中國冶金報 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 劉加軍 丁衛(wèi)國 報道
6月15日，在山西晉南鋼鐵集團有限公司（以下簡稱晉南鋼鐵）旗下沃能化工的西門前，《中國冶金報》記者看到，一輛輛槽罐車魚貫而入，在裝車站加滿高品質LNG（液化天然氣）、聚酯級乙二醇產(chǎn)品后，緩緩駛出大門奔向全國各地……這看似平常的裝車場景，實際上是晉南鋼鐵踐行綠色發(fā)展、低碳發(fā)展的真實寫照之一。
圖為沃能化工LNG順利裝車出廠
圖為沃能化工LNG順利裝車出廠
沃能化工是晉南鋼鐵研發(fā)的全球鋼鐵行業(yè)首套利用焦爐煤氣和轉爐煤氣生產(chǎn)聚酯級乙二醇產(chǎn)品的高效、高價值、綠色減碳項目。該項目把用來燃燒或者發(fā)電的焦爐煤氣和轉爐煤氣，變成了化工產(chǎn)品和清潔燃料。
圖為沃能化工乙二醇聯(lián)產(chǎn)LNG項目
“近年來，晉南鋼鐵在國家推進碳達峰、碳中和的大背景下，深入貫徹落實新發(fā)展理念，聚焦‘六新’領域，以科技創(chuàng)新為驅動，以低碳發(fā)展為抓手，加快能源綠色轉型，推動企業(yè)高質量發(fā)展。堅持自主創(chuàng)新，使得我們既是碳減排的領跑者，又具有了領先的實力?！?晉南鋼鐵總裁張?zhí)旄Ｔ诮邮懿稍L時對記者表示。
圖為晉南鋼鐵廠區(qū)
低碳先鋒：工藝變革敢為天下先
去年9月22日，習近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上鄭重宣布，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。
作為以碳為還原劑的長流程工業(yè)，我國鋼鐵行業(yè)的碳排放量占到全國總排放量的15%左右。顯而易見，鋼鐵行業(yè)首當其沖成為碳達峰和碳中和的重點關注行業(yè)。
“鋼鐵冶煉還是要靠碳為主，靠碳提供還原劑和熱量。即便是短流程煉鋼，電能也主要是來自于火力發(fā)電。我們就從傳統(tǒng)工藝入手，立足企業(yè)實際，既降低碳排放又實現(xiàn)高價值?！备懔?0年煉鐵的晉南鋼鐵執(zhí)行總裁霍旭豐對記者介紹道。
來到沃能化工的中控室，產(chǎn)量、流量、壓力等各種數(shù)據(jù)實時顯示，有誰能夠想到，以上LNG（液化天然氣）、聚酯級乙二醇產(chǎn)品的原料均來自晉南鋼鐵煉鋼、焦化的綜合尾氣？
圖為沃能化工中控室
“我們本來是將焦爐煤氣用于發(fā)電，而且是采用全球效率最高的索拉機組。但是當我們得知某一研究機構有這項技術時，我們就花大價錢把它買了下來，并進行了再開發(fā)?！被粜褙S說。
晉南鋼鐵充分利用轉爐煤氣碳多氫少、焦爐煤氣碳少氫多的互補優(yōu)勢，采用先進的化工分離、合成、精餾等技術，生產(chǎn)而成的高端化工產(chǎn)品乙二醇和清潔能源LNG（液化天然氣）。
“我們晉南鋼鐵這項工藝技術開創(chuàng)了國內(nèi)外長流程鋼企煉鋼、焦化企業(yè)轉爐煤氣和焦爐煤氣綜合利用的先河，可以說是突破性、顛覆性創(chuàng)新?！睆?zhí)旄Ｗ院赖卣f。
