太钢低碳经

济汇报材料

2010年 04月 20日

一、主要内容1、低碳经济的概念、本质及意义2、低碳经济内涵的解释3、钢铁工业温室气体的排放情况4、太钢目前工艺条件下减少碳排放的建议5、替代能源的开发6、目前及未来钢铁工业可持续发展的主要措施7、绿色冶金技术的展望

1、低碳经济的概念、本质及意义■概念        所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。■本质       低碳经济的核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。      这种有别于传统经济的新型发展模式以低能耗、低排放、低污染为特征，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。 ■意义      在我国发展低碳经济，一方面是积极承担环境保护责任，完成国家节能降耗指标的要求；另一方面是调整经济结构，提高能源利用效益，发展新兴工业，建设生态文明，是实现经济发展与资源环境保护双赢的必然选择

2、低碳经济内涵的解释■低碳经济所体现的是向着低碳化方向发展的程度 。               低碳不是一个绝对的指标，不存在一个定量的数值表明总体的碳排放低于多少就是低碳。否则，我们就会陷入一个误区。很多发达国家，如美国、日本、欧盟，人均来讲是在高碳排放的水平上，但是其单位 GDP的碳排放比较低。如果规定单位 GDP的碳排放必须是低于多少才是低碳，显然是不合适的。因为各国的产业分工不同，所处的发展阶段不一，技术实力不同，这样划定单位 GDP

的碳排放标准显然是不合时宜的。　 反过来讲，人均碳排放也好，单位 GDP碳排放也好，其变化速度很重要。例如，根据麦肯锡公司 (Mc Kinsey & Company)的研究报告，中国的单位 GDP碳排放强度近年来以每年大约 5％的速度下降，在世界各个大国中，还没有哪个大国能像中国这样下降得这么快。这种下降的过程就是一个低碳化的过程，实际上，我们更强调“低碳化”这个过程。

■中国的低碳经济发展到一个什么样的状态？       按照我们对低碳经济内涵的理解，它的实质是“低碳化”。低碳经济所体现的是向着低碳化方向发展的程度。从这个意义上来讲，中国不是在某一天突然开始发展低碳经济的，而是近 30年来我国的经济总体趋势一直在向着低碳化发展。按照统计，从 1980年到 2000年，中国的GDP翻了两番，能源消耗翻了一番，也就是说能源强度下降了一半。 2

000年后，我国的能源强度曾一度上升，但从 2006年开始，我国的能源强度每年都在下降；按照“十一五”规划， 2010年能源强度要比 20

05年底下降 20％。可以说，我国经济正在走着“低碳化”的道路。　　但是，从近期来说，我们必须考虑许多现实条件，不可盲目跟风。因为每一个地区和城市资源禀赋、技术水平、地理位置等条件各不相同，所以发展道路也不可能一样。中国万元 GDP的碳排放相对于发达国家比较高，但中国低碳化发展速度比发达国家快得多。长远来说，中国肯定要逐步减少对高碳能源的依赖。近期，中国离不开主要本土能源——煤炭。我们应立足实际，在扎实、深入的研究基础上开展试点，进行战略规划，走出一条符合国情、有中国特色的低碳经之路。 

       从长远来说，发展低碳经济是实现我国经济社会可持续发展的必然选择，走低碳化道路是中国发展的必由之路。把气候变化纳入国民经济和社会发展规划，从政策导向上有利于引导各级政府培育以低碳排放为特征的新经济增长点，加快建设以低碳排放为特征的工业体系。      有人以为要发展低碳经济就要抛弃钢铁、建材等高耗能的产业，这种理解是错误的。我国处于快速工业化和城市化阶段，大规模的基础设施建设需要钢材、水泥、电力等的供应保证，这些高碳产业是新一轮经济增长的带动产业，也无法通过国际市场满足国内的巨大需求，这些产业的发展有其合理性。因此只有通过提高资源、能源的利用效率，降低经济的碳强度，才能促进我国经济结构和工业结构优化升级。

