试论冶金工业的清洁工程

1、试论冶金工业的清洁工程焦晓渝(钢铁研究总院)摘要首次将清洁工程概念引入到冶金技术进步的范畴。详细分析了冶金工业实施清洁工程的技术措施，阐述了确保清洁工程实施的社会环境和战略目标。表明清洁工程不仅会给我国带来良好的社会效益，而且会给冶金工业带来国际竞争能力和经济效益，还将有益于全球自然环境的保护。关键词清洁工程冶金技术环境保护CLEANING ENGINEERING IN METALLURGICAL INDUSTRYJIAO Xiaoyu(Central Iron and Steel Research Institute)ABSTRACTFor the first time,the concep

2、t of cleaning engineering has been introduced into the development of metallurgical technology.Technical measures of cleaning engineering are detailed in this article.The social environment and strategic aim required for implementation of cleaning engineering are explained.It shows that the cleaning

3、 engineering can bring about not only good social benefit for the whole nation,but enhance competitiveness and economic efficiency of metallurgical industry.Meanwhile,it is beneficial to environmental protection.KEY WORDScleaning engineerring,metallurgical technology,environmental protection冶金工业作为国民

4、经济的基础工业，主要特点是资源密集，能源消耗大，污染严重。冶金生产导致非再生资源的减少以及生产过程中的废弃物，废气(CO2、NOX)，酚类化合物，噪音，电网冲击等对全球环境的破坏，引起了国际社会的广泛关注。尤其我国的钢铁工业环境保护的总体水平还不够高，对照国家提出到2010年所有工业污染排放要达到国家和地方标准及实现污染物排放总量的控制要求还有很大差距。近10年来，尽管冶金企业节能环保工作已取得很大成绩，但环保工作范围仅限于直接针对污染物的局部治理，降低成本也只对现有工艺流程采取节能降耗措施。节能和环保在工作内容上各自脱节，在成本上又相互矛盾。为了保护环境，推进冶金工业持续健康的发展，在冶金行

5、业开展和实施以环境保护为核心，以节能降耗、资源综合利用与污染治理为手段，在管理、技术、经济和社会效益等方面统一的系统工程清洁工程是十分重要的。1世界贸易组织和我国政府日益重视清洁工程1960年、1986年先后在美、捷召开的国际会议上1提出21世纪重点开发“无污染绿色产品”的战略口号。所谓绿色产品就是在生产过程中，对环境无公害、无污染或少公害、少污染的产品。1992年联合国“环境与发展”大会2通过了全球可持续发展战略的框架性文件21世纪议程，其中包括节约资源，减少废弃物排放，消除污染等。中国地广人多，其环境的改善将有益于全球环境的改善。1994年国务院发表了中国政府蓝皮书，要求将中国21世纪议程

6、逐步纳入各级国民经济和社会发展计划中。1997年4月1日，我国开始实行环境国家管理标准(ISO 14000系列)，以此来加强我国的环境管理工作，改善我国的环境状况，适应世界经济贸易对环境及产品的要求。随着人类对可持续发展战略认识的提高，对赖以生存的地球共同保护意识的加强，迫使我们去探寻既要保护自然资源，又要保护生态环境少受污染的产业。因而国际贸易组织以保护环境为条件，推行生产有利于环境产品的保护产业清洁工程。目前清洁工程已被列为各国的重点出口产业。一场以占领世界环保产品市场为目的，争夺环保技术制高点为中心的国际竞争已经开始，并将愈演愈烈。为获得竞争优势，在国际贸易市场上争夺一席地位，德、美、日

