日本鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保技術(shù)發(fā)展簡介

日本鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保技術(shù)發(fā)展簡介

工控論壇>《機(jī)械自動化》

日本鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保技術(shù)發(fā)展簡介

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日本鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保技術(shù)發(fā)展簡介

日本的鋼產(chǎn)量在1996年雖然被我國超過后退居世界第二位，但其鋼鐵產(chǎn)品的國際市場競爭力仍居世界首位，其中，先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保技術(shù)對此起了重大的支撐作用。為有利于我國鋼鐵工業(yè)在由大變強(qiáng)中很好的學(xué)習(xí)和借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗，現(xiàn)將促進(jìn)日本節(jié)能環(huán)保技術(shù)發(fā)展的主要原動力分為三個階段簡介如下。

石油危機(jī)后依靠節(jié)能技術(shù)求生存的階段

1973年第一次世界石油危機(jī)后，由于石油價格暴漲帶動了各種能源和礦產(chǎn)品的價格上漲，這對能源和原料基本依靠進(jìn)口的日本鋼鐵工業(yè)是個很大的沖擊，加上石油危機(jī)一度使世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展停滯，對于鋼材30%左右需要出口的日本鋼鐵工業(yè)也十分不利，以致鋼產(chǎn)量由1973年的1.2億t回落至1億t以下，之后雖通過加大石油儲備等措施來維持生產(chǎn)，但緊接著來的第二次、第三次石油危機(jī)，迫使日本鋼鐵業(yè)為保持競爭力以求生存而采取了技術(shù)節(jié)能和淘汰落后產(chǎn)能并舉的節(jié)能措施，終于使噸鋼能耗快速下降（以1973年為100，1975年為98，1980為89，1985年為80，1990年由于產(chǎn)量上升仍維持80）。具體措施如下：

1技術(shù)節(jié)能方面：

（a）通過提高加熱爐空氣預(yù)熱溫度和強(qiáng)化爐體絕熱以降低油耗的同時，充分回收利用廠內(nèi)高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣以取代重油；

（b）引進(jìn)干熄焦、高爐頂壓發(fā)電、熱風(fēng)爐余熱利用和燒結(jié)機(jī)余熱利用及電爐廢鋼預(yù)熱等重大節(jié)能技術(shù)并在改進(jìn)后加以推廣；

（c）實(shí)施工藝簡化以節(jié)能，如通過提高連鑄比以取消初軋、開坯工序以大幅節(jié)能；

（d）改善能源結(jié)構(gòu)和提高能源轉(zhuǎn)換效率以節(jié)能，如高爐通過噴煤代噴油后不斷擴(kuò)大噴煤比來節(jié)焦，提高自發(fā)電和制氧機(jī)效率以節(jié)能，電爐通過UHP電源操作、吹氧噴燃和DC爐等節(jié)電，節(jié)能效果均很明顯。

2淘汰落后產(chǎn)能：

不僅有利于集約化生產(chǎn)節(jié)能，還有利于精簡機(jī)構(gòu)、人員以節(jié)約輔助用能并大幅度降低成本。以新日鐵為例，在此期間通過四次合理化運(yùn)作取得了明顯的節(jié)能效果。

（a）第一次于1979年8月到1980年3月，共關(guān)停廣煙廠中厚板、八幡廠3#、2#大型和釜石廠大型、中型等多套老舊軋機(jī)，集約化至新建廠的先進(jìn)軋機(jī)生產(chǎn)；

（b）1982年11月到1983年5月，共關(guān)停室蘭廠1#高爐、廣煙廠2#高爐和廠3#高爐等3座小容積老舊高爐，為新建廠大型高效高爐滿負(fù)荷生產(chǎn)創(chuàng)造條件；