3、钢铁工业温室气体的排放情况

4、太钢目前工艺条件下减少碳排放的主要技术措施

2003年分工序能耗

炼铁45.9%

轧钢9.5%

烧结6.6%

焦化14.7% 转炉

2.3%

电炉21.1%

4.1钢铁工业的分工序能耗

       炼铁、烧结、焦化工序占到钢铁工序能耗的 65%以上；而且其能源构成主要以煤炭为主；因此减碳首先要研究铁前工序的减碳技术。

4.2在太钢目前工艺条件下铁前系统的减碳建议

高炉

峨口铁矿提铁降硅提高球团矿的品位

优化炉料结构提高入炉品位

开发低硅烧结技术

降低焦炭硫灰含量

开发超低硅冶炼技术

提高碳利用率技术

降   

低   

燃   

料   

比

目标

■铁前系统减碳建议简述●优化炉料   提高入炉品位

炉料结构的几种形式﹡﹡烧结矿为主的炉料结构 烧结矿为主的炉料结构 ﹡﹡球团矿为主的炉料结构 球团矿为主的炉料结构 ﹡﹡烧结矿和球团矿各占一                      烧结矿和球团矿各占一                               半的炉料结构半的炉料结构

亚洲地区的炉料结构﹡日本、韩国、中国沿海高炉     以烧结矿为主，因为其主     要铁料是国际上购买的粉    矿，适宜生产烧结矿。﹡烧结配比一般在 70%、球团 5~20%，另有少量的块矿

北美、欧盟地区的炉料结构﹡北美高炉以球团矿为主，因为其矿源多为细精矿，适宜生产球团矿。﹡欧盟由于环保要求，烧结厂的生产和建设受到了严格的限制，为了进一步改善高炉炼铁指        标，充分发挥球团矿在高炉炼铁中优越的冶金性能，因而以球团矿为主。﹡欧美高炉球团矿使用比例一般都较高，个别的高炉达 100％ 。其中一部分高炉使用熔剂型球团     矿，如加拿大 Algoma7号高炉熔剂球团矿比例达 99％，墨西哥 AHMSA公司Monclova厂 5号高       炉熔剂球团矿比例为 93％，美国 AKSteel公司 Ashland． KY厂 Amanda高炉熔剂球团矿比例为 90％ 以上；另一部分高炉以酸性球团矿为主，配比一般在 70％以上。欧洲高炉中，瑞典、英国      和德国的部分高炉球团矿的比例很高。几点结论﹡各地区的资源禀赋及环保要求决定了高炉的炉料结构﹡原料在精不在其配比的高低﹡太钢的原料条件类似于北美地区，因此应大力开展研究高质量球团    的生产技术，提高品位、降渣量降、低燃料比。

技术进步﹡无钟炉顶布料技术的进步     解决了球团矿布料的难题﹡选矿技术的进步精矿粉品     位提高﹡高冶金性能球团生产技术     的成熟

■ 结合袁家村矿的情况研究球团的产能﹡精矿粉适合生产球团而不利于生产烧结。﹡每吨球团能耗约 30kg标准煤，每吨烧结的能耗约 50kg标准煤，两者相差 20kg。﹡低硅球团质量高，易于生产，低硅烧结质量下降，不宜生产。﹡低硅球团、镁质球团、碱性球团其冶金性能大大改善。﹡高冶金性能球团的生产、高炉操作的进步及无鈡炉顶的技术的成熟，克服了高比例球    团矿冶炼的困难。     因此，有必要结合袁家村矿的情况重新定位球团的产能。■ 峨口精矿粉的提铁降硅及生产镁质球团矿的工艺研究。﹡低硅球团矿可以取得较好的冶金性能，提高球团矿的品位。﹡镁质球团矿不仅可以提高球团矿的冶金性能，同时可以提高高炉炉渣的氧化镁含量    改善炉渣的冶金性能。﹡综合平衡高炉炉渣的氧化镁含量，适当减少烧结矿的氧化镁含量改善低硅烧结矿的质     量。

■超低硅烧结技术的开发

目的：结合我公司的原料条件及 660m2烧结机的情况，解决超低硅烧结矿的质量问题，实现超低硅烧结矿的生产。 (烧结矿的 SiO2≤4.0

%)

■低硅或超低硅铁水冶炼技术的开发﹡日本、宝钢大型高炉都实现了低硅冶炼铁水硅含量稳定在 03%左右；日本﹡铁水硅含量降低 0.1％综合焦比降低 4～ 6kg/t；目前太钢的铁水硅含量 0.5％    左右，有降低的空间。﹡低硅铁水是实现转炉、连铸全负能炼钢的基础。﹡超低硅铁水是实现炉外脱磷真正实现转炉高效生产的关键。

