經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下的河北省鋼鐵企業(yè)節(jié)能經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益探析

在能源構(gòu)成方面受我國“富煤，缺油，少氣”的能源現(xiàn)狀所限，鋼鐵的生產(chǎn)過程所需能源大多以煤為主，僅個(gè)別流程也會(huì)涉及到油、氣消耗；具體到各省的鋼鐵企業(yè)其能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不同，其節(jié)能降耗的來源也有區(qū)別。

1.河北省某重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)能源結(jié)構(gòu)與節(jié)能潛力現(xiàn)狀

2013年河北省鋼鐵聯(lián)合企業(yè)能源結(jié)構(gòu)為：煤炭約占75%，電力約占25%，而天然氣、石油等所占比例很小。煉鐵、煉焦、燒結(jié)工序的耗能約占企業(yè)總能耗的90%，主要的能源消耗是原煤、煤粉、煤氣、電力，蒸汽等；煉鋼和軋鋼的主要能耗是煤氣、電力、水、天然氣或重油等，這些消耗僅占總能耗的10%左右。因此煉鐵工序的節(jié)能技術(shù)實(shí)施是鋼鐵企業(yè)節(jié)能的關(guān)鍵。

節(jié)能的途徑包括對(duì)一次能能源的高效利用及對(duì)二次能源的再利用。鋼鐵企業(yè)的一次能源是指從自然界直接獲取的天然能源，如煤炭、石油、天然氣、水能等；工序流程中通過消耗一次能源產(chǎn)生的煤氣、蒸汽、余熱、余壓、氧氣、氫氣等形式能夠再次利用的能源則稱為二次能源，這其中副產(chǎn)煤氣約為煤炭能量的34%^[1]。扣除副產(chǎn)煤氣，國內(nèi)外鋼鐵行業(yè)公認(rèn)的可回收利用的二次能源量約占鋼鐵業(yè)總能耗的15%左右。新日鐵再利用率已達(dá)到13.8%，寶鋼為11.5%，河北省多數(shù)鋼鐵企業(yè)是在7.5%以下，節(jié)能潛力明顯。

本文將結(jié)合河北省鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣發(fā)電項(xiàng)目實(shí)例分析節(jié)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益。

2.煤氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性分析

近年來，河北省高爐副產(chǎn)煤氣二次利用發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，主因在于其顯著的經(jīng)濟(jì)效益。自2006年邯鋼首個(gè)利用高爐煤氣發(fā)電節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目獲得成功后，2008年唐鋼使用高爐煤氣發(fā)電兩個(gè)月增利405萬元。截至2015年，邯鋼富余煤氣發(fā)電站日發(fā)電量在1250萬k W.h，自發(fā)電比例達(dá)到61%^[1]。

2.1 建設(shè)期費(fèi)用低

截至2016年，我國燃煤發(fā)電量占發(fā)電總量比例為56%左右，燃煤發(fā)電仍然是目前獲得電力的主要來源。煤氣發(fā)電是直接以高爐和轉(zhuǎn)爐中副產(chǎn)的煤氣為燃料；燃煤發(fā)電則以煤炭為燃料?，F(xiàn)代的燃煤技術(shù)為了提高煤的燃燒效率，需要將塊煤磨制成煤粉，鍋爐以煤粉為燃料，因此燃煤電廠還要配備煤粉加工設(shè)備，同時(shí)，燃煤鍋爐（煤粉爐）還需要進(jìn)行固態(tài)排渣（爐膛渣口排渣，浸水降溫，機(jī)械破碎，沖渣），需建設(shè)排渣排灰設(shè)施等。燃煤發(fā)電項(xiàng)目也需要建設(shè)儲(chǔ)煤煤場(chǎng)、煤炭運(yùn)輸?shù)扰涮自O(shè)施。但高爐煤氣發(fā)電則無需配備，可以直接作為燃料來使用。

按照目前的國家環(huán)保文件規(guī)定，燃煤電力企業(yè)還要配套建設(shè)煙氣脫硫，煙氣脫硝，煙氣除塵等煙氣處理設(shè)備，而高爐煤氣發(fā)電項(xiàng)目則不需要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建設(shè)相同規(guī)模的煤氣發(fā)電項(xiàng)目要比燃煤發(fā)電項(xiàng)目節(jié)約20%左右的投資^[2]。