（c）第3次從1985年3月到9月，共關(guān)停廠熱連軋、廣煙廠大型、室蘭廠大型和釜石廠2#高爐等老舊設(shè)備；

（d）從1988年10月到1993年6月，在八幡廠4#高爐、釜石廠1#高爐、廠2#高爐和廣煙廠3#高爐等老舊高爐關(guān)停后，釜石廠的轉(zhuǎn)爐煉鋼也停產(chǎn)，只保持1臺線材軋機(jī)由君津廠供坯維持生產(chǎn)；廣煙廠和廠則成為無高爐的轉(zhuǎn)爐鋼廠，依靠吹氧噴煤將廢鋼鐵熔化后煉鋼，集約化的程度超出一般人預(yù)料，其節(jié)能效果也很好。NKK等其它大鋼廠也作了類似的淘汰，但由于其老廠少因此關(guān)停的幅度小于新日鐵。

可持續(xù)發(fā)展方針推動節(jié)能、環(huán)保技術(shù)

九十年代，由于日美廣場協(xié)議迫使日元大幅升值等原因?qū)е氯毡镜呐菽��?jīng)濟(jì)破滅后，公共工程和民間建設(shè)大幅壓縮，使鋼材內(nèi)需下降，僅為1990年的3/4，各鋼鐵企業(yè)保持合理規(guī)模在新體制下大力發(fā)展高級產(chǎn)品以保持出口，因此節(jié)能工作的進(jìn)展不快，如能耗指數(shù)從1985年的80到1995年只降到79。此時為貫徹1992年在巴西召開的世界環(huán)發(fā)大會上通過的“世界21世紀(jì)議程”中提出的可持續(xù)發(fā)展方針，并為預(yù)定在1997年在日本京都召開的國際防止地球變暖而規(guī)定的201*年減排CO2目標(biāo)的大會作準(zhǔn)備，在日本經(jīng)濟(jì)團(tuán)體聯(lián)合會的統(tǒng)一布置下，組織各行業(yè)制定了以減排CO2為中心的201*年企業(yè)節(jié)能環(huán)保志愿計劃，1996年公布后，逐步開展檢查，推動了鋼鐵工業(yè)新一輪節(jié)能環(huán)保技術(shù)的發(fā)展。

