近年來,在鋼鐵行業產能快速增長的拉動下,焦炭、電力、石油、天然氣等鋼鐵生產的能源需求增長較快,能源供應緊張的狀況時有發生。能源短缺的問題在世界各國普遍存在,加上世界各國對環保問題日益關注,各個國家在發展自己的鋼鐵工業時都采取了相應的對策和措施,力求獲得經濟發展和能源、環境之間的平衡。這些對策的一大重點就是開展節能的研究和采取節能措施。
從節能效果比較來看(見附圖),以日本鋼鐵企業能源單耗100為基礎指數計算的數據進行分析,韓國鋼鐵企業能源單耗為105,略大于日本,歐洲為110,中國大中型鋼鐵企業為130,全行業則為150,這說明中國鋼鐵企業噸鋼能耗是日本的1.5倍,中國與日韓企業在節能上還存在較大的差距[數據來自International Journal of Material Research(《國際材料研究學報》)]。
德國:最早實踐,舉措得力
德國是世界上最早開展循環經濟實踐的發達國家。循環經濟一詞于1996年正式出現在德國頒布的《循環經濟和廢棄物管理法》中。相應的,德國鋼鐵工業也迅速作出了重大調整,主要體現在德國鋼鐵界向德國科技部提出的鋼鐵工業可持續發展方案上。
德國鋼鐵工業循環實踐的舉措概括起來有以下幾個方面:一是在材料和產品革新方面,為了同時滿足相關環保要求和客戶對高質量產品的需求,許多科研工作都致力于開發高強度鋼,同時采用先進技術減少鋼材重量。二是在開發新工業、簡化或縮短生產流程方面,德國鼓勵聯合開發的模式。三是在回收利用副產品方面,如爐渣、泥漿、粉塵等,德國制定了重新再利用的戰略規劃。德國每年生產大約1300萬噸爐渣,包括高爐爐渣、轉爐爐渣、電路爐渣和其他爐渣。其中,高爐爐渣利用率達到了100%,煉鋼渣的利用率也超過了90%。而且德國建立了爐渣研究所,一直在進行擴大爐渣使用范圍的研究。四是嚴格規定三廢排放標準。德國規定冶金企業不得向外排放污水,工業污水處理標準也細化到化學氧含量和廢水中來源于冶金及其后過程的重金屬元素,強調工藝水的廣泛流通以及污水和地表水的利用。德國現已建成了鋼廠特殊用水污染控制和水資源保護系統。而德國鋼鐵工業產生的廢氣需經過一次除塵、二次除塵,甚至是三次除塵才能被投入到循環使用中。
德國鋼鐵企業還通過加強技術研發、老舊設備的關閉和現有設備的集中使用來實現低碳排放。
美國:優化工藝流程降耗
目前,美國的環保工作已從強調傳統的終端治理轉變為對生產線源頭的污染控制和污染減少。鋼鐵工業與相關產業建立了生態產業鏈,形成了企業間的工業代謝和共生關系,大幅度節約了資源,接近實現零排放。
同其他國家一樣,美國積極推廣鋼鐵工業最新的工藝流程,其節能降耗的主要措施有:淘汰效率低的老舊設備,先后投入數十億美元;應用噴煤技術以減少焦炭用量,使大多數鋼廠關閉其煉焦爐,轉而進口焦炭,以減少能源消耗;對高爐進行技術改造,增加了頂壓發電,提高了爐頂氣體利用率;配合使用預熱廢鐵的電爐熔煉,為電爐提供熱鐵水;采取熱裝熱送、直接熔煉等技術,并率先開發出廢鋼電爐薄板坯連鑄連軋工藝,盡量減少工序轉換過程中的能源消耗。
在廢棄物的回收利用方面,美國鋼鐵企業一直走在世界同行的前列。由于美國的廢鋼積蓄量大,他們根據鋼鐵生產流程總結出一套廢棄物采集、回收、儲存、運輸、轉化處理系統,從而保證了美國鋼鐵工業在世界的競爭優勢。
日本:政策和技術雙管齊下
日本是一個能源匱乏的國家,節能政策在日本能源政策中占有舉足輕重的地位。日本鋼產量曾一度達到世界第一,1996年后雖退居世界第二位,但其產量仍然保持在1億噸左右,能源供應的壓力十分巨大,其中節能環保政策和技術對此起了重大的支撐作用。日本鋼鐵行業節能政策和措施的實施經歷了以下兩個發展階段:
第一階段,1973年第一次世界石油危機到20世紀90年代初。這一階段的特點是通過節能求生存。1973年第一次世界石油危機后,石油價格暴漲帶動了各種能源和礦產品的價格上漲,這對能源和原料基本依靠進口的日本鋼鐵工業來說是個很大的沖擊。同時世界經濟發展停滯,這對30%左右鋼材依賴出口的日本鋼鐵工業也十分不利。日本鋼鐵業為保持競爭力以求生存而采取了技術節能和淘汰落后產能并舉的節能措施。這些措施的實施終于使噸鋼能耗快速下降。
