“当前，钢铁行业已全面启动覆盖全行业和全产能的第三大钢铁改造工程——极致能效工程。钢铁行业能耗强度尚有15%～20%的下降潜力。”3月2日，冶金工业规划研究院院长范铁军在“节能服务进企业”暨钢铁行业能效提升研讨会召开间隙接受《中国冶金报》记者采访时表示，钢铁行业开展极致能效工作，不仅可满足国家有关政策要求，也符合行业发展趋势，更是企业自身降本增效的需要。
“能效提升是实现碳减排最重要、最经济、最直接的路径，也是达到能效标杆值的最重要途径。”范铁军介绍，近三年，钢铁行业高炉工序达到能效基准水平的产量占比均在99%以上（2022年为99.41%），转炉工序达到能效基准水平的产量占比逐年上升（2022年为84.92%）。但是，2022年高炉工序达到标杆水平的产量占比为3.35%，较前两年有所下降；转炉工序能效水平逐年提高，2022年达到标杆水平的产量占比为12.93%。这距离国家要求的2025年钢铁行业能效达到标杆水平的产能比例超30%均有较大差距，可见行业能效提升工作任重而道远。
钢铁行业能源利用取得4方面成效
范铁军介绍，据中国钢铁工业协会已公布的重点大中型钢企统计数据，2022年，由于钢铁需求下降、整体产能利用率有所降低，吨钢综合能耗同比略有增长，重点统计会员钢企吨钢综合能耗为551.36千克标准煤，同比增长0.39%（国家统计局数据为全行业吨钢综合能耗上升1.7%）。
“近年来，我国钢铁行业积极推进供给侧结构性改革，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，节能提效工作也取得了一些成效。”范铁军进一步介绍。
一是产业结构调整取得扎实成效。首先，钢铁行业10年来淘汰落后和化解过剩产能成效显著，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。其次，钢铁产能布局持续优化，进一步向沿海集聚，宝钢湛江、首钢曹妃甸等一批沿海钢铁基地相继建设，降低了能源资源获取成本。最后，兼并重组稳步推进，龙头企业示范引领，民营钢企做大做强，国内前10家钢企粗钢产量占全国比重已由2016年的35.9%提升到2022年的42.8%，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。首先，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推广应用步伐加快，“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。其次，中国宝武、河钢集团、建龙集团等钢企在富氢碳循环高炉、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。最后，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。
三是能源资源回收利用水平持续提高。目前，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124.7立方米（吨钢节能量约为30千克标准煤），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43%。2022年，我国钢铁行业余热余能自发电率约为56%，较2012年提高20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。
四是数字化助推企业能源管理升级。一方面，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）。另一方面，钢企能源管控中心配备率目前提高到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。
钢铁行业能源利用现存5方面问题
范铁军从5方面介绍了钢铁行业能源利用存在的主要问题。
一是能源消费和环境排放总量压力依然巨大。2022年，钢铁行业吨钢综合能耗为551.36千克标准煤／吨，虽较2015年下降了4%，但以2022年10.18亿吨粗钢产量计算，钢铁行业能源消费总量为5.61亿吨标准煤，约占全国的11%。“钢铁行业碳排放量贡献占全球钢铁碳排放总量的60%以上，是我国碳排放量最高的制造业行业。”范铁军指出，在能源消耗中，煤炭和焦炭占比高达90%以上。可见，“十四五”期间，我国粗钢产量总体仍将处于高位，面临的总量压力依然巨大。