據(jù)介紹，按該項目年產(chǎn)30萬噸乙二醇、15萬噸LNG（液化天然氣）計算，晉南鋼鐵每年可減少鋼鐵、焦化上游產(chǎn)業(yè)二氧化碳排放量60萬噸，減少氮氧化物排放量660噸，不僅實現(xiàn)了廢氣回收、變廢為寶、資源綜合利用，還對重塑產(chǎn)業(yè)生態(tài)和實現(xiàn)企業(yè)轉型升級起到了引領示范作用。
具體來說，沃能化工每生產(chǎn)1噸乙二醇，同時副產(chǎn)0.55噸LNG，約消耗3200標準立方米/小時焦爐氣和1500標準立方米/小時轉爐煤氣。若是用于發(fā)電，則這部分氣體可實現(xiàn)銷售收入2847.4元，創(chuàng)效683.4元，每立方米氣體產(chǎn)生的經(jīng)濟效益折合為0.15元。
若是用于生產(chǎn)乙二醇，按照乙二醇市場平均價格4500元/噸，LNG市場平均價格2800元/噸計算，這部分氣體可以實現(xiàn)銷售收入6040元，效益1500元。每立方米氣體產(chǎn)生的經(jīng)濟效益折合為0.32元，經(jīng)濟效益及市場優(yōu)勢明顯。
在節(jié)能方面，沃能化工采用焦爐煤氣和轉爐煤氣進行分質清潔利用生產(chǎn)乙二醇和LNG（液化天然氣），能量利用效率高出生產(chǎn)甲醇和合成氨20%~25%，較發(fā)電效率高2倍及以上。本裝置乙二醇的單位能耗折算標煤為1040.73公斤，優(yōu)于現(xiàn)階段其他工藝的行業(yè)先進值1045公斤標煤。
“總體來看，晉南鋼鐵合理地利用原料資源，采用煤、焦、鋼、化一體化的聯(lián)合流程，不僅將能源利用和環(huán)境保護結合起來，而且將傳統(tǒng)的焦化工業(yè)、冶金工業(yè)與化學工業(yè)有機地結合起來，生產(chǎn)高端化工產(chǎn)品乙二醇和清潔能源LNG（液化天然氣），是新一代焦爐煤氣、轉爐煤氣綜合利用的好途徑。”霍旭豐認為。
“我們已經(jīng)在實踐中蹚出了一條高價值利用、高水平減碳的新路子?！睆?zhí)旄Ｕf。
那么，如何在冶煉過程中更進一步減碳？這就需要從還原劑的替代上下功夫。
對于鋼鐵行業(yè)和企業(yè)來說，實現(xiàn)碳達峰和碳中和是一種責任和擔當，但是更是一種實際行動并體現(xiàn)在最終成果上?，F(xiàn)階段雖然國內(nèi)寶武、河鋼、建龍重工等鋼鐵企業(yè)已嘗試開展了氫能冶煉等技術的研發(fā)示范，但總體上我國鋼鐵工業(yè)突破性低碳技術支撐能力仍顯不足，絕大多數(shù)仍停留在設計研發(fā)階段，尚未形成可工業(yè)化、規(guī)?；瘧玫膭?chuàng)新低碳技術，需進一步加大工作力度，搶占全球鋼鐵產(chǎn)業(yè)低碳關鍵技術制高點。
圖為氫能煉鐵項目
走進晉南鋼鐵2號高爐平臺，記者看到高爐每一個風口都有兩個噴吹副管。
“這兩個管子，一個噴吹煤粉，一個噴吹氫氣。既充分利用了沃能化工的廢氫（含氫75%左右），又減碳，還提高了高爐利用系數(shù)?！被粜褙S對記者介紹說。
根據(jù)初試結果，噸鐵噴吹30立方米氫氣，可減少焦炭用量19公斤。按每立方米氫氣置換0.63公斤焦炭計算，噸鐵可減少二氧化碳排放量60公斤左右；按3座1860m3高爐計算，每年可減少焦炭用量15萬噸左右，每年減少二氧化碳排放量60萬噸左右。