1鋼鐵工業(yè)201*年企業(yè)節(jié)能環(huán)保志愿計劃內(nèi)容簡介：

（1）目標(biāo)：

（a）生產(chǎn)能耗比1990年降低10%；

（b）利用廢塑料100萬t，折合生產(chǎn)節(jié)能1.5%；

（c）供應(yīng)社會利用低溫余熱折合生產(chǎn)節(jié)能1%；

（d）供應(yīng)社會以高性能鋼材，折合生產(chǎn)節(jié)能4%；

（e）加強(qiáng)國際協(xié)作，為全球節(jié)能作貢獻(xiàn)；

（f）生產(chǎn)中產(chǎn)生的含鐵粉塵、廢渣比1990年減少75%，資源化率達(dá)99%（1990年實(shí)際為95%）；

（g）201*年鋼罐殼的回收目標(biāo)為75%，201*年繼續(xù)提高；

（h）各項環(huán)保達(dá)標(biāo)并不斷改善。

（2）措施：

（a）推廣已有的節(jié)能技術(shù)，同時開發(fā)新技術(shù)；

（b）爭取在政府和自治體的協(xié)作下擴(kuò)大鋼鐵廠對廢塑料的利用和低溫余熱供社會利用；

（c）大力開發(fā)高強(qiáng)度鋼材和低電阻電工鋼板等節(jié)能鋼材；

（d）加強(qiáng)節(jié)能、環(huán)保的國際協(xié)作和技術(shù)轉(zhuǎn)讓，為全球減排CO2作貢獻(xiàn)；

（e）重視廠內(nèi)廢鋼再生利用并不斷采用新技術(shù)；

（f）在鋼罐殼回收方面要加強(qiáng)對居民的宣傳教育和對自治體的經(jīng)濟(jì)支援；

（g）為取得ISO14000的認(rèn)證，不斷完善企業(yè)環(huán)保管理體制。

2實(shí)施概況

分類簡介如下：

（1）在生產(chǎn)節(jié)能方面，除推廣原有的節(jié)能技術(shù)以外，新開發(fā)成功的重大節(jié)能技術(shù)有：

（a）自身預(yù)熱式燃燒器加熱爐，可將空氣預(yù)熱到700℃以上并節(jié)能30%，201*年已推廣到37臺，現(xiàn)仍在推廣中；

（b）豎式廢鋼連續(xù)預(yù)熱式電爐，可將廢鋼預(yù)熱到800℃并節(jié)電20%，并正在推廣中；

（c）薄帶連鑄機(jī)已在新日鐵光廠投產(chǎn)，可取消薄帶軋制工序，但在國內(nèi)尚未推廣。

此外，通過企業(yè)改造、合并重組和優(yōu)勝劣汰，設(shè)備也在不斷的先進(jìn)化以有利于節(jié)能：

（a）201*年高爐共開工31座，平均爐容3800m3，燃比513kg，近年通過停開2×850m3和7座（c）電爐開工423臺，比上年減少10臺，大部分因落后而被淘汰，近年因普鋼電爐鋼材市場疲軟使其繼續(xù)被淘汰中；另新日鐵八幡廠以停產(chǎn)鋼管而供住金和歌山廠不銹板坯而使該廠80t電爐停產(chǎn)；

（d）在軋機(jī)方面除NKK和川崎制鐵合并時停產(chǎn)7部落后軋機(jī)外，住金和歌山廠都將落后熱連軋停產(chǎn)，產(chǎn)品集約化于鹿島廠的先進(jìn)軋機(jī)生產(chǎn)，這些措施也有利于節(jié)能。

（2）在利用廢塑料方面，現(xiàn)JFE鋼鐵在京濱廠和福山廠高爐共噴~15萬t，神鋼加古川廠高爐噴2萬t，能量利用率~65%以上；新日鐵后來居上成功在焦煤中試摻入1~2%廢塑料用于煉焦，能量利用率達(dá)94%，并在君津等5廠全部推廣，現(xiàn)年用25萬t，計劃201*年達(dá)38萬t。從201*年起JFE京濱廠也開始試用，若廢塑料的供應(yīng)無問題，則201*年可達(dá)利用100萬t的目標(biāo)。

（3）在鋼鐵廠低溫余熱供社會利用方面，神戶制鋼和子公司神鋼環(huán)境于201*年開發(fā)成功將200℃低溫余熱貯于熔點(diǎn)119℃而蓄熱量大的赤酰醇四硝醋脂溶液中，用卡車集裝箱運(yùn)至5km外的居民和辦公大樓供取暖和空調(diào)用�，F(xiàn)正在政府支持下制造10t蓄熱器供30戶居民試用中。

（4）為保持社會所需的節(jié)能鋼材，除擴(kuò)大現(xiàn)有高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)優(yōu)先供應(yīng)汽車、船舶、電車以利于節(jié)材、節(jié)油的同時，也供橋梁和建筑用于節(jié)材，并于1997年啟動“超級鋼材”研發(fā)項目，通過大壓下快冷使鋼材結(jié)晶粒徑微細(xì)化至1um以下，不僅強(qiáng)度可提高1倍，還比通過加入合金元素的高強(qiáng)度鋼節(jié)約鐵合金，同時還有利于廢金屬的再生利用，因此綜合節(jié)能效果更好，現(xiàn)按此技術(shù)生產(chǎn)的高強(qiáng)度鋼已在生產(chǎn)和試用。此外，對電阻小的電工鋼板、高壓鍋爐鋼管、飲料罐用節(jié)能型鋼材，各大鋼廠也在不斷開發(fā)出新產(chǎn)品和擴(kuò)大應(yīng)用，以為社會節(jié)能作出貢獻(xiàn)。

