程煉鋼的能源和碳排放密集程度都非常高。一方面，后者的生產(chǎn)流程更長(zhǎng)，多出的每道工序都會(huì)產(chǎn)生額外的能耗和碳排放，在產(chǎn)出不變的情況下整體能耗和碳排放更高，因此能源密集程度（噸鋼綜合能耗）和碳排放密集程度都更高。另一方面，燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦（合稱“鐵前系統(tǒng)”）和高爐煉鐵是長(zhǎng)流程煉鋼所獨(dú)有的高耗能工藝環(huán)節(jié)，共同占到我國(guó)噸鋼能耗的90%以上(王志偉,2014)，是中國(guó)鋼鐵工業(yè)目前最主要的耗能環(huán)節(jié)；而在長(zhǎng)流程工藝中，高爐煉鐵環(huán)節(jié)的能耗約占60%左右，其次是9%～12%的燒結(jié)環(huán)節(jié)4。此外，長(zhǎng)流程工藝還以焦炭作為煉鐵的主要還原劑和燃料，造成生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放進(jìn)一步增加，煉鐵環(huán)節(jié)的直接碳排放占鋼鐵工業(yè)碳排放總量的60%以上5。也正因如此，目前國(guó)際上普遍認(rèn)為短流程工藝代表著更加先進(jìn)的鋼鐵生產(chǎn)水平，是我國(guó)鋼鐵產(chǎn)能與國(guó)際先進(jìn)水平的主要差距和長(zhǎng)期轉(zhuǎn)型方向所在。80%70%60%電爐粗鋼占比50%電爐粗鋼占比40%30%20%10%0%2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020世界 中國(guó) 美國(guó) 日本圖3我國(guó)與典型國(guó)家電爐鋼占比（2011-2020）數(shù)據(jù)來(lái)源：張龍強(qiáng)，2021.4咨詢行業(yè)專家的觀點(diǎn)。5同上。其他工藝環(huán)節(jié)

長(zhǎng)流程工藝的其他環(huán)節(jié)10%鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵（長(zhǎng)流程獨(dú)有）10%鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵（長(zhǎng)流程獨(dú)有）90%高爐煉鐵60%燒結(jié)9%~12%圖4我國(guó)噸鋼能耗中長(zhǎng)流程工藝獨(dú)有環(huán)節(jié)占比（左）及長(zhǎng)流程各工藝環(huán)節(jié)能耗占比（右） 數(shù)據(jù)來(lái)源：王志偉（2014），《鋼鐵行業(yè)工序能耗分析及節(jié)能發(fā)展方向探討》；咨詢行業(yè)專家。要解決長(zhǎng)流程煉鋼能耗和碳排放高的問(wèn)題，目前主要存在兩種思路：一是提高現(xiàn)有生產(chǎn)工藝、尤其是鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵的能效水平，二是用短流程工藝替代長(zhǎng)流程工藝。兩種思路各有利弊：短流程代表了更先進(jìn)的產(chǎn)能升級(jí)方向，能夠幫助鋼鐵行業(yè)更徹底地節(jié)能降碳，但受種種現(xiàn)實(shí)因素限制，包括設(shè)備替換和改造成本高、現(xiàn)有的長(zhǎng)流程基礎(chǔ)設(shè)施仍在有效使用年限內(nèi)、廢鋼資源不足等，難以在短期內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用；相反，提高現(xiàn)有工藝水平雖然相對(duì)而言成本更低、現(xiàn)實(shí)阻力和實(shí)施難度更小，但節(jié)能降碳潛力有限，治標(biāo)不治本，無(wú)法從根本上解決長(zhǎng)流程生產(chǎn)能源和碳排放密集程度高的屬性。下節(jié)將從鋼鐵生產(chǎn)的具體工藝流程、節(jié)能低碳技術(shù)現(xiàn)狀及目前技術(shù)推廣方式存在的問(wèn)題幾個(gè)方面入手，探索鋼鐵行業(yè)在“雙碳”目標(biāo)下依靠技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)能降碳的潛在出路。二、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介供應(yīng)鏈生產(chǎn)流程產(chǎn)品服務(wù)鏈從全生命周期來(lái)看，包括鋼鐵工業(yè)在內(nèi)許多制造業(yè)的總體流程都可以概括為“兩鏈一流”，即供應(yīng)鏈、生產(chǎn)流程和服務(wù)鏈（圖5）。供應(yīng)鏈生產(chǎn)流程產(chǎn)品服務(wù)鏈原料等

圖5制造業(yè)“兩鏈一流”示意圖以鋼鐵行業(yè)為例，供應(yīng)鏈?zhǔn)侵笇㈣F礦石與/或廢鋼、煤礦等原料和其他物質(zhì)運(yùn)輸?shù)戒搹S的過(guò)程，具體包括運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)、預(yù)處理等環(huán)節(jié)；生產(chǎn)流程則是鐵礦石與/或廢鋼經(jīng)由特定生產(chǎn)工序被加工成為鋼材的過(guò)程；制成的鋼材產(chǎn)品被運(yùn)往消費(fèi)端則屬于服務(wù)鏈的范疇，具體包括包裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)等。其中，生產(chǎn)流程關(guān)系著鋼鐵產(chǎn)能和產(chǎn)品的能效和碳排放水平，是鋼鐵企業(yè)和整個(gè)行業(yè)主要的用能過(guò)程和碳排放源，是目前我國(guó)產(chǎn)業(yè)政策及“雙碳”相關(guān)文件重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域，也是本報(bào)告對(duì)鋼鐵節(jié)能低碳技術(shù)進(jìn)行分析評(píng)估的重點(diǎn)聚焦領(lǐng)域。鋼鐵生產(chǎn)流程的工藝環(huán)節(jié)主要包括燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋制等（圖6）。圖6鋼鐵生產(chǎn)工藝示意圖如上一節(jié)所述，鋼鐵生產(chǎn)基于原料不同，分為長(zhǎng)流程和短流程兩種工藝。長(zhǎng)流程又稱初級(jí)生產(chǎn)，從鐵礦石開(kāi)始，經(jīng)歷燒結(jié)或球團(tuán)，同時(shí)利用焦煤煉焦形成的焦炭作為還原劑和燃料，送入高爐煉制生鐵6，鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐、吹入氧氣進(jìn)行煉鋼，再經(jīng)連鑄和軋制形成鋼材。短流程又稱次級(jí)生產(chǎn)，從廢鋼開(kāi)始，經(jīng)電爐煉鋼、連鑄、軋制形成鋼材；電爐煉鋼過(guò)程中，有時(shí)還會(huì)加入一定比例的精鐵粉或氧化鐵，與廢鋼共同作為原料，通過(guò)直接還原鐵法提高電爐煉鋼的出鋼品質(zhì)。對(duì)比而言，長(zhǎng)流程和短流程煉鋼的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：精鐵礦等為主要原料；6目前國(guó)際上也出現(xiàn)了一些利用氫氣等其他還原劑替代焦炭煉鐵的技術(shù)，以及直接熔融煉鐵法等不經(jīng)過(guò)燒結(jié)、球團(tuán)等工序也不利用高爐設(shè)備進(jìn)行煉鐵的技術(shù)，但這些技術(shù)因成本、原料制備存儲(chǔ)等問(wèn)題，在中國(guó)還沒(méi)有得到大規(guī)模應(yīng)用，因此此處仍將焦炭作為還原劑的高爐煉鐵法作為中國(guó)目前主流的鋼鐵生產(chǎn)工藝。除特殊說(shuō)明外，下文不再逐一解釋。設(shè)備不同——長(zhǎng)流程的核心設(shè)備為高爐（用于煉鐵）和轉(zhuǎn)爐（用于煉鋼），流程的核心設(shè)備則為電爐；要依靠電力；工序不同——長(zhǎng)流程比短流程多出了燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦（即鐵前系統(tǒng)）煉鐵等工序，是我國(guó)鋼鐵企業(yè)和產(chǎn)品絕大部分能耗及碳排放所在7。節(jié)能低碳技術(shù)概述鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵：漸進(jìn)式技術(shù)和顛覆性技術(shù)我國(guó)鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳，核心是鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵節(jié)能降碳。正如“‘雙碳’挑戰(zhàn)”一節(jié)所述，鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵節(jié)能降碳有兩種思路：一是在不改變現(xiàn)有長(zhǎng)流程生產(chǎn)工藝的前提下，對(duì)具體的環(huán)節(jié)和設(shè)備等進(jìn)行改進(jìn)，即利用漸進(jìn)式技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳；二是促進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)電氣化，縮短現(xiàn)有工藝的流程長(zhǎng)度——將長(zhǎng)流程工藝替換為短流程或減少長(zhǎng)流程工藝的環(huán)節(jié)，即通過(guò)顛覆性技術(shù)避免鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵能耗和碳排放高的問(wèn)題。