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日本钢铁工业节能环保技术发展简介

jiang_0514  发表于 2009/7/5 11:16:39      915 查看 3 回复  [上一主题]  [下一主题]

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日本钢铁工业节能环保技术发展简介

日本的钢产量在1996年虽然被我国超过后退居世界第二位,但其钢铁产品的国际市场竞争力仍居世界首位,其中,先进的节能环保技术对此起了重大的支撑作用。为有利于我国钢铁工业在由大变强中很好的学习和借鉴国际先进经验,现将促进日本节能环保技术发展的主要原动力分为三个阶段简介如下。

    石油危机后依靠节能技术求生存的阶段

    1973年第一次世界石油危机后,由于石油价格暴涨带动了各种能源和矿产品的价格上涨,这对能源和原料基本依靠进口的日本钢铁工业是个很大的冲击,加上石油危机一度使世界经济发展停滞,对于钢材30%左右需要出口的日本钢铁工业也十分不利,以致钢产量由1973年的1.2亿t回落至1亿t以下,之后虽通过加大石油储备等措施来维持生产,但紧接着来的第二次、第三次石油危机,迫使日本钢铁业为保持竞争力以求生存而采取了技术节能和淘汰落后产能并举的节能措施,终于使吨钢能耗快速下降(以1973年为100,1975年为98,1980为89,1985年为80,1990年由于产量上升仍维持80)。具体措施如下:

    1 技术节能方面:

    (a)通过提高加热炉空气预热温度和强化炉体绝热以降低油耗的同时,充分回收利用厂内高炉煤气和转炉煤气以取代重油;

    (b)引进干熄焦、高炉顶压发电、热风炉余热利用和烧结机余热利用及电炉废钢预热等重大节能技术并在改进后加以推广;

    (c)实施工艺简化以节能,如通过提高连铸比以取消初轧、开坯工序以大幅节能;

    (d)改善能源结构和提高能源转换效率以节能,如高炉通过喷煤代喷油后不断扩大喷煤比来节焦,提高自发电和制氧机效率以节能,电炉通过UHP电源操作、吹氧喷燃和DC炉等节电,节能效果均很明显。

    2 淘汰落后产能:

    不仅有利于集约化生产节能,还有利于精简机构、人员以节约辅助用能并大幅度降低成本。以新日铁为例,在此期间通过四次合理化运作取得了明显的节能效果。

    (a)第一次于1979年8月到1980年3月,共关停广烟厂中厚板、八幡厂3#、2#大型和釜石厂大型、中型等多套老旧轧机,集约化至新建厂的先进轧机生产;

    (b)1982年11月到1983年5月,共关停室兰厂1#高炉、广烟厂2#高炉和堺厂3#高炉等3座小容积老旧高炉,为新建厂大型高效高炉满负荷生产创造条件;

    (c)第3次从1985年3月到9月,共关停堺厂热连轧、广烟厂大型、室兰厂大型和釜石厂2#高炉等老旧设备;

    (d)从1988年10月到1993年6月,在八幡厂4#高炉、釜石厂1#高炉、堺厂2#高炉和广烟厂3#高炉等老旧高炉关停后,釜石厂的转炉炼钢也停产,只保持1台线材轧机由君津厂供坯维持生产;广烟厂和堺厂则成为无高炉的转炉钢厂,依靠吹氧喷煤将废钢铁熔化后炼钢,集约化的程度超出一般人预料,其节能效果也很好。NKK等其它大钢厂也作了类似的淘汰,但由于其老厂少因此关停的幅度小于新日铁。


可持续发展方针推动节能、环保技术

    九十年代,由于日美广场协议迫使日元大幅升值等原因导致日本的泡沫经济破灭后,公共工程和民

间建设大幅压缩,使钢材内需下降,仅为1990年的3/4,各钢铁企业保持合理规模在新体制下大力发展高

级产品以保持出口,因此节能工作的进展不快,如能耗指数从1985年的80到1995年只降到79。此时为贯

彻1992年在巴西召开的世界环发大会上通过的“世界21世纪议程”中提出的可持续发展方针,并为预定

在1997年在日本京都召开的国际防止地球变暖而规定的2010年减排CO2目标的大会作准备,在日本经济团

体联合会的统一布置下,组织各行业制定了以减排CO2为中心的2010年企业节能环保志愿计划, 1996年

公布后,逐步开展检查,推动了钢铁工业新一轮节能环保技术的发展。

    1 钢铁工业2010年企业节能环保志愿计划内容简介:

