钢铁工业能源节约与环境保护

钢铁工业能源节约与环境保护蔡九菊张春霞东北大学钢铁研究总院2005年9月6日报告内容（1）我国能源状况和未来需求（2）钢铁工业的能源消耗与环境负荷变化（3）节能理论基础（4）钢铁企业的物质流和能量流（5）节能方向和技术支撑第一节我国能源状况和未来需求1.1我国的能源现状我国已上升为世界能源生产和消费大国一次能源消费量居世界第二,生产量居世界第三。(1)能源生产和消费2004年全国一次能源生产量18.46亿吨标准煤消费量19.7亿吨标准煤。煤（t）原油（t）天然气（m3）发电装机容量千瓦发电量千瓦时其中水电千瓦时19.561.75341.284.02187032802004年全国一次能源生产量（108）类别名称消费量较2003年上升百分比能源煤炭18.7亿吨14.4％石油2.9亿吨16.8％天然气415亿立方米18.5％水电3280亿千瓦时15.6％核电501亿千瓦时15.6％原料钢材2.7亿吨12.1％氧化铝1284万吨9.7％水泥9.6亿吨12.4％万元GDP能耗1.58标准煤12.4％2004年全国一次能源消费量中国的能源消费以煤炭为主，所占比例约70%左右，20世纪80年代以来，在我国一次能源消费中，石油、天然气和水电（含核电）的消费基本维持平稳增长，煤炭增长很快。实际上是煤炭的消费量左右了能源消费总量的增长。我国能源消费结构及与世界平均水平比较中国（％）世界（％）年份19801990200020032003煤炭72.276.266.167.126.5石油20.716.624.622.737.3天然气3.12.12.52.823.9一次电力4.05.16.87.412.3可以看出，无论是石油、天然气，还是一次电力，我国清洁能源所占比例均落后于世界平均水平。要想优化我国的能源结构，降，低煤炭在一次能源消费中的比例，必须建立多元化的能源供应体系，开发利用清洁能源，实现各种能源平衡发展。注：“一次电力”是指水电、核电、风电和太阳能发电总量。（2）我国能源消费存在的问题据测算，每燃烧1吨高硫煤，约产生20～30kgSO2，至少花消50元的治理费。排放1吨SO2的经济损失约5000元。1）能源消费以煤为主，环境问题日益突出。以煤为主的能源结构是造成大气污染的主要原因，使用煤炭与使用油、气相比，不仅技术难度大，而且能源消耗高，并排放大量的粉尘、酸雨和温室气体（CO2）。2004年我国原油消费量达到2.9亿吨，比2003年增长16.8%，2）优质能源需求上升，石油安全不容忽视。2004年，石油、天然气、水电等优质能源消费量占能源消费总量的29%，比1990年提高5.2个百分点，石油占消费总量的比重由1990年的16.6%提高到2004年的21.0%，提高4.4个百分点。我国自1993年成为石油净进口国以来，石油的对外依存度逐年上升。国内原油产量为1.75亿吨，仅比2003年增长2.9%，石油对外依存度从2002年的33%升至2004年45%左右。自1990年以来，工业用能始终保持在70%左右的水平，尽管统计口径不完全一致，但与国外相比，我国工业用能的比重明显偏高。我国在工业化进程中，调整经济结构的任务十分艰巨。3）工业能耗居高不下，结构调整任重道远2002年，一、二、三产业和生活用能分别占能源消费总量的4.4%、69.3%、14.9%和11.4%，能源利用效率的高低最好用单位产品能耗来表示。我国高能耗产业的产品能耗比世界先进水平高15-50%，其中典型产品能耗与国外比较如下表所示。4）能源利用效率低，节能任务艰巨90年代初，发达国家的能源效率约为41%。钢（kgce/t钢）中国715（2002年）日本656（2002年）乙烯（kgce/t）中国1210日本870水泥（kgce/t）中国181日本124火力发电（kgce/kwh）中国385日本322我国的矿产资源多以贫矿共生矿为主。在矿石预处理过程中消耗不少资源，尾矿处理量和排放量很大。5）污染严重，环境不堪重负我国二次资源严重短缺，天然资源如铁矿、铝矿等的消耗量相对过高。二次资源短缺的主要原因，是我国钢铁、铝、铜等产品的产量持续高速增长。我国能源将长期以煤为主，煤的利用效率低，污染重，节能难度大。我国还没有摆脱“先污染后治理”的老路，如果继续沿着“末端治理”这条路子走下去，资源将难以为继，环境不堪重负。1.2我国能源的未来需求根据2020年节约型社会的奋斗目标“经济翻两番，均耗降一半”，即GDP翻二番，能源翻一番，万元GDP消耗降一半，可得未来我国的能源需求。时间2000200120022003200420102020GDP（亿元）8.949.7310.5111.7212.4717.8835.76能耗/万元GDP（吨标煤）1.451.331.411.431.581.160.725总能耗（亿吨标煤）13.613.4914.8216.7819.720.826.06未来20年煤炭在能源结构中的比例缓慢下降，但以煤为主的能源结构不会发生根本改变，石油的比例略有下降，天然气的比例增长较快，水电、核电、新能源虽有增加，但所占份额不大。能源种类2000年（基准）（％）2010年（％）2020年（％）煤炭67.965.2～6358.6～56.6石油29.628.9～22.221.8～22.8天然气2.64.8～7.17.1～9.7水电5.27.6～6.98.6～7.5核能0.361.2～1.12.9～2.5新能源0.290.5～0.42.7～2.9一次能源总量（亿吨标煤）13.621～2326～29第二节钢铁工业的能源消耗与环境负荷变化2.1我国钢铁工业的能源消耗（1)1980～2002年吨钢能耗的变化0.50.70.91.11.31.51.71.92.12.3198019821984198619881990199219941996199820002002年份吨钢能耗tce/t吨钢综合能耗大中型企业吨钢综合能耗大中型企业吨钢可比能耗0.698下降率45.7％1.180下降率42％；1.6461.2852.0401.7461.5601.4401.1061.0170.9800.7810.77下降率53.2％（2）我国钢铁工业的节能效果与分析pi—各工序的钢比系数；ei—各工序的工序能耗。