（5）在對含鐵粉塵和鋼鐵渣的再生利用方面，在新日鐵君津廠和大同特殊鋼的帶動下也取得了很大的成果。君津廠原有30萬t/a含鋅高的含鐵粉塵因恐影響高爐爐況順行而未配入燒結(jié)礦應(yīng)用而作填埋處理，這樣既浪費(fèi)了資源又增加了環(huán)境負(fù)荷。于是在201*年引進(jìn)美國環(huán)形爐技術(shù)，對含鋅、鐵的粉塵加入少量煤粉和石灰等壓成球團(tuán)，加入高爐后取得比燒結(jié)礦更好的節(jié)焦效果，由于節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效果良好，獲得了當(dāng)年經(jīng)產(chǎn)省大臣的節(jié)能獎。201*年又將另外12萬t含鐵粉塵作了同樣利用，成為第一個鋼鐵廢物全部利用的大廠。

在它的啟發(fā)下，廣煙廠利用神鋼加古川廠開發(fā)成功的生產(chǎn)直接還原鐵的Fastmelt法，對包括軋鋼鐵鱗在內(nèi)的煉鋼含鋅、鐵粉塵制成球團(tuán)后，利用19萬t/a環(huán)形爐脫鋅、制成直接還原鐵供轉(zhuǎn)爐利用的同時，還在除塵處將氧化鋅回收后向有色冶煉出售，其節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效果更好。201*年神鋼加古川廠作了同樣的處理。新日鐵光廠對電爐粉塵等用同法處理后還同時回收了鎳、鉻等高價金屬；大同特殊鋼則引進(jìn)美國Inmetco法的18萬t/a的設(shè)備，也對電爐含鋅、鐵粉塵進(jìn)行了同樣處理，綜合效果也很好。

（6）在環(huán)保管理方面，由于改善城鄉(xiāng)環(huán)境和抑制地球生態(tài)惡化是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展方針的基本條件，加上“京都議定書”規(guī)定日本承擔(dān)201*年比1990年減排CO26%的任務(wù)，從而各企業(yè)對環(huán)保問題十分重視，除規(guī)范管理外，每年還向社會公布環(huán)境報告以接受監(jiān)督，因此各企業(yè)大多取得了ISO14000的認(rèn)證。在此期間，日本政府學(xué)習(xí)歐盟經(jīng)驗，在環(huán)保方面也加強(qiáng)了對大氣污染物中二惡英的控制。它是由氯化合產(chǎn)生的致癌物質(zhì)，可在土壤中長期停留并被植物吸收后通過食物鏈進(jìn)入人體造成嚴(yán)重的危害。控制對象主要是垃圾焚燒場，涉及鋼鐵工業(yè)的為燒結(jié)機(jī)和電爐。經(jīng)過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，很快開發(fā)成功了相關(guān)技術(shù)，并做到了達(dá)標(biāo)排放。此外，還頒布了對鉛和六價鉻等有害金屬的控制。前者主要用于易切削鋼，后者主要用于表面鍍層板的保護(hù)皮膜，現(xiàn)也開發(fā)出相應(yīng)的無害代用品，使用戶和社會更安全。

（7）鋼鐵業(yè)從關(guān)心和重視地地球生態(tài)環(huán)境出發(fā)，除加強(qiáng)廠區(qū)和附近綠化外，還加強(qiáng)了推廣鋼制房屋代替日本傳統(tǒng)的木制房屋，從而在擴(kuò)大產(chǎn)品市場的同時，為防止過度砍伐森林作出了貢獻(xiàn)。

（8）在節(jié)能、環(huán)保技術(shù)加強(qiáng)國際協(xié)作和技術(shù)轉(zhuǎn)讓方面，本來的主要對象是鋼鐵發(fā)展快而節(jié)能環(huán)保技術(shù)相對落后的中國，因為這樣不僅對全球有好處，近鄰的日本也優(yōu)先收益。但由于小泉首先參拜靖國神社等歷史問題的干擾形成的經(jīng)熱政冷局面，開展的很不理想。近年由于日本完成201*年CO2減排6%的任務(wù)較為艱巨，需要通過清潔生產(chǎn)機(jī)制從發(fā)展中國家購入部分CO2排放權(quán)，在這方面對日中兩國均有益。在此背景下，日本鋼鐵聯(lián)盟和中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會終于在201*年7月共同主持召開了環(huán)保節(jié)能技術(shù)交流會，共有200余人參加，效果較好。201*年11月在日本大分市召開了第二次交交流會，隨著小泉下臺后日中政治關(guān)系的改善，此項工作將發(fā)揮更大的作用。