    (1) 目标:

    (a)生产能耗比1990年降低10%;

    (b)利用废塑料100万t,折合生产节能1.5%;

    (c)供应社会利用低温余热折合生产节能1%;

    (d)供应社会以高性能钢材,折合生产节能4%;

    (e)加强国际协作,为全球节能作贡献;

    (f)生产中产生的含铁粉尘、废渣比1990年减少75%,资源化率达99%(1990年实际为95%);

    (g)2000年钢罐壳的回收目标为75%,2010年继续提高;

    (h)各项环保达标并不断改善。

    (2) 措施:

    (a)推广已有的节能技术,同时开发新技术;

    (b)争取在政府和自治体的协作下扩大钢铁厂对废塑料的利用和低温余热供社会利用;

    (c)大力开发高强度钢材和低电阻电工钢板等节能钢材;

    (d)加强节能、环保的国际协作和技术转让,为全球减排CO2作贡献;

    (e)重视厂内废钢再生利用并不断采用新技术;

    (f)在钢罐壳回收方面要加强对居民的宣传教育和对自治体的经济支援;

    (g)为取得ISO14000的认证,不断完善企业环保管理体制。

    2 实施概况

    分类简介如下:

    (1) 在生产节能方面,除推广原有的节能技术以外,新开发成功的重大节能技术有:

    (a)自身预热式燃烧器加热炉,可将空气预热到700℃以上并节能30%,2001年已推广到37台,现仍

在推广中;

    (b)竖式废钢连续预热式电炉,可将废钢预热到800℃并节电20%,并正在推广中;

    (c)薄带连铸机已在新日铁光厂投产,可取消薄带轧制工序,但在国内尚未推广。

    此外,通过企业改造、合并重组和优胜劣汰,设备也在不断的先进化以有利于节能:

    (a)2001年高炉共开工31座,平均炉容3800m3,燃比513kg,近年通过停开2×850m3和7座<2000m3

高炉,加上大高炉大修扩容改造,使2005年的平均炉容达4000m3以上,燃比也下降到496.2kg;

    (b)转炉2001年开工64台,比上年减少5台,其中由于住友金属和歌山厂以2×300t转炉代替6×

100t转炉,即减少了4台转炉,自然有利于节能;

    (c)电炉开工423台,比上年减少10台,大部分因落后而被淘汰,近年因普钢电炉钢材市场疲软使

其继续被淘汰中;另新日铁八幡厂以停产钢管而供住金和歌山厂不锈板坯而使该厂80t电炉停产;

