鋼管行業(yè)低碳之路如何走?

彭在美

我國(guó)“十三五”規(guī)劃綱要提出的9項(xiàng)生態(tài)環(huán)境約束性指標(biāo)超額完成，例如全國(guó)地表水優(yōu)良水質(zhì)斷面比例提高到83.4%（目標(biāo)為70%），劣V類水體比例下降到0.6%（目標(biāo)為5%），二氧化碳、氮氧化物、化學(xué)需氧量、氨氮排放量、單位GDP二氧化碳排放強(qiáng)度的下降幅度均超過既定目標(biāo)。

其中，中國(guó)鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展、節(jié)能環(huán)保水平持續(xù)提升。據(jù)中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2020年，重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗為545.27千克標(biāo)準(zhǔn)煤，同比下降1.18%；噸鋼耗新水同比下降4.34%；化學(xué)需氧量同比下降10.11%；二氧化硫排放量同比下降14.38%；鋼渣利用率同比提高0.98個(gè)百分點(diǎn)；焦?fàn)t煤氣利用率同比提高0.08個(gè)百分點(diǎn)。

在取得巨大成就的同時(shí)，“保護(hù)與發(fā)展長(zhǎng)期矛盾和短期問題交織”“生態(tài)環(huán)境趨勢(shì)性壓力總體上尚未根本緩解”“污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)還存在思想認(rèn)識(shí)不夠深”等國(guó)內(nèi)生態(tài)環(huán)境的普遍性問題，在鋼鐵行業(yè)也不同程度地存在。企業(yè)節(jié)能減排進(jìn)度相差較大，非重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)噸鋼二氧化碳排放量比重點(diǎn)企業(yè)多出6倍，使得嚴(yán)格控制排放濃度的難度很大；鋼鐵企業(yè)超低排放改造的投入，使得環(huán)保成本大大增加；鋼鐵行業(yè)普遍側(cè)重于產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝的開發(fā)，對(duì)節(jié)能減排的技術(shù)創(chuàng)新重視不夠、投入較少，在污染物協(xié)同控制領(lǐng)域?qū)ψ灾鏖_發(fā)的核心技術(shù)的儲(chǔ)備依然嚴(yán)重不足；對(duì)廢棄物消納和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)與配套政策支持力度不夠，以企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)研用科技創(chuàng)新體系運(yùn)用效率低，評(píng)價(jià)體系不健全等，這些問題在鋼管行業(yè)也應(yīng)引起重視。

面對(duì)這些問題，我們需要認(rèn)識(shí)到，“十四五”期間，低碳發(fā)展是鋼管行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)涵之一，穩(wěn)中求進(jìn)是鋼管行業(yè)低碳發(fā)展的總基調(diào)。在不改變鋼管生產(chǎn)基本流程的前提下，低碳行動(dòng)要努力做到精準(zhǔn)、科學(xué)。

找準(zhǔn)鋼管行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑

目前，歐洲鋼企在低碳行動(dòng)方面下大本錢、花大力氣，這是一場(chǎng)全球性的綠色競(jìng)賽，值得我們警覺。如瑞典H2GS公司（H2 Green Stee1）將建世界第二個(gè)非化石能源鋼廠，計(jì)劃2024年投產(chǎn)。我們要根據(jù)本國(guó)國(guó)情，盡快確定當(dāng)前低碳轉(zhuǎn)型的發(fā)展路徑。

首先，鋼管企業(yè)要加強(qiáng)碳減排的頂層設(shè)計(jì)。有專家指出，管理節(jié)能可使企業(yè)用能總量下降5%。鋼管企業(yè)在內(nèi)部要設(shè)立碳減排管理部門，建立能源管理網(wǎng)絡(luò)，健全規(guī)章制度，完善能源的計(jì)量?jī)x表配置，準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)一次能源消耗（煤、電、油、氣等）、二次能源（余壓、余熱、余能）回收利用和載能工質(zhì)（焦炭、副產(chǎn)煤氣等），制訂能耗定額管理辦法，監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)整和預(yù)測(cè)企業(yè)能源利用情況，找出差距，明確發(fā)展方向，采取綜合措施確保企業(yè)碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