﹡低硅铁水是实现“一罐制”的基础。

■高炉喷吹废塑料技术的开发﹡优良的加工性能与耐用性使其得到广泛的使用；﹡目前我国年产塑料 2000万吨，废塑料 1500万吨，已造成了严重的污染；﹡利用率仅 10%、 20~30%填埋、 60~70%随意堆放或丢弃江、河、湖、海；﹡日本、德国已经成果应用高炉喷吹；﹡研究废塑料的收集、分选、破碎、造粒，关键是造粒；﹡第一步可首先利用不含氯的废塑料；﹡废塑料的主要成分是碳氢化合物，既可以起到保护环境的作用，又可以减少      碳的排放；﹡关键问题是国家的政策。

4.3炼钢工序的碳减排■实现转炉连铸全工序的负能生产﹡调整操作制度实现转炉的高效运行

﹡以低硅或超低硅铁水作为基础，实现少渣或无渣炼钢

﹡在超低硅铁水的基础上实现炉外三脱，真正实现转炉的高效运行。

20 世纪  80 年代以来，铁水预处理已成为生产优质低磷、低硫钢必不可少的经济工序。其目标是将入转炉的铁水磷、硫含量脱至成品钢种水平。欧美各国铁水预处理一般以预脱硫为主，而日本三脱预处理比例在“  90%以上。目前，基于铁水预处理的纯净钢冶炼工艺有两种：一种是铁水深脱硫处理 +转炉脱磷、脱碳 +钢水炉外喷粉脱磷、脱硫；另一种是铁水三脱预处理 +复吹转炉少渣炼钢+钢水炉外喷粉脱硫。两种工艺均能生产［ P］＜ 0.010 %［ S］＜ 0.005%的纯净钢，但后者的经济效益显著高于前者。 

4.4资源综合利

■工业废渣资源化新技术—— 低温陶瓷复合材料﹡定义   低温陶瓷复合材料是以工业废渣为主要原料，在接近常温条件下制成的具有混     凝土、陶瓷、石材、木材、高分子材料综合性能的绿色环境材料；﹡不用二次焙烧，可以规模化生产。

工业废渣

物理活化 高性能水泥基材料

复合成型 低温陶瓷胶凝材料

低温陶瓷化

表面加工

系列低温陶瓷复合材料

其它废渣

添加剂

工  艺  过  程

建筑废渣

冶金炉渣

铸造废砂尘泥

植物秸杆

城市垃圾

磷化工废渣

选尾矿赤泥

粉煤灰煤矸石

低温陶瓷复合材料

原料

原料泡沫材料

透气砖

墙体材料

装饰材料

固化材料

仿石材

低温陶瓷材料的原料与产品

■水泥的生产﹡无需进行二次焙烧，对高炉水渣、钢渣、粉煤灰进行物理激活、化学激活与

    添加混合可生产水泥 和道路材料；

﹡柳州钢铁公司已成功生产水泥，用于道路建设。

800~1000万吨钢铁厂、 300万吨水泥厂800~1000万吨钢铁厂、 300万吨水泥厂

5.替代能源的开发及用途■煤层气的开发

﹡煤层气的储量及利用情况

加拿大、澳大利亚、英国、德国都在积极的开发和利用煤层气。

﹡开发煤层气的现实性和可行性         在我国未来几十年内天然气将获得飞速的发展。西气东输是煤层气产业发展的一次难得的历史 机遇，根据 “西气东输”工程的供气能力和设计年限估算，需要  1万亿 m3的天然气地质储量作保证， 但目前常规天然气地质探明储量仅  7000亿 m3左右，需补充气源，煤层气作为非常规天然气，其成分  95％以上是甲烷，完全可以与天然气混输、混用。同时 “西气东输”管线经过的地区也是煤层气资源富集的地区，塔北、鄂尔多斯盆地、沁水盆地、太行山东、豫西、徐淮和淮南等煤层气富集带，总资源量近  14万亿 m3，而且管线经过的沁水大型煤层气田，已经获得煤层气探明储量，在短期内优先开发这些地区的煤层气资源最具有现实性和可行性。       山西省煤层气储量占全国的 1/3，而且开采技术已经成功。