    (d)在轧机方面除NKK和川崎制铁合并时停产7部落后轧机外,住金和歌山厂都将落后热连轧停产,

产品集约化于鹿岛厂的先进轧机生产,这些措施也有利于节能。

    (2) 在利用废塑料方面,现JFE钢铁在京滨厂和福山厂高炉共喷~15万t,神钢加古川厂高炉喷2万t

,能量利用率~65%以上;新日铁后来居上成功在焦煤中试掺入1~2%废塑料用于炼焦,能量利用率达94%,

并在君津等5厂全部推广,现年用25万t,计划2010年达38万t。从2006年起JFE京滨厂也开始试用,若废

塑料的供应无问题,则2010年可达利用100万t的目标。

    (3) 在钢铁厂低温余热供社会利用方面,神户制钢和子公司神钢环境于2005年开发成功将200℃低

温余热贮于熔点119℃而蓄热量大的赤酰醇四硝醋脂溶液中,用卡车集装箱运至5km外的居民和办公大楼

供取暖和空调用。现正在政府支持下制造10t蓄热器供30户居民试用中。

    (4) 为保持社会所需的节能钢材,除扩大现有高强度钢的生产优先供应汽车、船舶、电车以利于

节材、节油的同时,也供桥梁和建筑用于节材,并于1997年启动“超级钢材”研发项目,通过大压下快

冷使钢材结晶粒径微细化至1um以下,不仅强度可提高1倍,还比通过加入合金元素的高强度钢节约铁合

金,同时还有利于废金属的再生利用,因此综合节能效果更好,现按此技术生产的高强度钢已在生产和

试用。此外,对电阻小的电工钢板、高压锅炉钢管、饮料罐用节能型钢材,各大钢厂也在不断开发出新

产品和扩大应用,以为社会节能作出贡献。

    (5) 在对含铁粉尘和钢铁渣的再生利用方面,在新日铁君津厂和大同 特殊钢的带动下也取得了很

大的成果。君津厂原有30万t/a含锌高的含铁粉尘因恐影响高炉炉况顺行而未配入烧结矿应用而作填埋处

理,这样既浪费了资源又增加了环境负荷。于是在2000年引进美国环形炉技术,对含锌、铁的粉尘加入

少量煤粉和石灰等压成球团,加入高炉后取得比烧结矿更好的节焦效果,由于节能和经济效果良好,获

得了当年经产省大臣的节能奖。2002年又将另外12万t含铁粉尘作了同样利用,成为第一个钢铁废物全部

利用的大厂。

    在它的启发下,广烟厂利用神钢加古川厂开发成功的生产直接还原铁的Fastmelt法,对包括轧钢铁

鳞在内的炼钢含锌、铁粉尘制成球团后,利用19万t/a环形炉脱锌、制成直接还原铁供转炉利用的同时,

还在除尘处将氧化锌回收后向有色冶炼出售,其节能和经济效果更好。2002年神钢加古川厂作了同样的

处理。新日铁光厂对电炉粉尘等用同法处理后还同时回收了镍、铬等高价金属;大同特殊钢则引进美国

Inmet co法的18万t/a的设备,也对电炉含锌、铁粉尘进行了同样处理,综合效果也很好。

    (6) 在环保管理方面,由于改善城乡环境和抑制地球生态恶化是实现可持续发展方针的基本条件

,加上“京都议定书”规定日本承担2010年比1990年减排CO2 6%的任务,从而各企业对环保问题十分重

视,除规范管理外,每年还向社会公布环境报告以接受监督,因此各企业大多取得了ISO14000的认证。

在此期间,日本政府学习欧盟经验,在环保方面也加强了对大气污染物中二恶英的控制。它是由氯化合

产生的致癌物质,可在土壤中长期停留并被植物吸收后通过食物链进入人体造成严重的危害。控制对象

主要是垃圾焚烧场,涉及钢铁工业的为烧结机和电炉。经过产学研结合,很快开发成功了相关技术,并

做到了达标排放。此外,还颁布了对铅和六价铬等有害金属的控制。前者主要用于易切削钢,后者主要

用于表面镀层板的保护皮膜,现也开发出相应的无害代用品,使用户和社会更安全。

    (7) 钢铁业从关心和重视地地球生态环境出发,除加强厂区和附近绿化外,还加强了推广钢制房

屋代替日本传统的木制房屋,从而在扩大产品市场的同时,为防止过度砍伐森林作出了贡献。

    (8) 在节能、环保技术加强国际协作和技术转让方面,本来的主要对象是钢铁发展快而节能环保

技术相对落后的中国,因为这样不仅对全球有好处,近邻的日本也优先收益。但由于小泉首先参拜靖国

神社等历史问题的干扰形成的经热政冷局面,开展的很不理想。近年由于日本完成2010年CO2减排6%的任

务较为艰巨,需要通过清洁生产机制从发展中国家购入部分CO2排放权,在这方面对日中两国均有益。在

此背景下,日本钢铁联盟和中国钢铁工业协会终于在2005年7月共同主持召开了环保节能技术交流会,共

有200余人参加,效果较好。2006年11月在日本大分市召开了第二次交交流会,随着小泉下台后日中政治

关系的改善,此项工作将发挥更大的作用。



在“建设循环型社会基本法”的推动下,钢铁工业的节能环保技术将有大发展

    日本政府学习德国发展循环经济的经验后,提高了其层次,于2000年正式颁布了“建设循环型社会

基本法”,其宗旨是把“大量生产、大量消费和大量报废”的20世纪工业化时代转变为“适度生产、合

理消费和最小报废”的21世纪后工业化时代。具体则要求完善有关法规来全面推动,企业和行业协会应

按生产者责任制原则依法回收用完产品并会合理再生利用和处置,地方自治体、超市和居民要依法对废

物分类投放和交回等。据此,政府在颁布“容器包装再生法”、“家电再生法”的基础上又颁布了“食

废再生法”、“建设废材再生法”和“报废汽车再生法”,明确了各自目标和回收方式等重点事项,并

将“资源再生法”修订为“资源有效利用法”,即将过去强调再生利用(Recycle)的1R原则

,加上废物减量化(Reduce)和再利用(Reuse)的2R后成为3R原则。另外还颁布了“绿色

采购法”,规定企业和事业单位优先采购再生产品,鼓励企业和居民优先采购。由于方向明确并适合国

情,法规完善且可行性好,故深得社会和钢铁业的拥护,并利用企业原有装备和技术积极参与和开发相

关技术,简介如下:

    (1)在“容器包装再生法”的支持和激励下,废塑料和钢罐壳的再生利用工作进展顺利,后者2005

年再生利用率已达86%的国际领先水平。

    (2)新日铁广烟厂在利用废钢铁吹氧喷煤化铁中开发成功用废橡胶轮胎粒代煤的技术,不仅使橡胶

的可燃成份得到合理利用,连轮胎中的子午线钢丝也作为铁源得到了有效的利用,取得了较好的节能和

经济效果,2000年全年用量达6万t,占全国废轮胎量的6%。2005年在政府支持下又在厂区内建成6万t/a

的废轮胎气化装置,所产煤气供广烟厂工业炉用于代替重油燃料,渣中的铁供转炉作为原料利用,同样

收到了较好的节能、环保和经济效果。

    (3)JFE钢铁对利用社会废弃物也十分重视,在实施“家电再生法”时,在京滨厂建成年处理废家

电4万t台的再生工场,除回收的钢铁、铝和塑料自用外,其余对外出售;在实施“建废再生法”时 ,在

高炉试喷废木屑代煤,目标为年喷4万t;并在JFE环境协作下从国外引进技术建成废萤火灯再生厂。由于

在再生事业方面的成效卓著,在所在地川崎市政府的支持下,和当地的石化、水泥、电力、煤气等企业

组成生态联合体,利用现有的基础设施,除互相利用对方的废物和副产品外,还将其余的电力、煤气和

未回收的低温余热供当地民用。
JFE钢铁在千叶、仓敷和福山各地的钢铁厂也均在当地的生态园区参与了废物再生利用。如千叶厂重点利

用当地食废生产沼气和肥料;仓敷厂利用气化熔渣炉处理城市垃圾用于生产煤气的同时熔渣供建材原料

;福山厂则将原有机垃圾加石灰制成4000Kcal/kg的垃圾固形燃料后对外供应等。

    (4)JFE钢铁的上级JFE持股公司则专门设立LFE环境从事更大范围的节能环保工作,如在利用煤矿

瓦斯制成柴油机用清洁燃料二甲醚后,又于2003年11月在北海边建成100t/d利用劣质天然气为原料的工

试装置,并以该产品开展了汽车公路行驶试验,下一步将进行大发展。此外,为促进CO2减排工作,除已

建成 3处风电共3.7万KW外,还开展了从设备制造、选址建设和维修的配套服务,到2005年已接到780KW

为主的风电订货124台,合91850KW,同时还和美、加有关公司合作在日推广新型清洁能源的固体氧化物

型燃料电池。

    (5)普钢电炉钢厂利用建筑用钢材市场疲软,电炉能力有余的条件,开展了废物处理利用,用于增

加企业收益。首先是住友金属系的共英制钢,利用电炉1600℃的高温对手术刀、注射针管等医疗废物进

行无害化处理的同时,金属作为原料利用,杂质进入电炉渣中一并作为建材原料利用。由于收费较低,

现已由山口工场和大阪工厂每年为3万户医疗单位处理8.5万t医疗废物,并专门有15台卡车从全国各地运

输,年收入达百亿日元。现为降低成本和扩大服务,已改用铁路集装箱运输,运费可降低1/2,效益更好

,计划2008年扩大到名古屋厂和子公司的关东钢业(茨城县),处理量和效益则相应上升。

    JFE系的大和钢业利用电炉处理废干电池,效益也非常好,2006年的处理量达2400t,为上年的2倍,

今后仍呈扩大趋向。普钢电炉首户东京制铁则开始利用“报废汽车再生法”实施的机会,在子公司东北

东铁(青森县)投资30亿日元建成处理汽车粉碎屑的炭化炉,除收处理费外,对产出的金属粉和炭粉等

大部自用,因此效益也很好。

    (6)爱知制钢开发成功利用轧锻铁鳞生产植物活性剂的高新技术,发挥了铁离子促进叶绿素生产的

作用,上市3年后证明,它不仅可使瓜果早熟,还可以改进碱性土壤和有利于沙漠绿化。
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