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專訪冶金規劃院院長范鐵軍
(時間:2023/3/6 8:40:16)

  鋼鐵行業是能源消耗大戶,也是落實碳減排的重點領域。2021年以來,國家部委相繼發布多份能效約束相關文件,對鋼鐵行業節能降碳及綠色低碳轉型提出明確目標任務。2022年12月9日,鋼鐵行業能效標桿三年行動方案現場啟動會在廣東省湛江市召開,標志著鋼鐵行業“能效標桿三年行動方案”正式拉開帷幕,一項名為“極致能效”工程也進入了實質性實施階段。
  那么,目前,鋼鐵行業能耗水平如何?現階段提出““極致能效”是基于怎樣的考慮?“極致能效”又具體如何實施? 

  冶金工業規劃研究院院長 范鐵軍 徐衛星攝

  記者:當前,鋼鐵行業能耗處于什么水平?能源利用現狀如何?
  范鐵軍:依據中國鋼鐵工業協會公布的重點大中型鋼鐵企業統計數據,2022年,由于鋼鐵需求下降、整體產能利用率有所降低,噸鋼綜合能耗同比略有增長。重點統計會員鋼鐵企業噸鋼綜合能耗為551.36千克標煤,同比增長0.39%(國家統計局數據,全行業噸鋼綜合能耗上升1.7%)。
  近三年,高爐工序達到能效基準水平產量占比均在99%以上,2022年為99.41%;轉爐工序達到能效基準水平產量占比逐年上升,2022年為84.92%。2022年高爐工序達到標桿水平的產量占比為3.35%,較前兩年有所下降;轉爐工序能效水平逐年提高,2022年達到標桿水平的產量占比為12.93%,但距離國家要求的2025年鋼鐵行業能效達到標桿水平的產能比例超過30%,均有較大差距,行業能效提升工作任重而道遠。
  但近年來,鋼鐵行業節能提效工作也取得了一些成效,我國鋼鐵行業積極推進供給側結構性改革,推動結構優化、轉型升級、提質增效、綠色發展,迎來了從“鋼鐵大國”到“鋼鐵強國”的歷史性跨越。鋼鐵行業產業結構持續優化,工藝技術不斷創新,能源利用和數字化水平持續提高。
  一是產業結構調整取得扎實成效。十年來,鋼鐵行業淘汰落后和化解過剩產能成效顯著,提前兩年完成“十三五”去產能1.5億噸目標,1.4億噸“地條鋼”全面出清,大量長期存在的低端落后產能得到出清,行業產能嚴重過剩矛盾得到有效化解,市場供需基本平衡。產能布局持續優化,鋼鐵產能進一步向沿海集聚,建設了寶鋼湛江、首鋼曹妃甸等一批沿海鋼鐵基地,降低了能源資源獲取成本。兼并重組穩步推進,龍頭企業示范引領、民營企業做大做強,國內前10家鋼鐵企業粗鋼產量占全國比重已由2016年的35.9%提升到2022年的42.8%,鋼鐵產業集中度顯著提升。
  二是重點工藝技術裝備水平明顯提升。鋼鐵行業高效噴煤、高輻射覆層、加熱爐蓄熱式燃燒、鋼坯熱裝熱送等節能技術加快推廣應用,“一鍵煉鋼+全自動出鋼”智慧煉鋼、綠色潔凈電爐煉鋼、無頭軋制等先進工藝能耗水平達到世界先進水平。中國寶武、河鋼集團、建龍集團等鋼鐵企業在富氫碳循環高爐、氫基豎爐、氫基熔融還原煉鐵等革新技術領域取得突破性進展,為綠色低碳發展儲備動能。有序發展短流程電爐煉鋼,全國首家千萬噸規模短流程鋼鐵集團在四川成立。根據世界鋼鐵協會數據,2021年我國電爐鋼產量占比約10.6%,較2015年的6.1%提高了4.5個百分點。