■煤层气在冶金行业利用的设想

→代替部分煤炭，用于高炉的喷吹；

→经过裂解产生还原性的气体，在高炉合适的部位喷入替代部分碳还原剂。

煤层气作为燃料喷入高炉

﹡在高炉利用的设想

减少碳排放

高   

炉

﹡冶炼海绵铁的设想•气基直接还原是成熟的工艺•气基竖炉（Midrex、  HYL）是最成功，生产规模最大的直接还原法生产工艺。

•全世界海绵铁的年约 6000万吨，其中气基直接还原铁的产量约占 80%；•煤层气的成分与天然气基本相似，裂解后可以作为还原性气体。

HYL HYL ZR ZR ProcessProcess FeaturesFeatures

2H2 + O2 2 H2O

CH4 + H2O CO + 3H2

2CH4 + O2 2 CO + 4H2

CO2 + H2 CO + H2O

Partial Combustion/Partial Combustion/ReformingReforming

Oxygen

Reducing gasfrom heater

DRI

Iron Ore

Temperature: 930°C

Pressure: 6 bars

–– This partial combustion, This partial combustion, besides adding thermal besides adding thermal energy to the reducing energy to the reducing gas, promotes to some gas, promotes to some degree the reforming degree the reforming reactions.reactions.

•• Partial Combustion/Partial Combustion/Reforming:Reforming:

–– Oxygen is injected in the Oxygen is injected in the transfer line to the DR transfer line to the DR reactor.reactor.

T= 1085°C

ZR精简了投资大、能耗高的天然气裂解加热工序 0

5101520253035

/产

量能

力

Mi drex HYL3型 HYL1型 Fi nmet 煤基法

方法

2004年各种方法能力和产量图 Mt / y)能力（Mt)产量（

6.在中国推广气基海绵铁冶炼的想法⑴还原剂的来源•传统的焦炉煤气      •煤层气（准天然气）•长焰煤  褐煤等高挥发份煤的汽化 

⑵铁料的来源•随着选矿技术的进步，国内可以生产满足海绵铁生产的要求•国内可以生产高品质的球团矿•可以进口

⑶气基海绵铁冶炼工艺技术可以引进

⑷增加转炉配加海绵铁的比例，减少二氧化碳排放

⑸电炉炼钢的原料

7、绿色冶金技术的展望

绿色冶金的研究宗旨是实现钢铁生产过程与环境的协调发展，建立起零排放、无污染、生态化循环发展的生产体系。绿色冶金的主要技术特点是：• 改变传统冶金以产品为目标，优化单元生产工艺的封闭式研究方式，建立起以资源与能源的最佳转化为核心，以冶金、化工、电力联合生产为基础的系统优化研究；• 研究、实现密闭式生产，达到零排放；• 简化工艺，缩短生产流程，提高劳动生产效率；• 实现系统节能，降低综合能耗 30% 。

绿色制造工程

绿色钢铁材料

绿色分析检测平台

冶金电力联合生产流程

冶金能源联合生产流程氢冶金

长寿命钢铁材料

高强度钢铁材料

多功能钢铁材料

分析检测体系创新

建立国家检测系统及标准

数据信息系统

绿色冶金

绿色冶金与新型钢铁工业

产物易于脱除，能源和资源的循环利用率高

无需增碳、脱碳、吹氧、脱氧等复杂工艺钢水洁精度高

显著提高钢材耐腐蚀性

可生产高纯海绵铁

用先进的凝固和加工技术，获得高品质钢材

产物是水，减少CO2的排放量

氢还原竖炉

H2 冶金的技术特点 能源转化效率高； 适于在高温下完成还原反应； 氢原子半径小，还原反应速度快； 还原产物是水，易分离处理，实现清洁生产。

采用氢气作能源还原铁矿石，不仅彻底解决了对外部环境的污染问题，而且也解决了对钢材内部杂质的污染问题。是 21世纪新型钢铁工业的发展方向

氢冶金—解决二十世纪冶金问题的根本途径氢冶金—解决二十世纪冶金问题的根本途径

零和负过热度浇 铸

无氧化加   热

表       面无酸除鳞 成品

控轧控冷

脱    气精炼炉

除尘器

高效换热器

ore

氢还原竖炉

H2

H2+H2O

CO

造气炉

H2

H2O

CO2

低碱度渣水泥原料

H2+CO2

变换

脱水

脱碳

Hot DRI

传统高炉流程能耗kg/t*

水耗kg*

CO2

kg/t*

炉气循环比例

690 28000 2160 30%

氢冶金新流程能耗kg/t

水耗kg

CO2

kg/t

炉气循环比例

380 4000 966 100%

* 包括焦化和烧结

H2 的还原产物为 H2O ，易于脱除。实现能源的循环利用，降低水耗和对环境的污染程度。

氢 冶 金 工 艺氢 冶 金 工 艺

结      束