具體而言，致力于促進(jìn)鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵節(jié)能減排的典型漸進(jìn)式技術(shù)包括用于煉焦環(huán)節(jié)的焦?fàn)t炭化室荒氣回收和壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)、用于燒結(jié)環(huán)節(jié)的燒結(jié)與熱量回收驅(qū)動(dòng)技術(shù)（SHRT）、用于高爐煉鐵環(huán)節(jié)的煉鐵高爐鼓風(fēng)除濕節(jié)能技術(shù)等（詳見(jiàn)四、國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)清單）。漸進(jìn)式技術(shù)雖然無(wú)法徹底改變長(zhǎng)流程工藝尤其是鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵能源和碳排放密集程度高的屬性，但成本往往相對(duì)較低、不涉及對(duì)現(xiàn)有工藝設(shè)備的大規(guī)模更換，新技術(shù)和設(shè)備對(duì)相關(guān)工作人員的能力要求往往也更低，因此推廣應(yīng)用難度通常較低，在達(dá)到現(xiàn)有工藝系統(tǒng)的最優(yōu)能效和碳排放水平前能夠發(fā)揮較好的節(jié)能降碳效果，將是近中期內(nèi)鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳的主要技術(shù)力量。用于縮短現(xiàn)有工藝流程的典型顛覆性技術(shù)包括省去了燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦等環(huán)節(jié)的直接熔融還原煉鐵技術(shù)，省去煉焦等環(huán)節(jié)的氫冶金技術(shù)，以及省去整個(gè)鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵環(huán)節(jié)的廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料輸送成套設(shè)備等（詳見(jiàn)四、國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)清單）。顛覆性技術(shù)中還有相當(dāng)一部分處于概念或試驗(yàn)階段，或因?yàn)榫唧w的技術(shù)難點(diǎn)、7雖然短流程工藝在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的能效水平更高，但因其使用的電力屬于二次能源，短流程工藝在全生命周期（考慮發(fā)電）的能效水平還要受到電力結(jié)構(gòu)、發(fā)電效率、輸配電損失等因素的影響，并不能斷言一定優(yōu)于使用一次能源的長(zhǎng)流程工藝。如無(wú)特殊說(shuō)明，本報(bào)告中涉及的所有能耗和碳排放均不考慮發(fā)電和輸配電部分。居高不下的成本、安全隱患等現(xiàn)實(shí)原因，在短時(shí)間內(nèi)尚不具備大規(guī)模市場(chǎng)化應(yīng)用的條件。以電爐煉鋼相關(guān)技術(shù)為例，目前這些技術(shù)都面臨至少三個(gè)問(wèn)題：一是現(xiàn)存高爐等長(zhǎng)流程工藝的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施普遍較新，15～20換或改造；二是電爐煉鋼以廢鋼為原料，但中國(guó)廢鋼資源較少，還有一部分用于出口。202010.52021)，2.62.321.82021)，差距明顯；三是電爐煉鋼以電力為主要能源，但中國(guó)工業(yè)電價(jià)無(wú)論是與本國(guó)煤價(jià)還是國(guó)際工業(yè)電價(jià)相比，均不具備優(yōu)勢(shì)。因此無(wú)論是從系統(tǒng)整體全生命周期的效益而言，還是站在原料獲取和能源成本的角度，電爐煉鋼在短期內(nèi)都不具備大規(guī)模市場(chǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。盡管如此，短流程工藝等顛覆性技術(shù)卻能夠從根本上解決長(zhǎng)流程高能耗、高碳排放的固有屬性所帶來(lái)的種種問(wèn)題，幫助鋼鐵行業(yè)突破漸進(jìn)式技術(shù)受制于長(zhǎng)流程工藝自身的節(jié)能降碳“天花板”，是鋼鐵行業(yè)在“雙碳”背景下產(chǎn)能升級(jí)的大勢(shì)所趨。目前我國(guó)也從提高鋼鐵行業(yè)廢鋼資源利用量等方面著手，逐步為鋼鐵生產(chǎn)的全面電氣化打好基礎(chǔ)，因此以短流程煉鋼為代表的一系列顛覆性技術(shù)非常有望在中遠(yuǎn)期發(fā)揮更重要的節(jié)能降碳作用。在關(guān)注鐵前系統(tǒng)和高爐煉鐵能耗和碳排放水平的同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有長(zhǎng)流程工藝的轉(zhuǎn)爐煉鋼環(huán)節(jié)，以及后續(xù)的連鑄、軋制等環(huán)節(jié)也有一系列節(jié)能低碳的漸進(jìn)式技術(shù)值得關(guān)注（詳見(jiàn)四、國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)清單）。“界面”技術(shù)“界面”技術(shù)作為另一大類值得重點(diǎn)關(guān)注的流程技術(shù)，是指在鋼鐵生產(chǎn)流程的煉鐵、煉鋼、鑄坯、軋鋼等主體工序之間（鐵-鋼界面、鋼-鑄界面、鑄-軋界面等）進(jìn)行銜接-匹配和協(xié)調(diào)-緩沖的一系列技術(shù)、裝置設(shè)備和工藝生產(chǎn)技術(shù)組合（詳見(jiàn)四、國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)清單）。界面技術(shù)旨在優(yōu)化整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)流程，改變了傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)中各工序簡(jiǎn)單堆砌、無(wú)法有序協(xié)調(diào)和集成的弊病，有助于維持生產(chǎn)流程整體的穩(wěn)定、連續(xù)、高效和協(xié)調(diào)運(yùn)行，無(wú)論對(duì)于長(zhǎng)流程還是短流程工藝而言，都能夠促進(jìn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)接近其最優(yōu)可行的生產(chǎn)效率(袁晴棠，殷瑞鈺，曹湘洪，劉佩成,2020)。此外，在核心生產(chǎn)流程以外的供應(yīng)鏈和服務(wù)鏈（5）輸?shù)燃夹g(shù)提高能效水平、降低碳排放（詳見(jiàn)四、國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)清單）夠降低鋼鐵企業(yè)自身的能耗和碳排放，還有助于帶動(dòng)鋼鐵行業(yè)上下游從全生命周期上整體節(jié)能減排?，F(xiàn)有技術(shù)推廣的挑戰(zhàn)目前我國(guó)主要依靠定期發(fā)布全國(guó)、行業(yè)和地方性的節(jié)能低碳技術(shù)目錄來(lái)促進(jìn)相關(guān)先進(jìn)技術(shù)在行業(yè)和企業(yè)的應(yīng)用。以國(guó)家發(fā)改委《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》為例，該目錄每年收錄不同行業(yè)共計(jì)數(shù)十項(xiàng)節(jié)能低碳技術(shù)，覆蓋信息包括技術(shù)的名稱、適用領(lǐng)域/目前推廣比例、推廣預(yù)測(cè)等，另附《技術(shù)簡(jiǎn)介》對(duì)各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，通過(guò)國(guó)家發(fā)改委的公開(kāi)發(fā)布，形成對(duì)入選技術(shù)的推廣效應(yīng)。當(dāng)前這種技術(shù)推廣模式存在以下問(wèn)題或挑戰(zhàn)：促進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的激勵(lì)政策缺位能夠入選目錄，對(duì)于技術(shù)供應(yīng)商而言是非常高的認(rèn)可，但在落地激勵(lì)政策缺位的情況下，潛在的技術(shù)應(yīng)用單位、尤其是企業(yè)，可能會(huì)缺乏采取行動(dòng)、切實(shí)應(yīng)用這些技術(shù)的動(dòng)力目錄對(duì)收錄技術(shù)的持續(xù)關(guān)注和追蹤不足技術(shù)是在不斷發(fā)展演變中的，實(shí)施難度和效果也可能會(huì)隨著時(shí)間推移和技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生變化；技術(shù)目錄雖然定期更新和發(fā)布，但對(duì)具體技術(shù)的推廣情況及實(shí)施效果缺乏持續(xù)性的關(guān)注和追蹤，容易造成目錄時(shí)效性不佳和對(duì)實(shí)際工作的指導(dǎo)作用不足的結(jié)果。例如鋼鐵行業(yè)的煉鐵高爐鼓風(fēng)除濕節(jié)能技術(shù)（詳見(jiàn)三、關(guān)鍵技術(shù)分析）自2009起，就不斷入選歷年《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣目錄》（后《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》，但每年的預(yù)計(jì)推廣比例和預(yù)計(jì)節(jié)能效果數(shù)據(jù)基本維持不變，這一方面反映出技術(shù)目錄缺乏對(duì)同一技術(shù)的連續(xù)追蹤，另一方面也說(shuō)明該技術(shù)雖然節(jié)能效果好、推廣意義大，但可能因?yàn)橥茝V不力、信息缺失等原因一直未能達(dá)到理想的推廣效果。技術(shù)成本效益分析的普適性不高成本效益是潛在的技術(shù)應(yīng)用單位在考慮是否應(yīng)用一項(xiàng)新的先進(jìn)節(jié)能低碳技術(shù)時(shí)的重要考量因素。