  三是能源資源回收利用水平持續提高。鋼鐵行業廣泛應用副產煤氣發電,噸鋼轉爐煤氣回收量達到124.7m3(噸鋼節能量約30 kg標準煤),煤氣放散率接近于零。先進余熱余能回收利用技術裝備普及率大幅提高,高爐煤氣干式余壓發電TRT(或BPRT)配備率達99%以上,干熄焦發電配備率達93%以上。超臨界煤氣發電、燒結余熱回收利用、飽和蒸汽發電等技術已經處于世界領先水平,高參數煤氣發電機組的效率超過43%。2022年我國鋼鐵行業余熱余能自發電率約56%,較2012年提高20個百分點。同時,廢鋼回收利用水平持續提高,2021年廢鋼比為21.9%,較2012年提高10.4個百分點,據測算,每用1噸廢鋼可相應少消耗約1.6噸鐵精礦粉、0.4噸焦炭或1噸原煤。
  四是數字化助推企業能源管理升級。促進數字化綠色化融合發展,中國寶武寶山基地、沙鋼、南鋼、首鋼等企業建設的“黑燈工廠”和智能車間已實現穩定運行,其中寶山基地入選全球“燈塔工廠”名單。按主業在崗職工總數計算,行業勞動生產率從2012年的454噸/(人·年)提升到2021年的850噸/(人·年)。加快能源管控中心的建設,鋼鐵企業能源管控中心配備率提高到80%左右,利用數字化技術對生產過程的能源及相關數據進行采集、分析、調度、預測和管理,實現了多工序、多介質等不同維度之間的能源協同平衡與優化利用,提升了能源精細化管理水平。
  記者:鋼鐵行業能源利用的主要問題有哪些?
  范鐵軍:鋼鐵行業能源利用目前存在的問題主要有如下幾點:
  一是能源消費和環境排放總量壓力依然巨大。2022年的噸鋼綜合能耗為551.36kgce/t,雖然較2015年下降了4%,但以2022年粗鋼產量10.18億噸計算,鋼鐵行業能源消費總量5.61億噸標準煤,約占全國11%。碳排放量貢獻全球鋼鐵碳排總量的60%以上,是我國碳排放量最高的制造業行業。能源消耗中煤炭和焦炭占比高達90%以上!笆奈濉逼陂g,我國粗鋼產量總體仍將處于高位,面臨的總量壓力依然巨大。
  二是工藝流程結構不合理。目前我國電弧爐短流程煉鋼工藝生產的粗鋼產量僅占總產量10%左右,遠低于美國68%、歐盟40%、日本24%的發展水平;廢鋼比僅為18.7%仍有較大提升空間。以廢鋼為原料的電弧爐短流程,能耗僅為長流程的 1/3,廢氣、廢水、廢渣產生量僅為長流程的86%、76%和97%。
  三是綠色發展水平不平衡。既存在寶鋼股份等能源管理水平優秀的企業,也存在能耗高、能源管理粗放的企業,綠色發展水平不平衡。
  四是節能技術創新難度大,自主創新能力不強。節能降碳工作需要技術支撐落實,全面推動鋼鐵工業高質量發展要依靠創新驅動。目前行業內常規節能措施如干熄焦、高爐爐頂壓差發電、燒結余熱發電、余熱余能發電等技術逐漸普及,但節能新技術的自主研發和創新難度大、進度慢,焦爐煤調濕、上升管余熱回收、鋼鐵渣余熱利用、低碳冶金等節能技術與國外先進國家相比,還存在較大差距,新技術的研發與應用難度大,技術節能將遇到瓶頸期。同時行業長期以來創新投入不足,總體水平仍然不高。
  五是精細化系統節能意識有待加強。盡管《能源管理體系要求》(GB/T 23331-2009)促進了能源管理制度的系統性、邏輯性得到較好的梳理和優化,但是目前多數鋼鐵企業實施的節能項目仍存在相對獨立,協同性較差的情況,冶金行業兩化融合水平仍低于制造業平均水平。強化精細化系統節能意識,從資源能源使用的合理性、平衡性著手,優化企業各工序間的對接和管理水平的提升,推進企業流程協同(集成)運行、資源能源的高效利用和循環利用,實現企業整體節能減排效率最高,經濟效益最好,是鋼鐵行業降本增效的重要途徑。
  記者:就上述情況來看,開展極致能效工作對鋼鐵企業來說有哪些必要性?