在“建設(shè)循環(huán)型社會基本法”的推動下，鋼鐵工業(yè)的節(jié)能環(huán)保技術(shù)將有大發(fā)展

日本政府學(xué)習(xí)德國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的經(jīng)驗后，提高了其層次，于201*年正式頒布了“建設(shè)循環(huán)型社會基本法”，其宗旨是把“大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)和大量報廢”的20世紀(jì)工業(yè)化時代轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑m度生產(chǎn)、合理消費(fèi)和最小報廢”的21世紀(jì)后工業(yè)化時代。具體則要求完善有關(guān)法規(guī)來全面推動，企業(yè)和行業(yè)協(xié)會應(yīng)按生產(chǎn)者責(zé)任制原則依法回收用完產(chǎn)品并會合理再生利用和處置，地方自治體、超市和居民要依法對廢物分類投放和交回等。據(jù)此，政府在頒布“容器包裝再生法”、“家電再生法”的基礎(chǔ)上又頒布了“食廢再生法”、“建設(shè)廢材再生法”和“報廢汽車再生法”，明確了各自目標(biāo)和回收方式等重點(diǎn)事項，并將“資源再生法”修訂為“資源有效利用法”，即將過去強(qiáng)調(diào)再生利用（Ｒｅｃｙｃｌｅ）的１Ｒ原則，加上廢物減量化（Ｒｅｄｕｃｅ）和再利用（Ｒｅｕｓｅ）的2R后成為3R原則。另外還頒布了“綠色采購法”，規(guī)定企業(yè)和事業(yè)單位優(yōu)先采購再生產(chǎn)品，鼓勵企業(yè)和居民優(yōu)先采購。由于方向明確并適合國情，法規(guī)完善且可行性好，故深得社會和鋼鐵業(yè)的擁護(hù)，并利用企業(yè)原有裝備和技術(shù)積極參與和開發(fā)相關(guān)技術(shù)，簡介如下：

（1）在“容器包裝再生法”的支持和激勵下，廢塑料和鋼罐殼的再生利用工作進(jìn)展順利，后者201*年再生利用率已達(dá)86%的國際領(lǐng)先水平。

（2）新日鐵廣煙廠在利用廢鋼鐵吹氧噴煤化鐵中開發(fā)成功用廢橡膠輪胎粒代煤的技術(shù)，不僅使橡膠的可燃成份得到合理利用，連輪胎中的子午線鋼絲也作為鐵源得到了有效的利用，取得了較好的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效果，201*年全年用量達(dá)6萬t，占全國廢輪胎量的6%。201*年在政府支持下又在廠區(qū)內(nèi)建成6萬t/a的廢輪胎氣化裝置，所產(chǎn)煤氣供廣煙廠工業(yè)爐用于代替重油燃料，渣中的鐵供轉(zhuǎn)爐作為原料利用，同樣收到了較好的節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效果。（3）JFE鋼鐵對利用社會廢棄物也十分重視，在實(shí)施“家電再生法”時，在京濱廠建成年處理廢家電4萬t臺的再生工場，除回收的鋼鐵、鋁和塑料自用外，其余對外出售；在實(shí)施“建廢再生法”時，在高爐試噴廢木屑代煤，目標(biāo)為年噴4萬t；并在JFE環(huán)境協(xié)作下從國外引進(jìn)技術(shù)建成廢螢火燈再生廠。由于在再生事業(yè)方面的成效卓著，在所在地川崎市政府的支持下，和當(dāng)?shù)氐氖�化、水泥、電力、煤氣等企業(yè)組成生態(tài)聯(lián)合體，利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，除互相利用對方的廢物和副產(chǎn)品外，還將其余的電力、煤氣和