各類目錄對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的展現(xiàn)，通常從典型案例的經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)，經(jīng)濟(jì)性數(shù)據(jù)詳實(shí)具體，但普適性不高效益分析時(shí)，可能還需要從目錄中獲取更多更有針對(duì)性的信息?，F(xiàn)有體系難以體現(xiàn)單體技術(shù)集成后的協(xié)同效應(yīng)具體到鋼鐵行業(yè)，許多先進(jìn)的節(jié)能低碳技術(shù)往往是一系列單體技術(shù)的集成系統(tǒng)，例如轉(zhuǎn)爐高效復(fù)吹熔煉裝備及技術(shù)、DP系列廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料輸送成套設(shè)備等（詳見(jiàn)三、關(guān)鍵技術(shù)分析和四、國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)清單）；但目前我國(guó)的技術(shù)目錄大多以單體技術(shù)作為收錄單元，從而使?jié)撛诘募夹g(shù)應(yīng)用單位容易忽略技術(shù)之間相互協(xié)同的節(jié)能降碳效應(yīng)，或是錯(cuò)失一些可行度性好、成本效益高的集成技術(shù)方案。三、關(guān)鍵技術(shù)分析經(jīng)過(guò)對(duì)鋼鐵行業(yè)國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)的搜集和梳理，本節(jié)基于以下六項(xiàng)條件選取關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入分析：技術(shù)成熟度高，在中國(guó)鋼鐵行業(yè)市場(chǎng)具備充分的應(yīng)用條件；技術(shù)所處的工藝環(huán)節(jié)能耗或碳排放占比高，或是節(jié)能降碳潛力大；技術(shù)的節(jié)能降碳效果好；技術(shù)應(yīng)用后的成本效益好；技術(shù)的適用范圍廣、市場(chǎng)推廣前景佳；技術(shù)相關(guān)信息較完備。在上述標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，盡可能全面覆蓋鋼鐵生產(chǎn)的各個(gè)主要環(huán)節(jié)，兼顧技術(shù)自身的創(chuàng)新性，最終選取六項(xiàng)關(guān)鍵的具有代表性的鋼鐵行業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)，包括：煉焦環(huán)節(jié)-超高溫超高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)；燒結(jié)環(huán)節(jié)-燒結(jié)廢氣余熱循環(huán)利用工藝技術(shù)；高爐煉鐵環(huán)節(jié)-煉鐵高爐鼓風(fēng)除濕節(jié)能技術(shù)；轉(zhuǎn)爐煉鋼環(huán)節(jié)-轉(zhuǎn)爐高效復(fù)吹熔煉裝備及技術(shù)；CCUS-CO2CO2-O2混合噴吹煉鋼工藝技術(shù)；電爐煉鋼-DP這六項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)兼顧了鋼鐵生產(chǎn)的長(zhǎng)流程和短流程工藝，并且覆蓋了長(zhǎng)流程煉鋼中煉焦、燒結(jié)、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼及CCUS入選國(guó)家級(jí)技術(shù)目錄、獲得行業(yè)重大技術(shù)獎(jiǎng)項(xiàng)和入選地方示范項(xiàng)目的優(yōu)秀技術(shù)；部分技術(shù)節(jié)能減排潛力大、推廣應(yīng)用意義大，但尚未達(dá)到應(yīng)有的推廣水平，其推廣應(yīng)用有望為推動(dòng)鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰并最終實(shí)現(xiàn)碳中和作出重要貢獻(xiàn)。超高溫超高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)技術(shù)所屬行業(yè)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)超高溫超高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)用于鋼鐵生產(chǎn)的煉焦環(huán)節(jié)。煉焦工序作為鋼鐵工業(yè)的重要工序，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的余熱，主要包括：高溫紅焦帶出的顯熱約占焦化工序的37%，36%，17%，10%；必要的能源浪費(fèi)。焦?fàn)t散熱焦?fàn)t散熱10%焦?fàn)t煙道氣顯熱17%高溫紅焦帶出顯熱37%高溫荒煤氣帶出顯熱36%圖7煉焦余熱構(gòu)成余熱余能是鋼鐵企業(yè)重要的二次能源；合理地應(yīng)用二次能源，能夠有效減低企業(yè)總能耗和總碳排放。煉焦工序中，采用干熄焦技術(shù)能夠?qū)t焦的顯熱進(jìn)行較好地回收；同時(shí)隨著余熱技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)用于回收干熄焦余熱的鍋爐汽機(jī)由原來(lái)的中溫中壓機(jī)組，向高溫高壓機(jī)組轉(zhuǎn)變，進(jìn)而到超高溫超高壓機(jī)組。超高溫超高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)在高溫高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，通過(guò)提高鍋爐出口主蒸汽溫度和壓力，同時(shí)增加一次中間再熱，使焦炭的余熱得到充分利用，提高機(jī)組的熱效率。技術(shù)原理干熄焦發(fā)電技術(shù)的實(shí)質(zhì)是，在干熄焦工藝過(guò)程中，紅焦從干熄爐頂部裝入，低溫惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐冷卻段紅焦層內(nèi)，吸收紅焦顯熱，冷卻后的焦炭從干熄爐底部排出，而從干熄爐環(huán)形煙道出來(lái)的高溫惰性氣體流經(jīng)干熄焦工藝鍋爐進(jìn)行熱交換，鍋爐產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；冷卻后的惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)重新鼓入干熄爐，在封閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用。圖8干熄焦余熱回收與利用系統(tǒng)的工藝流程常規(guī)的中溫中壓發(fā)電技術(shù)的鍋爐主蒸汽參數(shù)為P=3.8MPa，T=450℃；高溫高壓發(fā)P=9.8MPa，T=540℃；P=13.7MPa，T=571℃。在保持汽輪機(jī)排汽溫度和壓力不變的條件下，隨著進(jìn)汽溫度和進(jìn)汽壓力的提高，主蒸汽的焓值有所提高，汽輪機(jī)的焓降也會(huì)相應(yīng)提高，因此提高汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度和壓力可以提高機(jī)組的熱效率。同時(shí)，隨著干熄焦鍋爐主蒸汽參數(shù)的提高，鍋爐蒸發(fā)量相應(yīng)減少，汽輪機(jī)按照純凝機(jī)組考慮，其排汽量減少，汽輪機(jī)的冷源損失大幅度降低，循環(huán)水泵站的能力及循環(huán)水泵的耗電量均會(huì)減少。目前，中溫中壓和高溫高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)均無(wú)再熱系統(tǒng)，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功后，直接進(jìn)入冷凝器中冷凝，蒸汽中的大部分熱量將會(huì)以汽化潛熱的形式通過(guò)冷凝器和冷卻塔最終排入大氣，造成大量的冷源損失。超高溫超高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)增加了一次中間再熱。即蒸汽在汽輪機(jī)高壓缸內(nèi)做功后排出，隨后重新回到鍋爐再熱器進(jìn)行加熱，加熱至額定溫度后再進(jìn)入汽輪機(jī)的低壓缸做功，做功后的乏汽排入凝汽器冷凝，可降低蒸汽的排氣濕度，減少汽輪機(jī)濕度損失，進(jìn)而提高機(jī)組的熱效率。技術(shù)應(yīng)用條件該技術(shù)通過(guò)提高干熄焦鍋爐排汽溫度和排汽壓力，使焦炭余熱得到充分利用，同時(shí)增加的再熱系統(tǒng)，使蒸汽的能量得到進(jìn)一步利用。超高溫超高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)與目前的高溫高壓發(fā)電技術(shù)相比，干熄焦本體裝置完全一致，只有熱力系統(tǒng)有所改變。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，但是技術(shù)相對(duì)已經(jīng)較為成熟，只需在現(xiàn)有設(shè)備系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行管道和相關(guān)設(shè)備的改造，應(yīng)用難度和成本都相對(duì)較低，具備較好的推廣潛力。