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《工业能效提升行动计划》专家解读系列文章之六:系统推进节能提效,加快钢铁行业转型升级
来源:    浏览:    时间:2022-07-12 16:37:45

  近日,工业和信息化部等六部门联合印发《工业能效提升行动计划》(以下简称《行动计划》),提出到2025年,重点工业行业能效全面提升,绿色低碳能源利用比例显著提高,钢铁行业重点产品能效达到国际先进水平,规模以上工业单位增加值能耗比2020年下降13.5%。钢铁工业是国民经济的重要基础产业,是制造强国的重要支撑。发布实施《行动计划》,将对钢铁行业能效提升、绿色低碳转型和高质量发展起到积极促进作用。一、钢铁行业节能提效工作取得明显成效

  党的十八大以来,我国钢铁行业积极推进供给侧结构性改革,推动结构优化、转型升级、提质增效、绿色发展,迎来了从“钢铁大国”到“钢铁强国”的历史性跨越。这十年,钢铁行业产业结构持续优化,工艺技术不断创新,能源利用和数字化水平持续提高。据中国钢铁工业协会数据,重点统计钢铁企业吨钢综合能耗由2012年的602.7kgce/t下降至2021年的549.2kgce/t,下降率达8.9%。

  一是产业结构调整取得扎实成效。十年来,钢铁行业淘汰落后和化解过剩产能成效显著,提前两年完成“十三五”去产能1.5亿吨目标,1.4亿吨“地条钢”全面出清,大量长期存在的低端落后产能得到出清,行业产能严重过剩矛盾得到有效化解,市场供需基本平衡。产能布局持续优化,钢铁产能进一步向沿海集聚,建设了宝钢湛江、首钢曹妃甸等一批沿海钢铁基地,降低了能源资源获取成本。兼并重组稳步推进,龙头企业示范引领、民营企业做大做强,国内前10家钢铁企业粗钢产量占全国比重已由2016年的35.9%提升到2021年的41.5%,钢铁产业集中度显著提升。

  二是重点工艺技术装备水平明显提升。钢铁行业高效喷煤、高辐射覆层、加热炉蓄热式燃烧、钢坯热装热送等节能技术加快推广应用,“一键炼钢+全自动出钢”智慧炼钢、绿色洁净电炉炼钢、无头轧制等先进工艺能耗水平达到世界先进水平。中国宝武、河钢集团、建龙集团等钢铁企业在富氢碳循环高炉、氢基竖炉、氢基熔融还原炼铁等革新技术领域取得突破性进展,为绿色低碳发展储备动能。有序发展短流程电炉炼钢,全国首家千万吨规模短流程钢铁集团在四川成立。根据世界钢铁协会数据,2021年我国电炉钢产量占比约10.6%,较2015年的6.1%提高了4.5个百分点。

  三是能源资源回收利用水平持续提高。钢铁行业广泛应用副产煤气发电,吨钢转炉煤气回收量达到119m3(吨钢节能量约30kg标准煤),煤气放散率接近于零。先进余热余能回收利用技术装备普及率大幅提高,高炉煤气干式余压发电TRT(或BPRT)配备率达99%以上,干熄焦发电配备率达93%以上。超临界煤气发电、烧结余热回收利用、饱和蒸汽发电等技术已经处于世界领先水平,高参数煤气发电机组的效率超过40%。2021年我国钢铁行业余热余能自发电率约54%,较2012年提高18个百分点。同时,废钢回收利用水平持续提高,2021年废钢比为21.9%,较2012年提高10.4个百分点,据测算,每用1吨废钢可相应少消耗约1.6吨铁精矿粉、0.4吨焦炭或1吨原煤。

  四是数字化助推企业能源管理升级。促进数字化绿色化融合发展,中国宝武宝山基地、沙钢、南钢、首钢等企业建设的“黑灯工厂”和智能车间已实现稳定运行,其中宝山基地入选全球“灯塔工厂”名单。按主业在岗职工总数计算,行业劳动生产率从2012年的454吨/(人·年)提升到2021年的850吨/(人·年)。加快能源管控中心的建设,钢铁企业能源管控中心配备率提高到80%左右,利用数字化技术对生产过程的能源及相关数据进行采集、分析、调度、预测和管理,实现了多工序、多介质等不同维度之间的能源协同平衡与优化利用,提升了能源精细化管理水平。

  二、准确把握钢铁行业节能提效的新形势新要求

  “十四五”期间,钢铁行业进入生态优先、绿色低碳的高质量发展阶段,节能提效工作必须拓宽视野,变革节能理念,向全流程系统节能发力,推进行业用能高效化、低碳化、绿色化,重点要把握好以下三点。

  (一)坚持节能优先,做好系统谋划。党中央、国务院高度重视节能工作,强调“把节约能源资源放在首位,实行全面节约战略,持续降低单位产出能源资源消耗和碳排放,提高投入产出效率”。我国年钢产量已突破10亿吨,连续26年稳居钢产量世界第一,能源消费量约占全国能源消费总量的11%,是工业节能的重中之重。钢铁行业应增强系统观念,落实节能优先战略,抓好全过程节能管理,突出能效标准引领,统筹好能量系统优化、数字赋能、管理提升等方面,加快推动节能工作向全产业链进一步延伸拓展,促进节能工作自身“提质升级”。