7、等发达国家率先在国际市场开发以节能降耗、无污染的绿色产品为目的的清洁工程，将环境保护产业作为出口导向产业优先扶植。目前我国的冶金企业大多还是高投入、高消耗，低质量、低效益的粗放型模式，用高投入高消耗换取的经济增长导致了环境的恶化及投资效益的减少。相关商品由于没有“绿色标志”被外国以环保为由拒之门外。众多国际条约(包括关贸总协定)不同程度地对环保问题做了具体规定。为了加速我国冶金企业的技术进步，使其产品具有国际竞争能力和较高的市场占有率，发展外向型经济，参与复关后的激烈竞争，必须推行无污染、少污染的清洁冶金工艺，倡导并扶植“绿色产品”。为此中国环境与发展国际合作委员会在对中国政府的建议书中提到，

8、应促进冶金领域参与清洁工程的竞争，重点包括新技术及新设备。2冶金工业实施清洁工程的技术措施从工程技术上看，清洁生产不仅是某一个产品的技术问题，而是工艺技术、设备加环保技术和程序控制的有机结合。在冶金领域实施清洁工程包括治理现状和开发新工艺、新技术、新装备、新材料二个方面，涉及如下几个问题。2.1节能降耗、有效使用资源，降低“三废”的排放量以往的节能降耗，主要是降低成本，提高产品的竞争能力。然而孤立地抓节能、降成本已不能满足经济发展及环保的需要。节能降耗应该和工厂的技术改造、技术进步和资源的综合利用、减少排污结合起来，纳入环境效益、社会效益和企业经济效益统一考虑的轨道上来。随着计划经济向市场经济

9、增长方式的转变，在环保的约束下，以技术进步追求最大的经济效益已成为当前经营活动的强大驱动力，也是粗放型向集约型转变的重要内容之一。全方位的节能降耗，以低成本获得高效益随着能源使用和环保活动的内在关系不断密切，节能降耗应包括两个方面：(1) 降低能源的单位成本，使用低成本的能源，即降低天然气、油、电、煤等能源本身的开采和制造成本，以及选用低成本能源代替高成本能源；(2) 降低产品的单位能耗。对上述两方面综合考虑才能以最佳成本效果和环境不受破坏的前提下使用能源。近年来，由于能源价格上涨，冶金企业不仅将降低能耗作为清洁工程的根本措施予以规化，而且已在实践中最大限度地提高能源的综合利用效率，促进了系统

10、能源平衡技术的发展。如有些钢厂用电较多，而电的成本又高于其它能源，但在产品生产的过程中，能耗较低，没有再次污染环境，促使许多新的和现有钢厂纷纷采用电炉短流程这一世界新开发的工艺技术，而不是传统的联合生产流程，以做到投入少，产出多，效益高；提倡产品高效能化，如高质量的硅钢片和超导材料的开发，以减少产品使用过程中能量的损耗和使用量；研制轻型材料，减轻汽车自重，以减少油耗和废气排放，达到节能并促进材料工业的发展。此外低热值燃料的利用及余热回收，采用最经济及对环境最有利的能源使用技术，都能提高能源的使用效率，降低污染物的排放量。有效地使用能源和减少“三废”的排放量从目前我国钢铁企业的消耗看，吨钢综合煤

11、耗为976 kg标煤，相当于国际先进水平的1.5倍3。吨钢排放的CO2明显高于西方发达国家的指标4，其中主要来自高炉炼铁系统，其次为炼钢和各种加热过程。焦化过程也是主要的污染源。焦炭生产过程中的SO2、碳氢化合物及废水中的氨、酚的排放，严重地污染大气和水环境，此外还有炉渣、粉尘。国家标准要求到2010年冶金工业污染物综合排放合格率达95 %以上，主要污染物酚、氰、石油类、烟尘、工业粉尘、SO2排放量在1995年基础上减少10 %6。因而冶金企业中实施清洁工程，在使用低成本能源和降低单位产品能耗的基础上，必须首先控制生产过程能源的消耗，消除或减少废物和污染物的产生。宝钢采用大风量高压长袋脉冲除尘