典型應(yīng)用案例某公司223.5t/h干熄焦項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)如下：表2某223.5t/h干熄焦項(xiàng)目發(fā)電技術(shù)主要參數(shù)參數(shù)中溫中壓高溫高壓超高溫超高壓干熄焦鍋爐壓力/MPa3.829.8113.7干熄焦鍋爐溫度力/℃450540571干熄焦鍋爐能力/(t·h-1)132125105中間再熱系統(tǒng)無(wú)無(wú)一次中間再熱鍋爐給水泵流量/(m3·h-1)152145120鍋爐給水泵揚(yáng)程/MPa6.814.318.3汽輪機(jī)額定能力/MW303540發(fā)電機(jī)額定能力/MW303540汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力/MPa(a)3.438.8313.2汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度/℃435535566汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速/(r·min-1)300030005000純凝小時(shí)發(fā)電量/kWh289003330038700年運(yùn)行小時(shí)數(shù)/h840084008400純凝年發(fā)電量/kWh242.8×106279.7×106325.08×106凝汽循環(huán)水量/(m3·h-1)950090007500噸焦發(fā)電量/(kWh·t-1)129149173超高溫超高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)的汽輪機(jī)主蒸汽參數(shù)提高，汽輪機(jī)由單汽缸變?yōu)殡p氣缸，氣缸的長(zhǎng)度增加，站內(nèi)增加高壓旁路裝置、低壓旁路裝置、三級(jí)減溫減壓裝置、低溫再熱蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道及其他管路和部件，同時(shí)汽輪發(fā)電站的占地也會(huì)相應(yīng)增加。超高溫超高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)與目前的高溫高壓發(fā)電技術(shù)相比，建設(shè)成本會(huì)增加400045.36×106kWh，0.4/kWh回收多投資部分費(fèi)用。推廣示范意義超高溫超高壓干熄焦發(fā)電技術(shù)能夠進(jìn)一步回收煉焦工序中焦炭的余熱能源，同時(shí)提高的鍋爐及汽機(jī)參數(shù)能夠提高機(jī)組的熱效率，增加發(fā)電量，減少外購(gòu)電成本。同時(shí)焦炭經(jīng)干熄焦處理后，質(zhì)量能夠得到改善，從而有助于高爐工序減少環(huán)境污染和實(shí)現(xiàn)節(jié)能減碳目標(biāo)。燒結(jié)廢氣余熱循環(huán)利用工藝技術(shù)技術(shù)所屬行業(yè)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)燒結(jié)廢氣余熱循環(huán)利用工藝技術(shù)適用于鋼鐵生產(chǎn)的燒結(jié)環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)中，燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)的700～800℃燒結(jié)礦，從燒結(jié)機(jī)尾部落下經(jīng)過(guò)單輥破碎后，落到冷卻機(jī)臺(tái)車上；冷卻空氣經(jīng)燒結(jié)礦料層下部篦板穿過(guò)，垂直吹入料層，與燒結(jié)礦料層換熱提取燒結(jié)礦顯熱后，從料層上部進(jìn)入集氣罩或人形罩。鋼鐵工業(yè)作為能源密集型企業(yè)，能源消耗占全國(guó)能源消耗總量16%左右。燒結(jié)工序占鋼鐵生產(chǎn)總能耗的9%～12%，僅次于煉鐵環(huán)節(jié)，并且其中一半的熱能消耗在燒結(jié)煙氣和冷卻機(jī)的廢氣顯熱上，并沒(méi)有得到很好的回收和利用。目前，國(guó)內(nèi)大部分鋼廠采用雙壓余熱鍋爐及補(bǔ)氣式蒸汽輪機(jī)發(fā)電方式回收利用環(huán)冷機(jī)一段和二段280℃以上中高溫廢氣，而環(huán)冷機(jī)第三段的150℃以上低溫廢氣余熱，除北方部分的鋼鐵企業(yè)用于冬季采暖外，大部分鋼鐵企業(yè)將其直接排入大氣，對(duì)低溫廢氣余熱利用率低。因此，對(duì)燒結(jié)余熱資源尤其是低溫廢氣余熱的高效回收利用是燒結(jié)工序能效提升的重要措施。技術(shù)原理燒結(jié)廢氣余熱循環(huán)利用工藝技術(shù)將自燒結(jié)支管風(fēng)箱或環(huán)冷機(jī)排出后的燒結(jié)低溫廢氣再次引入至燒結(jié)機(jī)中，廢氣通過(guò)燒結(jié)料層時(shí)，因熱交換及燒結(jié)料層的自動(dòng)蓄熱作用，可以將其中的低溫顯熱供給燒結(jié)混合料，與此同時(shí)熱廢氣中的二噁英、PAHs、VOC等1200℃以上的燒結(jié)帶時(shí)被激烈分解，NOx在通過(guò)高溫?zé)Y(jié)帶時(shí)亦能夠通過(guò)熱分解被部分破壞。該技術(shù)可以顯著減少有機(jī)污染物的排放，并大幅度削減廢氣排放總量。圖9環(huán)冷機(jī)廢氣利用示意圖在節(jié)能方面：1）燒結(jié)煙氣溫度約150℃，某些特定風(fēng)箱的煙氣溫度可達(dá)350℃或更高，循環(huán)煙氣中的顯熱可以得到利用；2）燒結(jié)煙氣中CO平均體積濃度為0.4％～1.0％，此外，還有一定數(shù)量的其它可燃有機(jī)物，這部分物質(zhì)的潛熱可以得到利用；3）雖然煙氣循環(huán)過(guò)程中使用的風(fēng)機(jī)和電機(jī)將消耗部分電能，但這部分煙氣如果不循環(huán)就要通過(guò)脫硫設(shè)施和高煙囪排放，屆時(shí)將消耗更多的電能，因此煙氣循環(huán)可以通過(guò)減少電耗實(shí)現(xiàn)節(jié)能；4）最終排放煙氣量可減少25％～35％，電除塵及脫硫設(shè)備等規(guī)模投資和運(yùn)行能耗可明顯降低；5）總能耗可降低3％以上，從而實(shí)現(xiàn)能源相關(guān)碳排放的削減。在污染物減排方面：1）SO2：由于排放煙氣量的減少和SO2濃度的富集，脫硫效率將有所提高，達(dá)到進(jìn)一步減污的效果；2）NOxNOx絕大部分被燒結(jié)機(jī)料床分解；3）顆粒物：由于排放煙氣量減少，其排放量可減少高達(dá)45％；4）CO：循環(huán)COCOPCDD／FPCDD／F減排技術(shù)中的綜合優(yōu)勢(shì)是其它任何技術(shù)（活性碳吸附、催化分解等）所無(wú)法比擬的；6）HCl、HF：燒HClHFHCl、HF7）PCB、PAH、VOCs等，也具有明顯的減排效果。表3燒結(jié)廢氣余熱循環(huán)利用工藝技術(shù)節(jié)能減污情況項(xiàng)目節(jié)能減污情況循環(huán)煙氣顯熱得到利用節(jié)能燒結(jié)煙氣CO等可燃物潛熱得到利用電除塵、脫硫設(shè)備等運(yùn)行能耗降低、投資減少總能耗降低3%以上煙氣減少25%～35%SO2脫除效率提高NOX絕大部分被分解減污顆粒物減少45%CO絕大部分燃燒，排放大幅減少二噁英絕大部分燃燒，減排數(shù)量明顯HCl、HF脫除效果明顯提高技術(shù)應(yīng)用條件該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)推廣應(yīng)用，適用于燒結(jié)環(huán)冷三、四段低溫廢氣余熱，溫度為100℃～220℃。典型應(yīng)用案例案例一2013400m2的燒結(jié)機(jī)2500m3塵器和燒結(jié)煙氣脫硫裝置的運(yùn)行耦合良好，表明該公司燒結(jié)廢氣循環(huán)工藝技術(shù)改造和應(yīng)用已取得了初步成功。5%CO220%2#4500128173tce，18000tCO219362.5案例二6#、7#360m220082009投產(chǎn)。兩套設(shè)備新建時(shí)均配套了一套無(wú)動(dòng)力熱風(fēng)燒結(jié)系統(tǒng)，取風(fēng)點(diǎn)設(shè)于環(huán)冷機(jī)一段進(jìn)料處，依靠環(huán)冷機(jī)的鼓風(fēng)余壓、主抽風(fēng)機(jī)的負(fù)壓和熱壓差將環(huán)冷機(jī)上的高溫廢氣送入燒結(jié)機(jī)密封罩內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，但由于鼓風(fēng)余壓、主抽風(fēng)負(fù)壓和熱壓差不足，回收的煙氣量有限，煙氣作用時(shí)間較短，使用效果并不理想。為了滿足國(guó)家環(huán)保要求，同時(shí)結(jié)合鋼廠自身燒結(jié)工序降耗需求，該鋼鐵廠針對(duì)燒結(jié)低溫廢氣開(kāi)發(fā)了燒結(jié)余能循環(huán)工藝并用于6#、7#燒結(jié)機(jī)。在環(huán)冷機(jī)的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽用于發(fā)電的情況下，將原本向外界排放的環(huán)冷機(jī)的低溫?zé)煔馐占?jīng)多管除塵器降塵后，通過(guò)回?zé)犸L(fēng)機(jī)、煙氣分配器循環(huán)至燒結(jié)機(jī)料面參與熱風(fēng)燒結(jié)。該工藝設(shè)計(jì)采用梯級(jí)取風(fēng)和均勻送風(fēng)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣溫度的控制，通過(guò)一同開(kāi)啟兩個(gè)梯級(jí)取風(fēng)或單獨(dú)開(kāi)啟一個(gè)梯級(jí)取風(fēng)來(lái)控制風(fēng)溫；采用煙氣分配器實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)至燒結(jié)機(jī)循環(huán)煙氣罩內(nèi)；通過(guò)控制燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)罩長(zhǎng)度控制熱風(fēng)作用時(shí)間；通過(guò)在回?zé)犸L(fēng)機(jī)前設(shè)多管除塵器控制熱風(fēng)中的粉塵含量8。