  (二)优化能源结构,推进低碳用能。实现碳达峰、碳中和,是以习近平同志为核心的党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策。钢铁行业是碳排放重点行业,工艺结构以高炉-转炉长流程为主,能源结构高碳化,煤、焦炭占行业能源消费总量约90%(以当量计)。钢铁行业节能工作应进一步增强降碳属性,提高电气化水平和清洁能源利用水平,促进能源结构低碳化转型。有序发展电炉短流程炼钢,积极推动煤炭清洁高效利用和冶金渣显热等余热余能回收利用技术研发应用,充分利用太阳能、风能等可再生能源和氢能等新能源。

  (三)加强技术创新,促进提质增效。我国钢铁行业发展已经进入由规模效益向质量效益转变加速演进期,处于实现由大到强转变关键阶段。在当前全球加速绿色低碳转型的背景下,节能提效是企业优化成本、提升质量效益、树立绿色低碳形象的重要途径。钢铁行业应加强革新性技术创新研究,尽快实现关键技术有效突破、应用成本大幅下降,推动高废钢比高效转炉炼钢、钢铁近终型制造、氢冶金等先进节能提效工艺技术研发和推广应用。

  三、扎实推进节能提效,助力钢铁工业高质量发展

  面对新形势新要求,《行动计划》从推进节能提效改造升级、强化能源管理、能源结构低碳转型等方面对钢铁行业提供了具体要求,明确了钢铁行业“十四五”节能提效工作重点。

  一是深入推进节能技术工艺装备改造升级。《行动计划》聚焦重点用能行业,提出加快先进节能技术工艺装备推广,推进跨领域跨产业耦合提效升级,系统提升能效水平。钢铁行业应加大废钢资源回收利用,有序发展电炉短流程炼钢。鼓励提高炼铁炉料球团矿配比,推动步进式烧结机、球团竖炉等低效高耗装备改造为先进工艺装备。推广一罐到底、薄带铸轧、铸坯热装热送、无头轧制等界面节能技术和高参数煤气发电、焦炉上升管余热回收、烧结烟气内循环、高炉炉顶均压煤气回收、余热余压梯级综合利用、低温余热有机朗肯循环(ORC)发电等余热余能利用技术。鼓励开展钢化联产、钢渣微粉、钢铁渣复合粉技术研发与应用,余热余能资源优先供给周边园区和社区。

  二是持续提升公辅设备能效。《行动计划》围绕电机、变压器等通用用能设备,提出持续开展能效提升专项行动,加大高效用能设备应用。钢铁行业应加快推动制氧机组低能耗和大型化改造进程。逐步提升高效节能电机、水泵、风机和水轮机等产品使用比例。根据负荷大小,合理选配电机,实现电机系统节能增效,优化治理电能质量。开展压缩空气集中群控智慧节能、液压系统伺服控制节能、势能回收等技术研发和推广应用。鼓励企业采用专业化运营管理模式,依托第三方机构全产业链经营优势,提高管理和运维水平,实现节能降耗。

  三是全面开展能效对标达标。《行动计划》提出推动工业企业加强全链条、全维度、全过程用能管理,系统提升产业链供应链综合能效水平。钢铁行业应强化能效标杆引领,积极开展钢铁行业能效“领跑者”企业创建,并加强宣传推广,形成“比学赶超、积极降耗”的良好局面。同时,以钢铁行业国际先进水平、能效标杆水平为起点,科学合理设定更高的能效指标,引导领军型、创新型骨干企业全面采用先进前沿工艺技术装备,探索打造超级能效工厂,树立国际领先的能效标杆。引导钢铁企业按照自愿原则发布能源利用状况年度报告,定期开展能源审计、节能诊断,分析企业能效问题并制定实施改造计划。

  四是数字赋能创新管理模式。《行动计划》提出推动构建“状态感知、实时分析、科学决策、精确执行”的能源管控体系。钢铁行业应加快推进数字化转型,深入挖掘5G赋能钢铁行业节能提效的典型案例和场景并加以推广,探索“工业互联网+能效管理”典型应用场景。推动钢铁企业深化能源管控系统建设,实现以能效为约束的多目标运行决策优化等。鼓励钢铁企业基于能源管控系统,耦合能源、低碳和环保,探索实施数字化综合节能管理,推广以工业互联网为载体、以能效管理为对象的多项融合创新模式。

  五是有序推动能源结构低碳转型。《行动计划》提出统筹用好化石能源、可再生能源等不同能源品种,积极构建多能高效互补的工业用能结构。钢铁行业应加快推进煤炭清洁高效利用,推动低效燃煤自备电厂有序退出,推广自动化配煤、高炉节煤降焦等工艺技术。鼓励钢铁企业因地制宜,开展分布式光伏、分散式风电、余热余压利用、智慧能源管控等一体化系统开发运行,支持有条件的企业建设绿色微电网。鼓励钢铁企业参与绿色电力交易,探索绿氢制备和应用。推动富氢碳循环高炉、氢基竖炉、氢基熔融还原炼铁等前沿冶炼技术的示范应用。

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