眾所周知，從冶煉工藝來看，電爐鋼具有天然的低碳優(yōu)勢。電爐煉鋼相比于轉爐煉鋼節(jié)省60%能源、40%新水，可減少排放廢氣86%、廢水76%、廢渣72%、固體排放物97%。
“但是從長流程轉爐工藝消耗廢鋼來說，本身更具有節(jié)能和成本優(yōu)勢，因為是利用鐵水富余的熱量，實現(xiàn)負能煉鋼。我們晉南鋼鐵更是在高爐中加輕薄料廢鋼，大幅度降低了綜合燃料消耗，實現(xiàn)了減碳生產(chǎn)。”霍旭豐說。
霍旭豐拿出一份對標挖潛數(shù)據(jù)，記者看到：同樣爐型的高爐，晉南鋼鐵噸鐵加廢鋼30公斤，綜合燃料比要比其他企業(yè)同類高爐少30公斤~40公斤標煤。
“未來相當長一段時間，我國長流程為主導工藝流程的特征不會改變，碳排放總量的減少必須在工藝上進行大膽改革，需要有企業(yè)敢為天下先?！睆?zhí)旄娬{(diào)道。
綠色發(fā)展：美麗晉南永恒的底色
“鋼鐵多污染物超低排放控制等多項關鍵技術推廣應用，促進了空氣質量改善?！?月28日，習近平總書記在中國科學院第二十次院士大會、中國工程院第十五次院士大會、中國科協(xié)第十次全國代表大會上發(fā)表重要講話時這樣說到。
“這其中，肯定是有我們晉南鋼鐵的貢獻?！睆?zhí)旄Ｕf。
據(jù)悉，晉南鋼鐵重點項目配套建設的環(huán)保設施，在項目設計階段就嚴格按照超低排放標準進行設計和施工，先后建成投用了第三代燒結活性炭脫硫脫硝、高爐煤氣精脫硫、煉鋼熱燜渣、環(huán)保智能化管控平臺等環(huán)保項目，全面構建鋼鐵、焦化、高端化工全循環(huán)全利用產(chǎn)業(yè)鏈條，推動區(qū)域經(jīng)濟高質量高速度發(fā)展。
圖為晉南鋼鐵花園式廠區(qū)
走進晉南鋼鐵燒結活性炭脫硫脫硝監(jiān)控大廳，巨大的電子顯示屏上二氧化硫、氮氧化物的排放實時反映。
“你看，那個二氧化硫是一條平滑的直線，在接近于零的位置，而超低排放的標準是35毫克；氮氧化物只要十幾個毫克，不足國家超低排放標準的一半。我們的廠區(qū)環(huán)境甚至比市區(qū)要好很多。”霍旭豐指給記者看。
晉南鋼鐵投資4億多元建成投用的第三代燒結活性炭脫硫脫硝項目，采用雙級活性炭凈化技術及裝備，有效實現(xiàn)了燒結煙氣多污染物深度協(xié)調(diào)治理和副產(chǎn)物的資源化綜合利用。該項目運行兩年來，經(jīng)第三方監(jiān)測，燒結機頭顆粒物含量小于8毫克/立方米、二氧化硫濃度幾乎為0、氮氧化物小于30毫克/立方米，所有出口污染物排放指標均達到并優(yōu)于國家超低排放標準，副產(chǎn)物濃硫酸品質更是達到特級標準。
圖為燒結活性炭脫硫脫硝裝置
“該項目不僅成為全國建設周期最短、性能指標一流的燒結煙氣凈化項目，也是山西省首套燒結活性炭脫硫脫硝達到并優(yōu)于超低排放標準的示范工程。”霍旭豐說。