圖10江西某鋼鐵廠燒結(jié)余能循環(huán)工藝示意圖6#、7#燒結(jié)機(jī)實(shí)施燒結(jié)余能循環(huán)系統(tǒng)后，煙氣溫度保持在250℃±25℃，煙氣作200mg/m3以下，實(shí)現(xiàn)了固體燃耗2.33～2.35kg/t0.50%～0.54%0.12%～0.14%、FeO0.32%～0.34%。此外，每臺(tái)燒結(jié)機(jī)每年可減少環(huán)冷機(jī)熱廢氣25800m3。燒結(jié)余能循環(huán)系統(tǒng)提高了燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，又減少含熱煙氣對(duì)環(huán)境的污染，解決了低溫區(qū)環(huán)冷熱廢氣利用難度大、成本高的問(wèn)題。推廣示范意義針對(duì)燒結(jié)低溫廢氣顯熱回收的燒結(jié)廢氣余熱循環(huán)利用工藝技術(shù)降低了煙氣排放總量，末端煙氣治理（NOx和SO2的脫除）量也大為減少，有利于節(jié)能減排、降低工廠的運(yùn)營(yíng)成本；同時(shí)在增加循環(huán)風(fēng)機(jī)后，還可取得明顯提高燒結(jié)礦產(chǎn)量的作用。若該技術(shù)在鋼鐵行業(yè)燒結(jié)工藝中的推廣比例能夠達(dá)到30%，則可形成年節(jié)能能力42萬(wàn)tce，年碳減排能力92萬(wàn)tCO2。目前該技術(shù)已入選《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄（2017年本，節(jié)能部分）》。8該工藝屬于熱風(fēng)燒結(jié)的一部分，與燒結(jié)廢氣余熱循環(huán)利用不完全是同一種技術(shù)但存在相關(guān)性。此處提供本案例以作參考。煉鐵高爐鼓風(fēng)除濕節(jié)能技術(shù)技術(shù)所屬行業(yè)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)該技術(shù)適用于鋼鐵長(zhǎng)流程生產(chǎn)中的高爐煉鐵環(huán)節(jié)。CO260%，CO260%以上。在高爐生產(chǎn)中，鼓風(fēng)的濕度影響著高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)，第一，高爐鼓風(fēng)中的濕分含量直接影響高爐的理論燃燒溫度，溫度的波動(dòng)將影響高爐生產(chǎn)爐況；第二，鼓風(fēng)空氣濕度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致高爐熱制度的不穩(wěn)定。煉鐵高爐鼓風(fēng)除濕節(jié)能技術(shù)通過(guò)減少高爐鼓風(fēng)中的濕度，提高爐內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn)度，同時(shí)高爐鼓風(fēng)除濕技術(shù)能夠降低高爐的能耗以及煉鐵焦比，從而降低高爐生產(chǎn)中的能源使用成本。技術(shù)原理該技術(shù)采用冷凝法除濕，即熱風(fēng)爐的空氣采用脫濕技術(shù)，進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)前空氣先行預(yù)冷，將濕空氣進(jìn)行冷卻使其中的水分凝結(jié)析出，再經(jīng)過(guò)除水器排出，使得空氣含濕量降低，具體流程包括：空氣流程?？諝饨?jīng)過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入脫濕器，與冷凍水進(jìn)行熱交換，降溫后的空氣經(jīng)過(guò)除霧器除濕。若要深度除濕，則增加蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)，利用蒸發(fā)器冷卻脫濕空氣，隨后空氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入熱風(fēng)爐，最后進(jìn)入高爐。冷凍水系統(tǒng)流程。吸收式制冷機(jī)組制備的冷凍水進(jìn)入脫濕器，與空氣進(jìn)行熱交換，隨后由水泵輸送到制冷機(jī)組，重新蒸發(fā)冷卻降低溫度，再循環(huán)使用。冷卻水系統(tǒng)流程，冷卻水進(jìn)入制冷機(jī)組內(nèi)，在冷凍機(jī)器內(nèi)進(jìn)行熱交換升溫回到外部冷卻塔降溫，再由循環(huán)水泵輸送回制冷機(jī)組。1-空氣過(guò)濾器；2-脫濕冷卻器；3-除霧器；4-蒸汽壓縮式制冷機(jī)組；5-吸收式制冷機(jī)組；6-鼓風(fēng)機(jī)；7-熱風(fēng)爐；8-水泵；9-冷卻塔。圖11高爐鼓風(fēng)冷卻脫濕工藝流程技術(shù)應(yīng)用條件高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)在上世紀(jì)初就被美、日、英等國(guó)家先后應(yīng)用在高爐上，均取得了不錯(cuò)的成果，已經(jīng)擁有了成熟的市場(chǎng)應(yīng)用條件。近十年來(lái)，隨著脫濕技術(shù)在國(guó)內(nèi)的推廣和發(fā)展，該技術(shù)已經(jīng)逐漸在國(guó)內(nèi)鋼廠得到應(yīng)用。我國(guó)部分企業(yè)在上世紀(jì)八十年代從國(guó)外引進(jìn)該技術(shù)，而后研究改進(jìn)形成了國(guó)內(nèi)自主研制的鼓風(fēng)脫濕裝置，該技術(shù)成熟，19992500m3高爐的冷凍脫濕技術(shù)、20041#高爐、20071580m320113#高爐等。高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)在我國(guó)的鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用較廣，但是主要集中在我國(guó)南方城市，這是由于南方空氣環(huán)境濕度較大，使用該技術(shù)能形成更大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)；同時(shí)北方沿海城市也有部分應(yīng)用，屬于因地制宜的高爐鼓風(fēng)脫濕改進(jìn)技術(shù)。典型應(yīng)用案例案例一20071580m3高爐上對(duì)脫濕鼓風(fēng)技術(shù)進(jìn)行嘗試，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。廠區(qū)位于渤海灣的沿海區(qū)域，自然環(huán)境特點(diǎn)是濕度大，晝夜溫差變化大，高爐生產(chǎn)的客觀條件出現(xiàn)變化，月相對(duì)濕度最高達(dá)到80%。長(zhǎng)期以來(lái)，脫濕鼓風(fēng)技術(shù)作為南方地區(qū)的改進(jìn)高爐冶煉的有效手段，在北方高爐的應(yīng)用尚屬空白。為了探討脫濕鼓風(fēng)的技術(shù)在北方企業(yè)應(yīng)用的可行性，該公司將相對(duì)濕度較大的6-8月作為暫定脫濕期，脫濕效益預(yù)測(cè)如下表：表4鼓風(fēng)脫濕預(yù)測(cè)效益表月份產(chǎn)鐵量/t噸鐵風(fēng)量/m3脫濕前含水量（g/m3）脫濕后含水量（g/m3）節(jié)焦量/t6140000130013.3610629.877140000130020.88102039.568140000130020.88102039.57合計(jì)42000055.12304709.00該高爐采用鼓風(fēng)脫濕帶來(lái)的實(shí)際節(jié)能降耗情況如下：54.61kg/t、入爐噴煤比增11.4kg/t，20087、824.69t1138.02t為了測(cè)試鼓風(fēng)脫濕技術(shù)的應(yīng)用效果，將風(fēng)機(jī)保持風(fēng)量為3700m3/min，風(fēng)壓343kPa61644kW，10.71%，脫濕期內(nèi)（6、7、8）355.1kWh。4%20086-837t1.48t。表5焦比與噴煤對(duì)比表統(tǒng)計(jì)時(shí)間工況入爐焦比(kg/t)入爐噴煤比（kg/t）2007.7.1-8.31未投入脫濕器411.98127.272008.7.1-7.31投入脫濕器407.37138.67比較值-4.61+11.40表6風(fēng)機(jī)效率對(duì)比表項(xiàng)目風(fēng)量/(m3/min)風(fēng)壓/kPa入口風(fēng)溫/℃入口溫度/(g/m3)風(fēng)機(jī)功率/kW不脫濕工況37003432615.3215344脫濕工況370034310.39.413700比較差值不變不變15.75.921644比較百分?jǐn)?shù)/%----10.71該公司位于北方沿海區(qū)域，面對(duì)沿海企業(yè)的夏季高濕度的氣候環(huán)境，做出了高爐鼓風(fēng)技術(shù)的嘗試，實(shí)際結(jié)果證明，該技術(shù)對(duì)于企業(yè)的高爐煉鐵節(jié)能降耗卓有成效。該案例實(shí)現(xiàn)了北方沿海鋼鐵企業(yè)應(yīng)用高爐鼓風(fēng)技術(shù)的重要突破，開(kāi)創(chuàng)了鼓風(fēng)脫濕技術(shù)在北方高爐上應(yīng)用的先河。案例二2013127（2500m3）采用冷回收鼓風(fēng)脫濕技術(shù)改造，710g/m3的需要，在原有電制冷鼓風(fēng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，采用冷回收鼓風(fēng)脫濕技術(shù)，改造完成后節(jié)能效果明顯。根據(jù)廣東當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件，該公司選取了每年的4～10月份為工作時(shí)間，以國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策提出的鼓勵(lì)采用鼓風(fēng)脫濕技術(shù)和公司內(nèi)部高爐生產(chǎn)降成本的需求為背景，根據(jù)設(shè)計(jì)情況要求的制冷量，改進(jìn)2333.45471732.2短9，經(jīng)濟(jì)效益好。7號(hào)高爐采用鼓風(fēng)脫濕之后節(jié)能降成本情況如下：高爐鼓風(fēng)含濕量每降低1g/m3，綜合焦比降低0.7kg/tFe，折合0.68kgce/tFe，71.07tce。