12、器，较好地控制了回送焦台的粉尘污染，解决了焦转运站、烧结成品输出、石灰窑等过程的粉尘污染，减少了粉尘排放量。其次对于不能削减的废物、废气，则以有利于环境保护的方式进行回收，并实现跨企业、跨行业、跨部门的综合利用。如回收处理炼焦、炼铁、烧结等过程中产生的煤气，减少从矿到材历经多次“低温高温低温”的重复加热，并回收石灰焙烧废气中的CO2，代替炼钢氩气或用于食品工业。重视余能、余热的回收技术；开发和推广各种余热利用技术和设备。据报道，采用热风炉烟气余热回收装置，一座300 m3高炉，每年可回收热量相当于4000 t标准煤；一座1000 m3高炉，每年可回收18000 t标准煤。此项技术若能在企业中推

13、广，不但能减少废气的排放，还能重复使用能源。第三，采取适当的污染控制技术，减少进入环境前的污染。像宝钢在热轧、精轧的改造中，采用国际最新技术波浪型烧板除尘，较好地解决了热轧系统含油、含水较多的粉尘处理。第四，对残余的污染物进行妥善的排放、处理，尽量减少对人体的损害及对环境的污染。2.2努力开发新工艺、新设备、新材料，加强清洁生产项目的攻关目前我国的冶金企业正处于经济效益滑坡的不景气时期。为了走出低谷，摆脱困境，研究清洁生产的新工艺、新技术，不失为从根本上解决困境的措施之一。开发替代能源由于产业结构和产品结构的不合理，我国大部分钢铁企业生产设备和工艺落后，管理不善，能源的利用效率只有百分之三十左

14、右4。能源供应短缺一直是制约我国经济发展的重要因素。占总能耗76 %煤炭为主的能源结构是大气中CO2、NOX的主要来源，煤中的高硫含量是形成酸雨的重要因素。因而通过高科技进行替代能源的开发，尤其是清洁能源的开发显得尤为重要，如太阳能、潮汐能、风能、地热等以及未被人类发现和所认识的新能源。节约能源，提高能源利用率能源开发与节约并重，把节约放在优先位置是中国能源政策的重要方针。节约能源，提高能源的利用效率，需要对现有落后设备进行技术改造。采用先进工艺，先进技术及计算机专家系统，控制生产流程，以求得最佳的能源平衡。改变传统的工业发展模式，加强清洁工程的研究以矿石为原料的高炉、转炉和以废钢为原料的电炉

15、是当前以及21世纪钢铁生产的主要流程，其炼铁、炼钢、轧钢等各工序繁杂，各成一体。能源被重复消耗，环境被重复污染，成本高，热量流失。要从根本上解决这一状况，必须打破传统的生产模式，淘汰落后的工艺技术，走大生产集约型的道路。例如，尽快淘汰平炉、取消化铁炼钢；采用以粉矿为原料、煤粉为能源的熔融还原工艺等。熔融还原工艺无需建烧结厂和焦炉，减轻了环保的负担；不需要热风炉，杜绝了氮、氧化合物；没有焦炉，消除了产生氰化物的危险；炉顶炉气洗涤后送回炉内使用，有毒物质经放散阀排放、去除而不产生固体残留物，不污染水源，并能使总能源再下降25 %。此外还有吨钢能耗只有250 kW*h的新型废钢熔炼炉；减少加热过程，

16、提高成材率的近终形连铸和其它能使总能耗达到最小的技术，都是应积极开发推广的清洁工艺。加强清洁工程项目的开发力度抓清洁工程首先应和工厂技术改造、技术进步、钢铁企业的重组设计结合起来。把环保要求渗透到每一个新建和改建项目中。对各工程自身进行调整、创新，以适应目前和将来生存的需求。通过研究高效低耗的清洁生产工艺路线及最佳参数，提高技术水平，减少其排放量等，超越生存环境对其发展的限制，依靠科技进步，促进清洁生产。第二，大力发展预防污染的清洁工艺技术，加强清洁生产项目的科技攻关。众所周知，平炉是耗能污染大户，投入大量的资金去建类似这样的冶金设备，耗能高、排污量大；再花大的资金降低能耗，治理污染；重复投资