其次，目前在不改變鋼管生產(chǎn)基本流程的前提下，節(jié)能降耗減排的技術(shù)路徑在于挖掘重點(diǎn)工序的節(jié)能潛力。

焦化工序。煉焦生產(chǎn)能耗占焦化工序能耗的75%，其中焦炭顯熱占焦化工序能耗的35%~40%。采用干法熄焦可回收焦炭顯熱的80%，這是鋼鐵工業(yè)可回收余能所占比例最大的項(xiàng)目，約占可回收余能的一半。要注意到焦?fàn)t荒煤氣顯熱占煉焦生產(chǎn)余熱的30%~35%，焦?fàn)t廢氣余熱占煉焦生產(chǎn)余熱的18%~20%，要加強(qiáng)這兩個(gè)方面的余熱回收。

鞍鋼2018年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)項(xiàng)目“清潔高效煉焦技術(shù)與裝備的開發(fā)及應(yīng)用”，可降低優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源消耗和能源消耗，年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)8575萬元，對(duì)確保煉焦煤資源安全具有重大戰(zhàn)略意義。

燒結(jié)工序。燒結(jié)工序能耗中，固體燃料消耗占總能耗的75%~80%，是節(jié)能的重點(diǎn)；電力消耗占13%~20%；點(diǎn)火能耗占5%~10%。

煉鐵工序。從高爐煉鐵到轉(zhuǎn)爐煉鋼，采用“一包到底”生產(chǎn)工藝，省去了混鐵爐、鑄鐵機(jī)等中間環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)流程工藝緊湊型布置，降低了大量能源消耗，減少了污染。高爐煉鐵所需能量有78%來自碳素（焦炭和煤粉），要降低燃料比，其中更主要的是降低焦炭用量，提高噴煤用量。球團(tuán)代替燒結(jié)后，煉鐵工序能耗有一定幅度下降。當(dāng)然，氫冶金工藝效果更佳。除了煉鐵燃料比外，風(fēng)溫對(duì)降低煉鐵工序能耗也有關(guān)鍵作用，風(fēng)溫提高100攝氏度，可降低煉鐵燃料比15千克/噸。

轉(zhuǎn)爐工序。包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉以及連鑄工藝。采用轉(zhuǎn)爐煤氣、蒸汽回收利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼。高效連鑄技術(shù)的重點(diǎn)在降低電耗。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的二氧化碳排放、收集、貯存及利用，是一個(gè)需要重點(diǎn)攻關(guān)的難題。

電爐工序。電爐工序能耗包括電爐冶煉能耗、電爐冶煉電耗、電爐精煉能耗、電爐精煉電耗、連鑄能耗等。廢鋼預(yù)熱到500攝氏度~600攝氏度，可省電10%~20%；當(dāng)電爐煉鋼富氧達(dá)到1標(biāo)準(zhǔn)立方米/噸的時(shí)候，可節(jié)電6千瓦時(shí)/噸；對(duì)電爐廢氣余熱回收，可節(jié)能8.7千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸；對(duì)電爐熔池噴碳和吹氧，可使電耗下降22%，冶煉時(shí)間縮短14%；電爐熱裝鐵水30%，可使冶煉時(shí)間縮短1/3，電耗降低90千瓦時(shí)/噸鋼~100千瓦時(shí)/噸鋼。在這里特別指出，電爐熱裝鐵水是我國(guó)電爐煉鋼工藝的一大創(chuàng)新。目前，歐洲實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的終極技術(shù)路線“綠色氫基DRI-電爐”，實(shí)質(zhì)上是我國(guó)電爐熱裝鐵水技術(shù)的發(fā)展。其中涉及的DRI技術(shù)，在我國(guó)應(yīng)當(dāng)逐步推廣。

熱軋管工序。高效蓄熱式加熱爐技術(shù)將加熱爐燒到1100攝氏度以上，可節(jié)能30%~50%，爐子熱效率可達(dá)70%。采用連鑄坯熱送熱裝一火軋制技術(shù)，將鑄坯加熱至650攝氏度~1000攝氏度時(shí)節(jié)能效果最好，與鑄坯冷裝時(shí)相比可節(jié)能35%。此時(shí)，加熱爐產(chǎn)量可提高20%~30%，金屬收得率可提高0.5%~1.0%，縮短生產(chǎn)周期80%以上，提高成材率0.5%~1.5%。采用在線熱處理技術(shù)，可節(jié)能1.17×106~1.25×106千焦/噸，降低生產(chǎn)費(fèi)用25%。