1g/m3，2.23kg/tFe，0.7kg/tFe，2.48kg/tFe，73.5t，3.89t，1732.21g/m3，0.1%～0.5%，70.3%5.5t，從而帶來(lái)相關(guān)的經(jīng)濟(jì)收益10。1.95t，0.0857kgce/t1.67tce/a。2500m37出了啟示，同時(shí)該案例中高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)的應(yīng)用在目前節(jié)能降耗、推廣節(jié)能技術(shù)的趨勢(shì)下發(fā)揮了重要作用，響應(yīng)了國(guó)家號(hào)召，同時(shí)也極大推動(dòng)了企業(yè)降本增效、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。推廣示范意義高爐鼓風(fēng)除濕節(jié)能技術(shù)對(duì)于高爐煉鐵生產(chǎn)具有積極作用，有直接節(jié)焦量的節(jié)能減排效應(yīng)，以及保持高爐穩(wěn)定正常生產(chǎn)等能力，同時(shí)該技術(shù)能夠帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益。在200912（第二批）中，明確提出了鋼鐵行業(yè)要重點(diǎn)推廣高爐鼓風(fēng)除濕節(jié)能等技術(shù)，鼓勵(lì)企業(yè)使用該技術(shù)進(jìn)行節(jié)能減排；隨后該技術(shù)陸續(xù)入選后續(xù)的國(guó)家級(jí)節(jié)能目錄。目前該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到我國(guó)部分企業(yè)中，取得了不錯(cuò)的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)基于該技術(shù)的資金投入少、成9因缺乏前期投資、流動(dòng)資金成本等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，投資回收期的具體數(shù)字較難估算。10因生鐵價(jià)格在不同年份之間的波動(dòng)較大，此處具體經(jīng)濟(jì)收益數(shù)字難以估算。本回收期短等特點(diǎn)，各地尤其是南方和沿海城市的相關(guān)鋼鐵企業(yè)可根據(jù)當(dāng)?shù)貪穸惹闆r和高爐生產(chǎn)情況考慮應(yīng)用到鋼鐵生產(chǎn)中。節(jié)能減排效應(yīng)應(yīng)用煉鐵高爐鼓風(fēng)除濕技術(shù)后，鼓風(fēng)含濕量每降低1g/m3，綜合焦比降低0.7kg/tFe,0.68kgce/tFe，可使高爐煉鐵環(huán)節(jié)能耗降低。鼓風(fēng)脫濕對(duì)高爐、熱風(fēng)爐和鼓風(fēng)機(jī)形成不同的節(jié)能影響，節(jié)能情況模擬如圖所示。圖12不同濕度下高爐冶煉過(guò)程節(jié)能變化曲線隨著目標(biāo)濕度減少，高爐、熱風(fēng)爐、鼓風(fēng)機(jī)的節(jié)能量均不斷增加，但增加幅度不同，高爐節(jié)能量所占比例最大，約為44%4g/m32.54kgce/t，1.40kgce/t1.84kgce/t；但隨著目標(biāo)濕度的增加，各設(shè)備節(jié)能量也隨之減少。經(jīng)濟(jì)效益煉鐵高爐鼓風(fēng)除濕節(jié)能技術(shù)前期建設(shè)成本不大，主要為搭建冷凝機(jī)組，資金成本約為2000-3000萬(wàn)元，成本根據(jù)高爐規(guī)格和鼓風(fēng)量要求變化，機(jī)組制冷量需滿足高爐生產(chǎn)設(shè)計(jì)鼓風(fēng)脫濕需求，建成后年節(jié)能收益約為1000-3000萬(wàn)元，具體節(jié)能收益可根據(jù)設(shè)備脫濕率等進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，成本回收期約為1-2年。轉(zhuǎn)爐高效復(fù)吹熔煉裝備及技術(shù)技術(shù)所屬行業(yè)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)該技術(shù)用于鋼鐵生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐煉鋼環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)爐尤其是大型轉(zhuǎn)爐，其冶煉效率、潔凈度水平直接影響了冶煉流程的成本、效率、潔凈度、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性及節(jié)能環(huán)保狀況。目前大多轉(zhuǎn)爐被迫采用較低復(fù)吹強(qiáng)度：3.5Nm3/t.min0.06Nm3/t.min4000穩(wěn)定高效生產(chǎn)，已經(jīng)成為鋼鐵冶煉技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的限制性環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)爐復(fù)吹熔煉的目的在于轉(zhuǎn)爐底部吹入氧氣、氬氣、氮?dú)獾葰怏w，配合頂吹氧槍，加強(qiáng)攪拌能力，脫除鐵水中的硫、磷、硅等雜質(zhì)，控制碳含量。同時(shí)加入廢鋼，生產(chǎn)各種牌號(hào)的鋼水，鋼水收得率超過(guò)95%。氧氣復(fù)吹熔煉裝備及技術(shù)可用于煉鋼和有色冶煉領(lǐng)域，用于煉鋼時(shí)具有高效、節(jié)能、環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)，能夠大幅提升鋼鐵冶煉的整體技術(shù)水平。技術(shù)原理轉(zhuǎn)爐高強(qiáng)度長(zhǎng)壽命復(fù)合吹煉裝備及控制模型該裝備可形成大流量低噴濺復(fù)吹技術(shù)，既滿足了高供氧強(qiáng)度的需求，又解決了因流量增加導(dǎo)致的金屬噴濺、產(chǎn)生過(guò)多煙塵、沖擊爐襯等副作用。大流量長(zhǎng)壽命底吹環(huán)縫式供氣元件，具有阻損小、動(dòng)能大、不易堵塞、調(diào)節(jié)范圍大（20倍調(diào)節(jié)范圍）等特點(diǎn)，且與維護(hù)技術(shù)易形成透氣性能良好的冷卻保護(hù)層保護(hù)，能夠適應(yīng)高復(fù)吹及潔凈鋼長(zhǎng)爐役穩(wěn)定生產(chǎn)的要求。環(huán)縫式供氣元件與其他形式元件對(duì)比的優(yōu)勢(shì)較為突出：（1）氣路單支路單獨(dú)控制，易控制，透氣性能和維護(hù)能夠保證；（2）透氣當(dāng)量直徑大，阻力損失小，沖擊動(dòng)能大；（3）便于維護(hù)：縫隙小，氣流對(duì)元件的反作用沖擊小，不易侵蝕，冷卻能強(qiáng)，維護(hù)工藝成熟，易形成透氣性能良好的冷卻保護(hù)層；（4）底吹流量調(diào)節(jié)范圍大(0.02-0.4Nm3/t.min)，全爐役20倍大范圍調(diào)節(jié)。圖13新一代高強(qiáng)度長(zhǎng)壽命環(huán)縫底吹元件（左）和300噸轉(zhuǎn)爐在6000爐時(shí)爐底底吹元件效果（右）底吹智能控制系統(tǒng)為了保證底吹在整個(gè)冶煉過(guò)程中精確大范圍調(diào)節(jié)，保證長(zhǎng)爐役服役的要求，新一代底吹智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了底吹工藝在全爐役期間精確智能的控制，既保證了全程有效復(fù)吹，又有效延長(zhǎng)了底吹壽命。圖14新一代智能底吹集成供氣系統(tǒng)及控制模型高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命復(fù)合吹煉工藝針對(duì)大型復(fù)吹轉(zhuǎn)爐高底吹強(qiáng)度與底吹壽命相矛盾的世界性難題，我國(guó)自主研發(fā)了11%，14%，0.20Nm3/t·min-1100%0.00133大型轉(zhuǎn)爐高效率脫磷機(jī)理模型高效脫磷工藝和自動(dòng)化煉鋼控制技術(shù)在較低渣量和較低氧化鐵的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)高效率脫磷。技術(shù)應(yīng)用條件該技術(shù)解決了高潔凈鋼冶煉過(guò)程效率低、耗散大、不穩(wěn)定、轉(zhuǎn)爐有效復(fù)吹壽命低等世界難題，建立了轉(zhuǎn)爐潔凈鋼高效、綠色、低成本、長(zhǎng)壽、穩(wěn)定生產(chǎn)的多目標(biāo)高效協(xié)同體系。其中環(huán)縫式供氣元件和新一代底吹供氣集成系統(tǒng)及控制模型已逐步替代傳統(tǒng)技術(shù)，獲得90多家大型鋼鐵企業(yè)的認(rèn)可。典型應(yīng)用案例環(huán)縫式供氣元件和新一代底吹供氣集成系統(tǒng)及控制模型逐步替代傳統(tǒng)的技術(shù)，逐90可，在400多座轉(zhuǎn)爐獲得良好效果。推廣示范意義高強(qiáng)度復(fù)吹技術(shù)應(yīng)用后，爐底侵蝕速率降低60%以上，300噸轉(zhuǎn)爐有效提高復(fù)吹爐齡90%，爐役使得轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積大幅降低，有效復(fù)吹比100%。由于實(shí)現(xiàn)了在長(zhǎng)爐役條件下的高強(qiáng)度頂?shù)讖?fù)合吹煉，有效降低了冶煉過(guò)程及終點(diǎn)的平衡狀況，冶煉終點(diǎn)鋼水碳氧積顯著降低，平均降低到0.00133，爐渣氧化性降低18%，達(dá)到16%以內(nèi)。而基于高效率脫磷機(jī)理模型的脫磷工藝和自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，T.Fe1820Lp10014%，20%，48.7%，各工序生產(chǎn)周期已經(jīng)明顯18%。