17、，浪费了人力、财力，还没有得到应有的效果。淘汰落后的工艺、设备，利用其有效的资金研制低能耗、不污染环境、效益高的工艺流程及设备也是加速经济增长方式转变的途径之一。第三，对数目众多，规模小、技术落后、管理粗放的乡镇企业限期改造，实以关、停、并、转，限制其对能源的粗放使用和控制对环境的继续污染。引导他们在重组过程中，一步到位，迈到清洁工程的台阶上，以高的起点、高的效益，促其向前发展。只有这样提倡少消耗、少排放、高效益，冶金工业才能发展，才能从“夕阳”的阴影中走向朝阳，迎接挑战。对清洁工程的最佳工艺流程、设备及清洁能源的利用，优化管理的系统配套研究，已迫在眉睫。政府部门、科研院所、高等院校及各企业应

18、投入人力、物力及财力协同作战。抓住清洁工程节能降耗、保护环境的诸多高、精、尖技术进行攻关，以保证清洁工程的顺行。例如熔融还原工艺、高炉喷塑代焦工艺、新的干熄焦工艺、电磁铸造等；另外从地球变暖和废钢、废渣放置所造成的环境问题出发，研究与环境协调的材料再生利用技术。建立能源调节专家系统，进一步优化成本管理和能源管理，辅以先进的生产工艺及现代化配套的能源动力和回收设施，及时调整平衡各生产单位所需的水、电等多种能源介质。在最短的时间内，预测和调整工序能耗，达到能源的最佳分配和最低消耗，使清洁工程得以实施。宝钢通过这样的专家系统，使能源的利用率达到48 %的国际先进水平。废物回收综合利用是清洁工程的重要

19、方面据报道，具有经济开采价值的铁矿储量还可以维持170年，铝260年，而铜和钼已不足70年2。严酷的制约因素，使我们唯一能做的是加强可利用材料的回收。但与先近国家相比，资源的回收利用有明显的差距。如攀钢钒、钛磁铁矿，钛的回收率不到10 %，钒仅有4 %，还有10余种元素不能回收利用；白云鄂博复合铁矿的稀土元素利用率仅为3 %，铌的回收小于5 %；废渣占地且污染环境。因此应将资源优势转化为经济优势，开发对废渣深加工、精加工，提高资源和能源利用率的研究，以增加产品的技术含金量，提高产品的附加值，以利于出口创汇和满足国际市场的需求。通过对资源的有效利用，短缺资源的代用，二次能源的利用以及节水、节电、

20、降耗，达到缓解资源的耗竭和连续使用资源的目的。2.3加强对外合作，吸收外资，搞好清洁工程发展绿色产品，提高清洁工程的技术水平是今后推进我国环保产业发展的重要任务之一。一方面，要不失时机地利用各种有利条件开展对外技术合作与经验交流，积极引进和消化国外先进的环保技术、设备；另一方面，以多种形式、多种渠道发展同国外合作。借助国外的技术、经验和经济援助推动冶金企业能源体系的改造与更新。为向环境无害的清洁能源体系转变创造条件，借此提高我国钢铁工业绿色产品的技术水平，增强环保产品的竞争力，扩大国外市场的占有率，以特有的清洁技术和绿色产品参与国际竞争。3转变观念，促进清洁工程的实施3.1转变观念为了推进冶金工业持续健康的发展，1997年3月在武汉召开的冶金环境保护会议上首先强调增强各级领导干部的环保意识和参与意识。实施清洁生产，从各级领导到企业的决策人都应有超前的战略眼光，充分考虑环境保护的因素，提出有益于环境和能源发展的措施，从根本上促进产业结构优化、资源节约，以保证清洁工程的实施。(1) 企业决策人必须意识到以绿色产品为根本环