焊接鋼管工序。焊接鋼管工序的電耗主要產(chǎn)生于將板帶冷壓成型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率消耗和焊接過程的電能消耗。其中，埋弧焊管成型工序包括螺旋或直縫機(jī)械模壓成型和機(jī)械擴(kuò)徑工序，其焊接工序?yàn)槁窕『附?，要消耗焊條。高頻焊管成型工序?yàn)檩伿竭B續(xù)成型，高頻焊接工序?yàn)楦哳l感應(yīng)焊接或高頻接觸焊接方式，其中，接觸焊接方式比感應(yīng)焊接方式要節(jié)電30%左右，高頻焊接方式是壓力熔融型，不需要焊條。

落實(shí)低碳措施要細(xì)化到

鋼管產(chǎn)品的生態(tài)評(píng)級(jí)

目前，國(guó)內(nèi)各個(gè)行業(yè)都要推進(jìn)能源革命和發(fā)展轉(zhuǎn)型，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)和業(yè)態(tài)會(huì)發(fā)生很大變化，企業(yè)全生命周期、全生產(chǎn)鏈都要達(dá)到低碳化要求。產(chǎn)品和原材料低碳化的程度和含碳量，會(huì)成為和產(chǎn)品價(jià)格、質(zhì)量、服務(wù)一樣的重要競(jìng)爭(zhēng)要素。低碳措施必然會(huì)細(xì)化到企業(yè)產(chǎn)品上。

這方面，國(guó)外如法國(guó)已經(jīng)推出產(chǎn)品生態(tài)評(píng)分，評(píng)分要印刷在產(chǎn)品外包裝上。如對(duì)食品進(jìn)行生態(tài)評(píng)分，考慮的因素包括產(chǎn)品是否擁有其他環(huán)?；蛏鷳B(tài)標(biāo)簽、原材料種植或養(yǎng)殖方式、出產(chǎn)國(guó)的環(huán)保政策、原材料的季節(jié)性、包裝的可回收性、物種多樣性效應(yīng)等，然后按百分制打出分?jǐn)?shù)，據(jù)此給予產(chǎn)品標(biāo)簽，每20分為一檔。例如，著名的Nute11a牌巧克力榛子醬的評(píng)分為41分，被評(píng)為C檔。這是因?yàn)槠湓现?，榛子來自拉丁美洲，糖來自巴西，可可來自西非，這些原料在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生大量污染，是減分項(xiàng)；它的可回收玻璃瓶包裝，以及原材料中的棕櫚油被認(rèn)為是環(huán)保原料，成為加分項(xiàng)。據(jù)此，消費(fèi)者可參考不同級(jí)別標(biāo)簽，選購(gòu)更有利于環(huán)保的商品。

這一做法給予我們啟示。我國(guó)有關(guān)環(huán)保規(guī)章制度涉及的評(píng)級(jí)或評(píng)標(biāo)都是針對(duì)企業(yè)而言，與該企業(yè)的產(chǎn)品沒有掛鉤。這顯然是不合理的，也無助于落實(shí)低碳減排政策。筆者認(rèn)為，鋼管產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格、性能參數(shù)等是其“身份證”，低碳減排的各項(xiàng)指標(biāo)是其“健康碼”，只有“健康碼”是綠色的，產(chǎn)品才具備市場(chǎng)準(zhǔn)入資格。

截至2020年底，全國(guó)共有229家企業(yè)的6.2億噸左右粗鋼產(chǎn)能（重點(diǎn)區(qū)域165家企業(yè)5.2億噸左右粗鋼產(chǎn)能）已完成或正在實(shí)施超低排放改造。其中，重點(diǎn)區(qū)域共103家鋼鐵企業(yè)約3.2億噸粗鋼產(chǎn)能正在開展超低排放改造評(píng)估監(jiān)測(cè)工作。筆者建議，對(duì)于通過全工序超低排放評(píng)估監(jiān)測(cè)的鋼企，不僅要向企業(yè)發(fā)放綠色評(píng)級(jí)證明，而且要向其鋼鐵產(chǎn)品發(fā)放“綠色評(píng)級(jí)標(biāo)簽”，從而有利于國(guó)內(nèi)外下游用戶優(yōu)先選用其產(chǎn)品，從而對(duì)其他鋼企實(shí)施超低排放改造起到正向引導(dǎo)和促進(jìn)作用。

對(duì)鋼鐵產(chǎn)品包括鋼管產(chǎn)品實(shí)施生態(tài)評(píng)級(jí)，將是適應(yīng)國(guó)際規(guī)則和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)所必備的綠色標(biāo)簽。歐盟和美國(guó)都在醞釀對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品征收碳邊境調(diào)節(jié)稅，這也倒逼我們努力打造低碳、綠色、高質(zhì)量產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。