5kg/t20%，50%，到-32.01kgce/t，CO211.37kg/t該技術(shù)獲得了2020年冶金技術(shù)特等獎(jiǎng)。CO2CO2-O2混合噴吹煉鋼工藝技術(shù)技術(shù)所屬行業(yè)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)該技術(shù)適用于回收石灰窯尾氣中的二氧化碳，并將回收后的二氧化碳用于轉(zhuǎn)爐煉鋼。石灰窯是鋼鐵廠為煉鋼、燒結(jié)燒制其工藝所需石灰的工藝裝置。燒制石灰的基本原理是借助高溫，把石灰石中的碳酸鈣分解成氧化鈣（生石灰）和二氧化碳，因此尾氣中CO2含量較高。CO2CO215標(biāo)提出以來(lái)，中國(guó)鋼鐵行業(yè)加速產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、能耗結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)調(diào)整；根據(jù)中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020545.27kgce/t，20154.9%。目前我國(guó)以長(zhǎng)流程煉鋼為主，CO2源包括石灰窯尾氣、焦?fàn)t煤氣、燒結(jié)煙氣、高爐煤CO2CO2石1t2tCO2CO2體積分?jǐn)?shù)普遍在10%-40%，具有較高的回收利用價(jià)值。技術(shù)原理工藝流程：2 2 CO2CO2-O2尾氣經(jīng)過(guò)高精度除塵裝置除塵、鼓風(fēng)機(jī)升壓、冷卻器降溫后進(jìn)入TSA深度凈化塔脫去水分、NOXSO2，凈化后的氣體進(jìn)入（12）CO294%CO2CO2進(jìn)一步液化提純以達(dá)到煉鋼濃度（99.8%以上），CO2100m3CO-O噴吹煉鋼。2 2 圖15從石灰窯回收CO2用于煉鋼的循環(huán)工藝流程圖從石灰窯回收CO2的關(guān)鍵技術(shù)：煙氣預(yù)處理：2X 150℃10mg/m3的粉塵、15mg/m3SO50mg/m3NO3%（體積分?jǐn)?shù)）HO。由于粉塵和高溫?zé)煔鈺?huì)對(duì)后續(xù)的物理變壓吸附等環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響，因此需對(duì)煙氣進(jìn)行降溫和精除塵處理。此外在高溫下SO2、NOX被氧化后和水蒸氣反應(yīng)生成硫酸蒸汽和硝酸，當(dāng)煙氣被冷卻至酸露點(diǎn)時(shí)，SO2H2O2X 物理變壓吸附提純技術(shù)變壓吸附提純技術(shù)利用吸附質(zhì)與吸附劑之間的相互作用實(shí)現(xiàn)氣體的分離。該技術(shù)主要利用吸附劑對(duì)不同氣體在吸附量、吸附速率、吸附力等方面的差異以及吸附劑的吸附容量隨壓力改變的特性：加壓時(shí)實(shí)現(xiàn)氣體分離，減壓完成吸附劑的再生。該過(guò)程CO220%-90%N2CO2，因此選用硅膠作為吸附劑。以河北某公司采用變壓吸附法回收石灰窯尾氣為例（圖16）。經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓后CO2PSACO2CO2。圖16CO2回收工藝流程簡(jiǎn)圖液化提純技術(shù)由于物理變壓吸附無(wú)法獲得較高純度，因此需結(jié)合液化提純法。液化提純法主要CO2露爆炸的危險(xiǎn)，故選擇環(huán)保型氟利昂冷卻劑。液化處理后，可將回收的CO299.8%CO20.001%以下，避免了碳酸腐蝕的問(wèn)題。表7常見(jiàn)氣體沸點(diǎn)CO2H2N2CH4CO194.75K20.38K77.35K111.70K81.65KCO2用于煉鋼的關(guān)鍵技術(shù)O2-CO2混合頂噴吹煉鋼工藝CO2-O2混合頂吹煉鋼降塵技術(shù)煉鋼過(guò)程中的煙氣是由于鋼液熔池的局部高溫區(qū)域的金屬鐵蒸發(fā)，擴(kuò)散進(jìn)入爐氣形成的。而在煉鋼溫度下，CO2可與多種元素發(fā)生反應(yīng)，如下表。表8相關(guān)化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)數(shù)據(jù)表1773K物質(zhì)化學(xué)反應(yīng) ΔG0(J/mol)ΔH0(kJ/kg)CO2(g)+C=2CO(g)-20294.3511602.67CO2(g)+Fe(l)=FeO+CO(g)-5708.16720.91CO22CO2(g)+Si=SiO2+2CO(g)-2944527.29-9299.21CO2(g)+Mn=MnO+CO(g)-132247.26-1512.401/2O2(g)+C=CO(g)-185051.67-11639O2(g)+C=CO2(g)-239004.93-34834O21/2O2(g)+Fe(l)=FeO-304351.15-4250O2(g)+Si=SiO2-596482.10-292021/2O2(g)+Mn=MnO+-499556.39-6594CO2CFeMn、Si與O2反應(yīng)的30%CO215%10℃左右。因此在轉(zhuǎn)爐熱量不充足的情況中，CO215%。CO2控溫高效脫磷技術(shù)轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)的脫磷反應(yīng)原理如下：+5Fe （1）lgKP（2）由脫磷反應(yīng)原理可知，降低反應(yīng)溫度可提高脫磷率。CO2與其他元素如C、Fe、Si、Mn反應(yīng)的冷卻效應(yīng)，可有效控制轉(zhuǎn)爐煉鋼熔池的溫度，從而提高脫磷率。此外，CO2+C=2CO反應(yīng)可使頂吹總氣量增加，熔池的攪拌能力增強(qiáng)，為脫磷反應(yīng)創(chuàng)造了良好的動(dòng)力學(xué)條件。CO2底吹工藝技術(shù)底吹CO2可降低鋼水氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且鐵水中CO2的吸熱反應(yīng)可降低底吹的溫度，從而增強(qiáng)攪拌能力，提高CO的回收率，降低生產(chǎn)成本。技術(shù)應(yīng)用條件2 該技術(shù)目前在我國(guó)市場(chǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較為成熟的市場(chǎng)應(yīng)用。適用煙氣溫度為120-175℃，SO和NO濃度應(yīng)分別低于30mg/m3和100mg/m32 典型應(yīng)用案例河北某公司CO2－O2混合噴吹煉鋼工藝技術(shù)及裝備示范如下圖。圖17河北某公司示范項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)圖該項(xiàng)目位于河北省某鋼鐵電力園區(qū)。CO22070-80有研究，但未曾大規(guī)模應(yīng)用。北京科技大學(xué)研究了CO2-O2混合噴吹技術(shù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)煉鋼頂吹氧槍混合噴吹O2-CO2時(shí)，既可降低火點(diǎn)區(qū)溫度，減少鐵損，又可增加煤氣回收量。鋼鐵廠有多種碳源，石灰窯尾氣可作為碳源之一。CO2回收氣源；在煉鋼部脫磷、脫碳轉(zhuǎn)爐增建頂?shù)状甸y門(mén)室，CO2輸送管線。同時(shí)該公司對(duì)一級(jí)自動(dòng)化控制、二級(jí)自動(dòng)化煉鋼模型及接口進(jìn)行調(diào)整和改造；對(duì)3#110KV變電站進(jìn)行改造，增加相應(yīng)的設(shè)備CO2該項(xiàng)目主要設(shè)備包括高精度除塵器、窯氣冷卻器、煙氣深度凈化塔、PSA壓縮機(jī)、CO2凈化塔、冰機(jī)、CO2液化塔、成品儲(chǔ)罐、CO2-O2混合頂吹閥門(mén)室、CO2門(mén)室等。CCUSCO2CO2511。推廣示范意義該技術(shù)將碳捕集利用技術(shù)與煉鋼工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了鋼鐵冶煉過(guò)程碳的循環(huán)利用。將CO2通入至轉(zhuǎn)爐中，利用CO2反應(yīng)的綜合冷卻能力以及強(qiáng)化熔池?cái)嚢枘芰?，?shí)現(xiàn)了煉鋼降塵，高效脫磷、脫氮，提高了煉鋼水平。該技術(shù)回收CO2并將其再利用，減少了碳排放的同時(shí)，提高了冶煉水平，符合國(guó)家高質(zhì)量發(fā)展及綠色發(fā)展戰(zhàn)略。中國(guó)金屬學(xué)會(huì)專家委員會(huì)認(rèn)為，該冶煉技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，開(kāi)創(chuàng)了CO2在鋼鐵行業(yè)內(nèi)高質(zhì)化利用的先河，促進(jìn)了我國(guó)綠色低碳煉鋼技術(shù)的發(fā)展。10%，但是其中的潔凈化冶煉技術(shù)已應(yīng)用到天津天管、西寧特鋼等多家企業(yè)，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。預(yù)計(jì)到2025年，該技術(shù)預(yù)期推廣比例可達(dá)到30%，預(yù)計(jì)總投資額將達(dá)到13.44150tCO2/a42(20202021513第一批二氧化碳捕集利用封存試點(diǎn)項(xiàng)目（冀氣候領(lǐng)辦〔2021〕8）。DP技術(shù)所屬行業(yè)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)本技術(shù)屬于鋼鐵行業(yè)的短流程電爐生產(chǎn)環(huán)節(jié)。電爐短流程主要以廢鋼為原料，無(wú)燒結(jié)煉焦等工序。與轉(zhuǎn)爐流程相比，電爐生產(chǎn)CO225%～40%，1/301280kgce，560kgce，50%。傳統(tǒng)電爐的常規(guī)操作是開(kāi)蓋分批加料，其方式為開(kāi)啟爐蓋分2～3批加入冷金屬料，開(kāi)蓋期間煙塵大，能量損耗也大，造成廢鋼的加熱熔化周期長(zhǎng)，導(dǎo)致電爐能耗偏高且生產(chǎn)率低。這種加料方式使物料余熱無(wú)法得到充分利用。