  范鐵軍:一方面是滿足國家有關政策要求的需要。從2021年9月開始,國家發改委產業司牽頭等聯合多部門發布《關于嚴格能效約束推動重點領域節能降碳的若干意見》綱領性文件以來,連續又發布《關于發布〈高耗能行業重點領域能效標桿水平和基準水平(2021年版)〉的通知》 、《高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南(2022年版)》 等實施文件,要求到2025年,鋼鐵等重點行業達到標桿水平的產能比例超過30%。國家產業主管部門正式啟動對能效水平管控升級工作,并且是延續“十四五”期間的重點工作。
  各省、市發改部門聯動,全部在部署相關工作,政策力度非常大。后續政策仍然將有很多,對于達到標桿值的企業有更多獎勵和優惠政策,如不限產等。對未達到基準值的企業將有更多懲罰性政策,如差別電價、產能退出、關停等政策。
  其次,是符合行業發展趨勢的需要。從行業發展周期維度來看,中國鋼鐵工業的發展可以分為數量和高質量兩個時期,當前已處在數量時期的減量階段、高質量時期的重組階段和中間過渡的強化環保階段三期疊加階段,正在向高質量時期低碳階段演進。
  當前,鋼鐵行業下游市場低迷,企業面臨的競爭形勢進一步加大,降本增效又成為企業提升競爭力最重要的手段之一。鋼鐵行業全面啟動覆蓋全行業和全產能的第三大鋼鐵改造工程“極致能效”工程。鋼鐵行業能耗強度尚有15%—20%的下降潛力。能效提升是實現碳減排最重要、最經濟、最直接的路徑,提升鋼鐵行業用能效率,有助于減少化石能源使用,從源頭減少二氧化碳排放。同時,能效提升也是達到能效標桿值的最重要途徑。
  三是企業自身降本增效的需要。當前在下游需求低迷、鋼材價格下滑明顯的同時,鋼鐵企業承受著大宗原燃料價格寬幅波動以及電價上浮帶來的生產成本高企的壓力,行業利潤空間不斷壓縮,企業間的競爭形勢進一步加大,企業生產經營面臨巨大挑戰。2022年全年粗鋼產量為10.18億噸,同比下降1.7%,完成去年粗鋼產量壓減工作,這是自2021年來中國粗鋼產量連續第二年下降。但2022年,鋼鐵幾乎全行業遇冷。據中國鋼鐵工業協會統計,2022年,重點鋼鐵企業實現營業收入65875億元,同比下降6.35%;實現利潤總額982億元,同比下降72.27%。
  一般而言,鋼鐵企業能源生產成本約占總生產成本的25%—40%,優秀節能企業和落后節能企業能源利用成本能夠相差300元左右。面對利潤空間壓縮困難局面,企業應。ü澥¢_支)、簡(簡化流程),然后就是開展更全面、更深層次的降本增效行動。能效提升和節能診斷已經作為行業內通用的降低生產成本最重要最有效的手段之一,行業內很多優秀鋼鐵企業已經開展了節能診斷和能效提升工作。因此,鋼鐵企業開展系統能效提升工作是企業自身降本增效的需要,可以提升企業生存競爭力。
  記者:那么,實現極致能效提升的主要路徑是什么?