第二階段,20世紀90年代日本泡沫經濟破滅后到目前。這一階段的特點是通過可持續發展方針推動節能環保技術的進一步發展和進步。日本泡沫經濟破滅后,日本各鋼鐵企業一方面通過保持合理的規模在新體制下大力發展高端產品,另一方面在日本經濟團體聯合會的統一部署下,組織各行業制訂了以減排二氧化碳為中心的2010年企業節能環保志愿計劃,推動了鋼鐵行業新一輪節能環保技術的發展。該計劃優先針對兩個主要問題,即防止全球變暖和建立循環型社會。
這兩個階段的節能政策和措施不僅增強了日本鋼鐵的國際競爭力,而且使日本成為世界上噸鋼能耗最低的國家,成為國際鋼鐵能耗的“標桿”。
韓國:政府牽頭,與企業共同研發
韓國的鋼鐵工業雖然起步較晚,但其在建設之初就對節能環保問題十分重視。韓國政府對鋼鐵行業的節能政策和措施主要體現在以下三個方面。
通過對產業結構的合理規劃實現節能。韓國于1970年頒布了《鋼鐵工業育成法》,規定了扶持鋼鐵工業發展的有關政策和法律?紤]到韓國缺乏高爐用煉焦煤和鐵礦石這一實際情況,規定只允許韓國浦項鋼鐵公司一家企業建高爐,其他則發展電爐鋼。電爐所需廢鋼除一半進口外,其余則在政府積極組織下回收,大力開展全民回收廢鋼的運動。因此在執行《鋼鐵工業育成法》期間,韓國的鋼鐵工業得到迅速發展,浦項鋼鐵公司形成了2600萬噸的年產能力。而電爐鋼也得到迅猛發展,2006年電爐鋼產量比重達到了45.7%。這一政策既保證了韓國浦項鋼鐵的快速發展,又促進了眾多電爐鋼廠的合理快速發展,使造價、能耗和成本低的電爐鋼占有較大的比重。
大力投資環保節能設備。韓國政府對鋼鐵企業的節能環保問題相當重視,韓國的能源高度依賴進口,能源供給安全對韓國來說至關重要。1980年韓國成立了能源管理公司,執行國家節能計劃,提高社會能源利用效率。韓國還制定了“五年經濟能源節約計劃”,將鋼鐵行業等194個高耗能行業作為節能重點,并規定每年11月為節能月,號召全民節能。在韓國政府的倡導下,鋼鐵企業對節能環保問題相當重視。2001年韓國鋼鐵業在環保節能設備方面的投資為1400億韓元(1.21億美元),2007年韓國鋼鐵行業在環保節能設備方面的投資達到2498億韓元,比2006年的1989億韓元高出43%。韓國鋼鐵協會表示:“鋼鐵產業作為大型設備產業,隨著國內外越來越重視環境問題,環保和節能的壓力將日益加大。”
重視節能技術的開發和應用。節能減排技術開發的過程大致可分為三個階段:基礎性研究階段、應用研究階段、產品和工藝技術開發階段。前兩個階段的研究風險大、應用面廣、共用性強,企業往往沒有實力進行這樣的研究開發,因此從政府職能和公共財政的性質出發,基礎性研究和共用性強的產業技術研究開發是政府支持的重點。
在韓國政府的大力支持下,韓國鋼鐵企業不僅開發了大量的節能技術,如浦項鋼鐵和奧鋼聯共同開發了FINEX流程,可全部使用鐵粉礦作為原料。世界上60%的鐵礦資源是鐵粉,且粉礦的價格比塊礦的價格低。FINEX工藝可直接使用粉鐵礦,省去了粉礦造球或燒結的造塊工藝過程,具有明顯的成本和環境優勢。從鋼鐵生產主要節能技術在韓國鋼鐵領域使用的情況來看,在干法熄焦發電上韓國當前的應用水平為50%,高爐爐頂壓發電為100%,連軋為99%,成為僅次于日本、節能技術應用最為廣泛的國家之一。
總體來說,以上發達國家鋼鐵工業的發展雖然各有不同,但從根本上來說都是從鋼鐵工業流程化的生產方式出發,逐一破解能耗大的環節,注意生產過程中能源的二次利用和“三廢”的回收,側重節能環保型產品的開發,從工藝和產品創新兩方面入手,掀起了新一輪的產業升級。
事實上,發達國家鋼鐵工業的發展主要經歷了三個階段:第一階段,經濟優先觀念—大量生產、大量消費、大量廢棄;第二階段,經濟與環境兼顧—由“被動治污”轉變為“主動治污”;第三階段,生態循環型社會—最佳生產、最佳消費、最少廢棄。
2009年2月,美國通過了總額達7870億美元的刺激經濟方案,新能源是主要的投資領域,并作為振興美國經濟的戰略重點;2009年6月歐盟委員會發布了2009~2013年“環保型經濟”的中期發展規劃,籌集1050億歐元,創建具有國際水平和全球競爭力的“綠色產業”?梢钥闯,全球都進入了“低碳經濟”時代。同時,“低碳經濟”也將成為引領經濟復蘇的重要增長點,而我國再次把鋼鐵工業生態循環型發展作為重點是經濟發展的必然趨勢。