11由于該項(xiàng)目尚在建設(shè)期，因此基于案例的節(jié)能減排效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益數(shù)據(jù)尚不清晰。DP系列廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料輸送成套設(shè)備利用高溫廢氣對(duì)運(yùn)送加料過(guò)程中的爐料進(jìn)行連續(xù)預(yù)熱，實(shí)現(xiàn)了煙氣流物理化學(xué)余熱和廢鋼物質(zhì)流的充分熱交換，另有除塵系統(tǒng)兼顧對(duì)高溫?zé)煔獾倪^(guò)濾，減少煙塵排放。該技術(shù)的出現(xiàn)，使電爐能夠?qū)崿F(xiàn)全廢鋼預(yù)熱、連續(xù)加料、不開(kāi)蓋、平熔池、低噪音、少煙塵的目標(biāo)，具有效率高、成本低、穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)。連續(xù)加料設(shè)備預(yù)熱輸送槽內(nèi)的廢鋼，能夠節(jié)約電能和化學(xué)能，并且沒(méi)有料籃加料過(guò)程中產(chǎn)生的二次煙塵。連續(xù)式加料的電爐冶煉熔池平穩(wěn)，和料籃加料的電爐相比，顯著降低了對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊。該套設(shè)備和其它爐型相比，能夠降低車間內(nèi)噪音，減小和降低電爐、變電所、布袋除塵及冶煉設(shè)備的投資，提高了整個(gè)車間的效率。技術(shù)原理DP系列廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料輸送成套設(shè)備使電爐能夠?qū)崿F(xiàn)水平連續(xù)加料和預(yù)熱廢鋼。該設(shè)備充分利用高溫?zé)煔獾奈锢砘瘜W(xué)余熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢鋼的預(yù)熱，其除塵系統(tǒng)兼顧對(duì)高溫?zé)煔獾倪^(guò)濾、降溫。設(shè)備能連續(xù)將廢鋼送到爐內(nèi)，改變了高溫?zé)煔庠趶U鋼預(yù)熱通道內(nèi)的流動(dòng)方向，使高溫?zé)煔馀c廢鋼的熱交換形式由輻射傳熱變?yōu)閷?duì)流與輻射相結(jié)合的CO熱了廢鋼，連續(xù)預(yù)熱后的廢鋼加入電爐內(nèi)冶煉。電爐在連續(xù)加料的同時(shí)，利用爐子產(chǎn)生的高溫廢氣對(duì)運(yùn)送過(guò)程中的爐料進(jìn)行連續(xù)預(yù)熱，可使廢鋼入爐前的溫度高達(dá)600℃以上，而預(yù)熱后的廢氣經(jīng)燃燒室進(jìn)入回收系統(tǒng)。該工藝的運(yùn)用，使得留在爐內(nèi)的鋼水直接熔化廢鋼，電能用來(lái)加熱鋼液，而不是像傳統(tǒng)式的頂裝料工藝用電弧直接熔化廢鋼。圖18DP系列廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料輸送成套設(shè)備DP系列廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料設(shè)備主要由尾部振動(dòng)輸送機(jī)、小車振動(dòng)輸送機(jī)、預(yù)熱段、輸送機(jī)、動(dòng)態(tài)封密系統(tǒng)、液壓和水冷卻系統(tǒng)、電氣設(shè)備等組成。其中機(jī)械設(shè)備包括煙罩和出口煙罩、支撐架平臺(tái)、振動(dòng)給料裝置、尾部輸送機(jī)、氣體動(dòng)態(tài)密封裝置、裝料裙邊及支架、水冷系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等硬件。由于DP系列的設(shè)備特點(diǎn)，連續(xù)式加料電爐冶煉熔池平穩(wěn)，極大減小了頂裝料工藝存在的電壓波動(dòng)和閃爍，交流電爐配連續(xù)式加料系統(tǒng)比直流電爐采用頂裝料工藝的電壓波動(dòng)還小，維護(hù)費(fèi)用低。該技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了廢鋼連續(xù)預(yù)熱、連續(xù)加料、連續(xù)熔化，提高了生產(chǎn)率，改善了車間內(nèi)外的環(huán)保條件，降低了電耗和電極消耗等。技術(shù)應(yīng)用條件目前該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)應(yīng)用，主要為本土應(yīng)用，少量出口越南；并已入選《國(guó)家工業(yè)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用指南與案例（2021）》鋼鐵行業(yè)節(jié)能提效技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用可以取得如下技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：1）產(chǎn)量提高30%；2）冶煉周期縮短25min；3）300～600℃；4）煙氣二噁英<0.5ng-TEQ/m3；5）0.5～0.8kg/t。典型應(yīng)用案例案例一DPDP1100kWh/t，852.64CO27.313.5案例二270套，產(chǎn)品為釩鈦高強(qiáng)度建筑用鋼。連續(xù)加料設(shè)備給料能力250t/h，給料速度4.5m/min，58m，2×1.8×1m。通過(guò)對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料電爐的先進(jìn)指標(biāo)，開(kāi)展攻關(guān)優(yōu)化指標(biāo)，取得了良好效果。2019年電爐電耗345kWh/t，35kWh/t；1.1kg/t，0.63kg/t31kg/t，11kg/t；34Nm3/t，4Nm3/t；1.1Nm3/t，降低0.7Nm3/t602.1CO5.82推廣示范意義在全廢鋼條件下，采用DP系列廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料輸送成套設(shè)備后，電爐能實(shí)現(xiàn)30min左右的冶煉周期，和同容量的轉(zhuǎn)爐相當(dāng)，極大地提高了電爐的競(jìng)爭(zhēng)力；可以達(dá)到90～92%300kWh/t1.0kg/t10000t/t連續(xù)加料實(shí)現(xiàn)廢鋼預(yù)熱利用了煙氣中的余熱，廢鋼預(yù)熱溫度到400℃～500℃，可20～30kWh/t，6.7～10kgce/tCO219～28kgCO2/tCO285kg/t85CO2的減排量。201790%以上的電爐為頂加料式，2017為連續(xù)水平加料系統(tǒng)，其中國(guó)產(chǎn)電爐水平加料設(shè)備占比達(dá)到90%左右，絕大多數(shù)用來(lái)202030t42060%，250樂(lè)、云南創(chuàng)鑫、西寧鋼廠、河北冀鋼、湖北華鑫特鋼、蕪湖新興鑄管、四川冶金控股等多個(gè)電爐產(chǎn)線。四、國(guó)內(nèi)外節(jié)能低碳技術(shù)清單本報(bào)告經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)際能源署（IEA）《能源技術(shù)展望2020自然基金會(huì)（WWF）《氣候創(chuàng)行者創(chuàng)新方案》、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》（原《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣目錄》）、國(guó)家工業(yè)和信息化部20發(fā)布的技術(shù)，以及其他公開(kāi)、可靠信息的深入梳理，整理遴選出適用于中國(guó)鋼鐵行業(yè)6313874331技術(shù)1項(xiàng)，能源管理等綜合技術(shù)共15項(xiàng)。參考上述20個(gè)國(guó)內(nèi)外主要節(jié)能低碳技術(shù)清單和目錄總體思路和框架結(jié)構(gòu)，結(jié)合63低碳技術(shù)按照如下框架進(jìn)行分類歸納整理（表9），并獨(dú)創(chuàng)性地增加“適用階段”和“國(guó)際化”兩項(xiàng)參數(shù)。其中“技術(shù)內(nèi)容”對(duì)技術(shù)基本原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹；“適用行業(yè)”和“適用范圍”分別為技術(shù)劃定適用行業(yè)和在行業(yè)價(jià)值鏈中所處的具體環(huán)節(jié)；“功能”指技術(shù)通過(guò)何種方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，如設(shè)備提效、工藝改進(jìn)等；“節(jié)能減排效應(yīng)”和“經(jīng)濟(jì)效益”分別對(duì)技術(shù)的節(jié)能減排效果和成本效益等經(jīng)濟(jì)性信息進(jìn)行描述，采取定量（如有）和定性相結(jié)合、項(xiàng)目層面和全國(guó)層面（如有）相結(jié)合的方式；“成熟度”指技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展階段和應(yīng)用準(zhǔn)備，包括概念、初試、中試、終試、試點(diǎn)應(yīng)用、市場(chǎng)應(yīng)用等；“適用階段”是本報(bào)告基于技術(shù)目前發(fā)展情況，分析評(píng)估得出的技術(shù)在鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)進(jìn)程中的適用階段，包括達(dá)峰（行業(yè)碳達(dá)峰）、中和（行業(yè)碳中和）和過(guò)渡（行業(yè)碳達(dá)峰后、中和前）；“國(guó)際化”用于描述技術(shù)的自主研發(fā)、引進(jìn)或“走出去”情況，包括國(guó)外應(yīng)用（國(guó)外研發(fā)但尚未引