此外，晉南鋼鐵投資4000萬元對2座220平方米燒結機進行燒結煙氣循環(huán)改造。工藝流程是將溫度較高，二噁英、氧氣、二氧化硫含量較高的風箱煙氣直接抽入循環(huán)管道，經(jīng)過高效多管除塵器除塵后，與富氧燒結機機尾熱風混勻，進入燒結臺車面上循環(huán)密封罩內(nèi)，再次通過料層參與到燒結過程中，最后被主抽風機抽回大煙道，進入脫硫脫硝系統(tǒng)處理。采用煙氣循環(huán)技術后，燒結礦質量提高，同時脫硫塔的脫硫效率提高，進入機頭除塵器及后續(xù)脫硫脫硝的廢氣量減少30%，直接減少脫硫脫硝運行負荷，活性炭消耗量降低5%，不僅減少了碳排放量，還提高了除塵效率。
圖為燒結煙氣循環(huán)改造項目
曾幾何時，高爐煤氣排放超標的難題一直困擾著鋼鐵企業(yè)。為了實現(xiàn)超低排放目標，晉南鋼鐵集團先行先試，在對現(xiàn)有的兩座1860立方米高爐生產(chǎn)流程充分研究和高爐氣組分詳細分析后，投資6000多萬元設計并建設高爐煤氣脫硫凈化系統(tǒng)，從煤氣源頭上進行集中脫硫凈化處理，然后分送至各用氣用戶，實現(xiàn)企業(yè)低耗、綠色、環(huán)保、高效發(fā)展。該項目集高爐煤氣管道脫硫、脫氯、防腐蝕，煤氣酸堿中和、清洗于一體，投用一年多來，脫硫效率達到85%~90%，脫硫后的煤氣總硫≤28毫克/標準立方米，為推進鋼鐵行業(yè)超低排放、改善區(qū)域環(huán)境質量、打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)貢獻了晉南鋼鐵力量。
圖為高爐煤氣精脫硫項裝置
與鋼鐵配套的焦化廠，目前晉南鋼鐵已完成焦爐煙氣脫硫脫硝、煙氣消白治理、焦爐地面除塵站升級改造、VOCs廢氣處理、廢水深度處理、無組織管控智能平臺等超低排放改造。
“我們現(xiàn)在不僅僅是脫硫脫硝，降低顆粒物的問題，在目前國標沒有要求的二噁英排放方面，我們也先行一步，將其大幅度降低300%以上。盡社會責任必須主動，必須敢吃螃蟹?！睆?zhí)旄Ｕf。
據(jù)悉，晉南鋼鐵通過配料改變、溫度改變以及工藝參數(shù)控制改變，將二噁英排放從0.6毫克/立方米大幅度降低到了0.2毫克/立方米。
此外，晉南鋼鐵投資7000余萬元對晉陽大道、廠區(qū)主干道路面進行了修復，對主干道兩側人行通道重新鋪設了道邊石，并開挖鋪設排水管網(wǎng)，設置雕塑景觀；對晉陽大道沿線及廠區(qū)綠化區(qū)域進行高標準打造，全面提高綠化質量和景觀效果，提升了企業(yè)形象，美化了園區(qū)環(huán)境。目前，集團廠區(qū)綠化面積150余萬平方米，綠化覆蓋率達到40%以上。
圖為晉南鋼鐵綠色廠區(qū)
“未來，我們還將在區(qū)域料場建設、產(chǎn)品結構轉型升級、綠色物流等方面進一步加大投入，將廠區(qū)變成4A級景區(qū)?！被粜褙S介紹。
截至今年5月底，我國已有16家鋼企通過了全流程超低排放評估監(jiān)測公示，晉南鋼鐵位列其中。
“從落實總書記提出的目標來看，晉南鋼鐵不僅僅是達峰，而且已經(jīng)在實踐中率先實現(xiàn)碳減排。更重要的是，我們對于先進技術敢為天下先，擁有完全自主知識產(chǎn)權。這意味著，我們不只是擁有行業(yè)領跑的位置，更具有領先的實力。”張?zhí)旄Ｗ詈髲娬{(diào)說。