2.2發(fā)電與運(yùn)行成本低廉

2016年以來，國家能源關(guān)停了部分能耗高、污染重的落后煤電機(jī)組。國內(nèi)燃煤電廠的供電能耗指標(biāo)已由“十五”期間的390 g/kW.h降到目前的323 g/Kw.h^[3]。但相對(duì)燃?xì)馊加桶l(fā)電，能耗率仍有降低空間。時(shí)至當(dāng)前，燃煤電廠用煤約占全國煤炭總產(chǎn)量的25%左右，用水量占工業(yè)用水總量的40%，煤電企業(yè)能耗比重較大。

高爐煤氣發(fā)電的能耗水平與發(fā)電機(jī)組的規(guī)模和綜合利用等情況相關(guān)。以河北省A企業(yè)為例，2016年采用35MW超高溫超高壓煤氣發(fā)電項(xiàng)目，年消耗煤氣7.12億Nm³煤氣，發(fā)電量2.554×10⁸ Kw.h，供電年供電量為2.391×10⁸Kw.h，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率337.6 g/Kw.h，供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率359.1g/Kw.h。年發(fā)電量發(fā)電能耗成本0.032元/kwh。而大河北省B鋼鐵集團(tuán)2015年采用80MW高溫高壓煤氣發(fā)電機(jī)組，年消耗煤氣18.24億Nm³煤氣，發(fā)電量6.4×108Kw.h，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率328.6 g/Kw.h，供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率347.0 g/Kw.h。發(fā)電能耗成本0.028元/kwh。(數(shù)據(jù)來自企業(yè)調(diào)研)

以邯鋼為例，2013年邯鋼建成并試運(yùn)行150MW 煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，該項(xiàng)目因其采用低熱值型機(jī)組和燃?xì)庹羝?lián)合技術(shù)，汽輪機(jī)循環(huán)利用余熱鍋爐蒸汽，實(shí)現(xiàn)了富于煤氣的再利用。使邯鋼年回收利用煤氣量達(dá) 22.9×10⁸Nm³，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為288 g/Kw·h, 發(fā)電量約為11.91×10⁸Kw·h( 綜合利用時(shí)間近 7200 h 計(jì)算)，節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤 34.32萬t。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站每年的，廠用電率約為3.11%，扣除廠用電后每年外供電量約為 11.54×10⁸Kw·h，創(chuàng)效益2.7525億元。其供電煤耗低于分2016五大電力企業(yè)的平均305 g/Kw.h標(biāo)煤的能耗水平。

煤氣發(fā)電項(xiàng)目相對(duì)燃煤電廠動(dòng)力設(shè)備及輔助設(shè)施較少，設(shè)備日常維護(hù)運(yùn)行及折舊等費(fèi)用的支出相對(duì)減少，同時(shí)較燃煤發(fā)電機(jī)組控制操作簡(jiǎn)單，且作為新技術(shù)自動(dòng)化水平較高，能夠?yàn)槠髽I(yè)減少管理費(fèi)用及人員工資福利的支出。

2.3省去供電、輸電過程的能耗成本

鋼鐵企業(yè)利用副產(chǎn)煤氣發(fā)電，按照當(dāng)前使用聯(lián)合發(fā)電機(jī)組循環(huán)利用二次能源，節(jié)能效益除煤氣發(fā)電企業(yè)自用，就近利用節(jié)省了輸電上網(wǎng)的設(shè)備費(fèi)用及能耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，十一五期間，國家電網(wǎng)電能損耗5.98%^[5]，這部分損耗將為企業(yè)節(jié)省大量的能源成本。

2.4投資回收期明顯優(yōu)于煤電

截至目前，河北省煤電企業(yè)平均投資回收期為7.8年左右，而據(jù)大部分能源環(huán)保公司測(cè)算，對(duì)于一般的中小型高爐煤氣聯(lián)合發(fā)電機(jī)組投資回收期(含建設(shè)期)：2.33—4年.例如邯鋼150MW CCPP發(fā)電機(jī)組，經(jīng)過16個(gè)月施工建設(shè)與安裝，在 2013年7月進(jìn)行168h的運(yùn)行試驗(yàn)，并且正式投產(chǎn)，該發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷發(fā)電量達(dá)到 150MW。該發(fā)循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目4 年可收回投資成本。