二是工艺流程结构不合理。“以废钢为原料的电弧炉短流程的能耗仅为长流程的1/3，废气、废水、废渣产生量仅为长流程的86%、76%和97%。”范铁军介绍，目前我国电弧炉短流程炼钢工艺生产的粗钢产量仅占总产量10%左右，远低于美国68%、欧盟40%、日本24%的发展水平；废钢比仅为18.7%，仍有较大提升空间。
三是绿色发展水平不平衡。范铁军表示，行业目前既存在宝钢股份等能源管理水平优秀的企业，也存在能耗高、能源管理粗放的企业，绿色发展水平不平衡。
四是节能技术创新难度大，自主创新能力不强。“节能降碳工作需要技术支撑落实，全面推动钢铁工业高质量发展要依靠创新驱动。”范铁军认为，目前行业内常规节能措施如干熄焦、高炉炉顶压差发电、烧结余热发电、余热余能发电等技术虽逐渐普及，但节能新技术的自主研发和创新难度大、进度慢，焦炉煤调湿、上升管余热回收、钢铁渣余热利用、低碳冶金等节能技术与国外先进国家相比，还存在较大差距，新技术的研发与应用难度大，技术节能将遇到瓶颈期。他同时指出，钢铁行业长期以来创新投入不足，总体水平仍然不高，也影响着节能技术的创新发展。
五是精细化系统节能意识有待加强。范铁军认为，尽管《能源管理体系要求》（GB/T 23331—2009）使能源管理制度的系统性、逻辑性得到较好的梳理和优化，但目前多数钢企实施的节能项目仍存在相对独立、协同性较差的情况，冶金行业两化融合水平仍低于制造业平均水平。因此，他建议要强化精细化系统节能意识，从资源能源使用的合理性、平衡性着手，优化企业各工序间的对接和管理水平的提升，推进企业流程协同（集成）运行、资源能源的高效利用和循环利用，实现企业整体节能减排效率最高，经济效益最好。“这是钢铁行业降本增效的重要途径。”他说道。
做好六个极致化以助推行业能效提升
同时，范铁军介绍了钢铁行业极致能效提升的主要路径。
一是工艺和装备节能极致化，包括以先进和高效装备替代落后或低效装备，合理适度发展绿色化、智能化、高效化电炉短流程炼钢，推广烧结烟气内循环、干式真空精炼等工艺技术改造，加快富氢碳循环高炉、氢基竖炉、氢基熔融还原炼铁等低碳冶金革命性工艺研发等。
二是二次能源回收利用极致化，包括对钢企余热余能进行极致回收利用，重点推动各类低温烟气、冲渣水和循环冷却水等低品位余热回收，大力推广焦化上升管余热回收、烧结低温段余热回收等先进技术，重点研发转炉煤气极限回收、冶金渣显热高效回收及综合利用工艺技术、烧结矿和球团矿显热回收技术、铸坯显热回收技术等。
三是能源转换极致化，包括大力推广燃气—蒸汽联合循环发电（CCPP）、亚临界等高参数全燃煤气发电、副产煤气制甲醇和液化天然气、液压系统伺服控制节能、势能回收等技术，重点研发更高参数发电机组小型化、副产煤气资源化高附加值化等极致能源转换技术。
四是设备节能极致化，包括开展量大面广的用能设备改造提升，大力提高高效节能电机、空压机、水泵、风机、变压器、水轮机等高效节能产品使用比例，合理配置电机功率以实现系统节电，积极研发推动钢企用电锅炉、电窑炉、电加热等技术。
五是新能源体系建立极致化，包括鼓励钢企提高新能源和可再生能源的使用占比；鼓励钢企通过电力市场购买绿色电力，试点建设工业微电网，与能源企业合作开展“源网荷储”一体化项目建设；推动储能储热装置与钢企煤气发电、余热发电进行耦合，强化钢企能源系统可调节能力；积极探索在可再生能源丰富的区域通过绿色电力制得氢气和氧气，并将其用于钢企生产。
六是能源管理极致化，包括大力推动能源精细化管理，完善能源管理体系；完善能源管控中心功能，提高信息化管控水平；加强能源计量、统计等基础能力建设；定期开展能源审计、能效诊断；以能效标杆值为引领，在钢铁行业营造对标达标环境。
最后，范铁军建议，从行业与企业两方面做好能效提升工作。
从行业来看，一是建立“三清单两标准一数据系统”。三清单包括技术清单、政策清单、能力清单；两标准即GB20256与 GB32050合并修订的强制性国家标准与钢协已发布的《钢铁企业重点工序能效标杆对标指南(T/CISA 293—2022)》团体标准；一数据系统指数据治理系统，该系统是实现能效对标、优胜劣汰、产能治理的基础。二是开展相关标准的制定、修订，尤其是国家标准的修订，将对达标杆工作至关重要。三是做好能效标杆示范厂培育工作。目前，第一批已有21家钢企被授予“双碳最佳实践能效标杆示范厂培育企业”标牌，总产能为1.8亿吨，要继续做好2024年、2025年相关申报工作。
从企业来看，针对国家和各省市政府的考核，要努力做到30%真正达标杆企业，需明确后续一系列政策都会和此挂钩；第一批培育企业建议开展双碳最佳实践能效标杆培育方案工作，拟成为培育企业的建议开展双碳最佳实践能效标杆示范厂示范申报；每家钢企都应开展《“一企一策”能效提升三年行动方案》，真正提升能力，并形成企业的政策清单、技术清单、能力清单，适时开展能效提升工作专题培训。
来源：中国钢铁工业协会