影响吨钢综合能耗（E）的直接因素有两类：第一类，各生产工序的钢比系数（pi）；第二类，各生产工序的工序能耗（ei）。在分析钢铁工业能耗时，同时分析钢比系数和工序能耗这两类因素的方法，称作e-p分析法。计算公式：直接节能量间接节能量1980～2002年各工序平均工序能耗变化（kgce/t产品)年份焦化烧结（含球团）炼铁平炉转炉电炉轧钢19802171045562006737826619851879053515648325211199018579526123383031871995180785091113131917720001597046514029274119200215068454—27230101变化率*％-30.88-34.62-18.35-30.00-59.70-39.15-62.03％年的工序能耗年的工序能耗10019802002变化率的计算方法：1980～2002年间各工序钢比系数变化(t/t)年份焦化烧结（含球团）炼铁平炉转炉电炉轧钢19800.7931.7271.0820.3200.4880.1920.76519850.7061.6380.9510.2630.5211.2160.82919900.6321.6020.9900.1980.5890.2110.81119950.5591.6190.9720.1370.6670.1900.81220000.4021.5170.9220.0080.8770.1150.89020020.402*1.3380.841—0.8460.1540.910变化率*％-49.30-22.52-22.27-97.50+73.36-19.79+18.951980～2002年间大中型钢铁企业吨钢可比能耗的变化及节能效果比较(kgce/t钢)项目“六五”“七五”“八五”“九五”2001～2002年1980～2002年吨钢节能量吨钢可比能耗变化比例％-179.0-89.0-37-199.0-66.0-570.031.415.626.4934.9111.58100.0其中因工序能耗变化比例％-134.2-75.7-12.1-79.6-27.97-329.675.085.033.040.642.058.0因钢比系数变化比例％-44.8-13.3-24.9-119.4-38.03-240.425.015.067.060.058.042.00.60.70.80.91.01.11.21.31.4“六五”“七五”“八五”“九五”五年内因钢比系数变化五年内因工序能耗变化五年末能耗间接节能：44.8直接节能：134.2间接节能：13.3直接节能：75.7间接节能：119.4直接节能：79.6间接节能：24.9直接节能：12.11980—1995：直接节能减小1985—2000：间接节能增大2000-2010：直接间接各半（3)我国大中型企业吨钢可比能耗与国外情况的对比国家198019902002英国783670663*日本653592620*德国752656602*法国820687683*美国868673－5国平均775.2655.6642中国1285.01017.0715差距509.8361.473我国大中型钢铁企业吨钢可比能耗与世界主要产钢国的比较大中型企业吨钢可比能耗（指标分解）与国外的比较工序名称工序能耗（kgce/t产品）钢比系数(t/t)吨钢可比能耗差距（kgce/t钢）发达国家中国差距发达国家中国差距工序能耗方面钢比系数方面合计烧结5768+111.041.388+0.294+14.716+.8+31.5炼铁464454-100.7310.841+0.11-8.4+51+42.6转炉炼钢17.927+90.7490.846+0.097+7.7+1.7+9.4电炉炼钢198.6230+31.40.2430.154-0.09+4.8-17.4-12.6轧钢*152.2101-51.20.8530.91+0.057-46.6+8.4-37.9“其他”5292+40+40吨钢能耗差距（包括轧钢工序能耗）+12.2+60.8+73吨钢能耗差距（不包括轧钢工序能耗）+58.8+52.1110.92.2我国钢铁工业环境负荷变化(1)我国钢铁工业吨钢能耗结构的变化能耗介质1980198519901995实物量/t钢tce/t钢实物量/t钢tce/t钢实物量/t钢tce/t钢实物量/t钢tce/t钢洗精煤,t0.9010.8290.8540.7310.7140.6410.5990.534无烟煤,t动力煤,t0.3920.2800.3860.2750.3090.2200.2770.198外购焦,t00000.0600.060.1220.12重油,t0.1370.1960.0650.0920.0580.0820.0450.063天然气,m327.780.04012.470.0189.640.0145.670.008汽柴油,t0.00690.0100.00650.010.00530.0080.00570.009外购电,kwh733.80.296713.80.288595.40.241585.50.237吨钢综合能耗,tce1.6461.4141.2741.170能耗介质2000200120022003实物量/t钢tce/t钢实物量/t钢tce/t钢实物量/t钢tce/t钢实物量/t钢tce/t钢洗精煤,t0.4730.4370.4090.3790.4520.4040.4190.381无烟煤,t动力煤,t0.2380.1690.2120.1510.1980.1410.1920.137外购焦,t0.0930.090.0910.090.0830.080.0720.0