3.環(huán)境效益

3.1.對(duì)空氣和環(huán)境的污染大大降低。

A、B企業(yè)電廠回收利用高爐等工藝生產(chǎn)中伴生的剩余氣體燃料，采用100%燒煤氣的燃?xì)忮仩t。由于鋼鐵工藝副產(chǎn)的氣體燃料發(fā)熱值較低，成分中主要是CO和H₂ ，基本沒有燃料-N，爐膛溫度相對(duì)煤粉爐較低，煙氣停留時(shí)間短，過剩空氣系數(shù)也較小，鍋爐運(yùn)行實(shí)際生成的Nox(寶鋼實(shí)測(cè)濃度低于61mg/Nm³)）很低；而氣體燃料中S或H₂S的含量極其微少，加之煤氣凈化后送至電廠的各種氣體燃料含塵量均低于10mg/Nm³，因此本電廠燃?xì)忮仩t燃燒生成的煙氣中對(duì)大氣的三害（煙塵、SO2和Nox）污染很少，不需要煙氣除塵、脫硫等處理系統(tǒng)，煙氣中排放的煙塵、SO2及NOX都符合當(dāng)前相關(guān)環(huán)保法規(guī)要求。

邯鋼CCPP循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目，年均減排CO₂排放量 118.742 萬 t、SO2排放量 3.573萬t、NOX排放量1.7865 萬 t^[4]。

3.2.減少散放，減少污染物總排放量。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2004年,國內(nèi)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)高爐煤氣放散率仍在10%左右,中小型鋼鐵企業(yè)則達(dá)25%- 40%。這些放散的可燃?xì)怏w如果能有50%的利用效率，年發(fā)電量可達(dá)100億kWh以上^[8]，可以為國家節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤近3000萬t。每年SO₂、Nox和煙塵排放量可減少4.0萬t、2.0萬t和0.4萬t,預(yù)計(jì)可以減少環(huán)境損失2.0億元以上。

3.3噪聲污染較小。

電廠的噪聲主要有機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲、電磁噪聲和交通噪聲。這四類噪聲就能量大小而言，前三類大集中，傳播范圍廣而距離遠(yuǎn)， 而且噪聲源大部分集中在主廠房?jī)?nèi)，是一個(gè)大的噪聲源。

類比同類燃煤電廠，煤氣電廠的主要高噪聲設(shè)備有：鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給水泵、冷卻塔等，其噪聲源值一般都為中頻強(qiáng)噪聲，其值在95～110Db(A)之間。另外，鍋爐點(diǎn)火、停爐排汽時(shí)的排汽噪聲可高達(dá)140Db（A），對(duì)周圍環(huán)境影響較大，傳遞距離遠(yuǎn)，但時(shí)間不長。

4.社會(huì)效益

對(duì)于企業(yè)的發(fā)展而言，實(shí)施富余煤氣發(fā)電項(xiàng)目，避免了能源浪費(fèi)，等量抵消燃煤發(fā)電帶來的煙塵、SO₂、NO_X等大氣污染物的排放，可有效改善周邊環(huán)境。在當(dāng)下去產(chǎn)能的政策下，提高二次能源的利用效率，減少企業(yè)運(yùn)行成本，是關(guān)乎企業(yè)生存的長久之計(jì)，同時(shí)也符合國家可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，最大限度地提高廢氣、廢水、廢物的綜合利用水平。

總之，利用富余煤氣聯(lián)合發(fā)電技術(shù)可以把保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和資源綜合利用等融為一體，不僅能夠加快企業(yè)經(jīng)濟(jì)總體發(fā)展，還能減少環(huán)境污染，為城市提供友好的、綠色的居住和生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定、和諧發(fā)展。因此，鋼鐵企業(yè)節(jié)能技術(shù)的實(shí)施具有明顯的環(huán)保效益和社會(huì)效益。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://00559.cn/w/qk/21223.html