  范鐵軍:我認為,實現極致能效提升的主要路徑有六大方面。
  (一)工藝和裝備節能極致化
  推進產能置換,以先進和高效裝備替代落后或低效裝備,如大型高爐和大型轉爐的置換。合理適度發展綠色化、智能化、高效化電爐短流程煉鋼。推動能效低、清潔生產水平低、污染物排放強度大的步進式燒結機、球團豎爐等裝備逐步改造升級為先進工藝裝備,推動獨立燒結(球團)和獨立熱軋等逐步退出。推廣燒結煙氣內循環、干式真空精煉、連鑄連軋等工藝技術改造。推廣鐵水一罐到底、鑄坯熱裝熱送、在線熱處理等技術,打通、突破鋼鐵生產流程工序界面技術,推進冶金工藝緊湊化、連續化。加快富氫碳循環高爐、氫基豎爐、氫基熔融還原煉鐵等低碳冶金革命性工藝研發。
  (二)二次能源回收利用極致化
  對鋼鐵企業余熱余能進行吃干榨盡,進行極致回收利用。重點推動各類低溫煙氣、沖渣水和循環冷卻水等低品位余熱回收。大力推廣焦化上升管余熱回收、燒結低溫段余熱回收、電爐煙氣余熱回收利用等先進技術。重點研發轉爐煤氣極限回收、冶金渣顯熱高效回收及綜合利用工藝技術、燒結礦和球團礦顯熱回收技術、鑄坯顯熱回收技術等。
  (三)能源轉換極致化
  極致提升鋼鐵企業能源轉換環節。大力推廣燃氣-蒸汽聯合循環發電(CCPP)、亞臨界等高參數全燃煤氣發電、超高壓干熄焦發電、低溫余熱有機朗肯循環發電(ORC)、副產煤氣制甲醇和液化LNG、低能耗大型化空分機組、吸附制氧、集中群控智慧壓縮空氣節能系統、液壓系統伺服控制節能、勢能回收等技術。重點研發更高參數發電機組小型化、副產煤氣資源化高附加值化等極致能源轉換技術。
  (四)設備節能極致化
  開展量大面廣的用能設備改造提升。大力提高高效節能電機、空壓機、水泵、風機、變壓器、水輪機等高效節能產品使用比例。合理配置電機功率,實現系統節電,優化治理電能質量,提升鋼鐵企業終端用能電氣化和低碳化。積極研發推動鋼鐵企業用電鍋爐、電窯爐、電加熱等技術。
  (五)新能源體系建立極致化
  鼓勵鋼鐵企業因地制宜,充分利用風能、太陽能、生物質能等能源,提高新能源和可再生能源的使用占比。鼓勵鋼鐵企業通過電力市場購買綠色電力,試點建設工業微電網,與能源企業合作開展“源網荷儲”一體化項目建設。推動儲能儲熱裝置與鋼鐵企業煤氣發電、余熱發電進行耦合,強化鋼鐵企業能源系統可調節能力。積極探索在可再生能源豐富的區域,通過綠色電力制氫氣和氧氣用于鋼鐵企業生產。
  (六)能源管理極致化
  大力推動能源精細化管理,完善能源管理體系。完善能源管控中心功能,提高信息化管控水平。加強能源計量、統計等基礎能力建設。定期開展能源審計、能效診斷。以能效標桿值為引領,在全行業營造對標達標環境。
  記者:針對鋼鐵行業與企業,下一步當務之急需要做好哪些工作?
  范鐵軍:針對行業,一是建立“三清單兩標準一數據系統”。三清單包括技術清單、政策清單、能力清單。二是開展相關標準的制修訂,尤其是國家標準的修訂,將對達標桿工作至關重要。三是能效標桿示范廠培育工作。第一批21家1.8億噸,爭取培育1億噸產能。繼續做好2024、2025年申報工作。
  針對企業,針對國家和省市政府的考核,努力做到30%真正達標桿企業,后續一系列政策要和此掛鉤。第一批培育企業建議開展雙碳最佳實踐能效標桿培育方案工作。擬成為培育企業建議開展雙碳最佳實踐能效標桿示范廠示范申報。每家鋼鐵企業都應開展《“一企一策”能效提升三年行動方案》,真正提升能力,并形成本企業的政策清單、技術清單、能力清單,適時開展能效提升工作專題培訓。


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