未回收的低溫余熱供當(dāng)?shù)孛裼�。JFE鋼鐵在千葉、倉敷和福山各地的鋼鐵廠也均在當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)園區(qū)參與了廢物再生利用。如千葉廠重點(diǎn)利用當(dāng)?shù)厥硰U生產(chǎn)沼氣和肥料；倉敷廠利用氣化熔渣爐處理城市垃圾用于生產(chǎn)煤氣的同時熔渣供建材原料；福山廠則將原有機(jī)垃圾加石灰制成4000Kcal/kg的垃圾固形燃料后對外供應(yīng)等。

（4）JFE鋼鐵的上級JFE持股公司則專門設(shè)立LFE環(huán)境從事更大范圍的節(jié)能環(huán)保工作，如在利用煤礦瓦斯制成柴油機(jī)用清潔燃料二甲醚后，又于201*年11月在北海邊建成100t/d利用劣質(zhì)天然氣為原料的工試裝置，并以該產(chǎn)品開展了汽車公路行駛試驗，下一步將進(jìn)行大發(fā)展。此外，為促進(jìn)CO2減排工作，除已建成3處風(fēng)電共3.7萬KW外，還開展了從設(shè)備制造、選址建設(shè)和維修的配套服務(wù)，到201*年已接到780KW為主的風(fēng)電訂貨124臺，合91850KW，同時還和美、加有關(guān)公司合作在日推廣新型清潔能源的固體氧化物型燃料電池。

（5）普鋼電爐鋼廠利用建筑用鋼材市場疲軟，電爐能力有余的條件，開展了廢物處理利用，用于增加企業(yè)收益。首先是住友金屬系的共英制鋼，利用電爐1600℃的高溫對手術(shù)刀、注射針管等醫(yī)療廢物進(jìn)行無害化處理的同時，金屬作為原料利用，雜質(zhì)進(jìn)入電爐渣中一并作為建材原料利用。由于收費(fèi)較低，現(xiàn)已由山口工場和大阪工廠每年為3萬戶醫(yī)療單位處理8.5萬t醫(yī)療廢物，并專門有15臺卡車從全國各地運(yùn)輸，年收入達(dá)百億日元�，F(xiàn)為降低成本和擴(kuò)大服務(wù)，已改用鐵路集裝箱運(yùn)輸，運(yùn)費(fèi)可降低1/2，效益更好，計劃201*年擴(kuò)大到名古屋廠和子公司的關(guān)東鋼業(yè)（茨城縣），處理量和效益則相應(yīng)上升。

JFE系的大和鋼業(yè)利用電爐處理廢干電池，效益也非常好，201*年的處理量達(dá)2400t，為上年的2倍，今后仍呈擴(kuò)大趨向。普鋼電爐首戶東京制鐵則開始利用“報廢汽車再生法”實(shí)施的機(jī)會，在子公司東北東鐵（青森縣）投資30億日元建成處理汽車粉碎屑的炭化爐，除收處理費(fèi)外，對產(chǎn)出的金屬粉和炭粉等大部自用，因此效益也很好。

（6）愛知制鋼開發(fā)成功利用軋鍛鐵鱗生產(chǎn)植物活性劑的高新技術(shù)，發(fā)揮了鐵離子促進(jìn)葉綠素生產(chǎn)的作用，上市3年后證明，它不僅可使瓜果早熟，還可以改進(jìn)堿性土壤和有利于沙漠綠化。

擴(kuò)展閱讀：近年日本煉鐵工序的節(jié)能環(huán)保技術(shù)簡介

近年日本煉鐵工序的節(jié)能環(huán)保技術(shù)簡介

據(jù)中國鋼鐵新聞網(wǎng)201*年3月23日報道：日本在鋼鐵發(fā)展達(dá)到頂峰的上世紀(jì)70年代，曾擁有高爐70座，年煉鐵能力1.1億t。石油危機(jī)以后從節(jié)能的角度出發(fā)，對小型落后的高爐采取了大幅度關(guān)停的措施，到1995年僅保留高爐31臺。最為突出的是新日鐵釜山廠，由鋼鐵聯(lián)合企業(yè)變?yōu)橹皇?個線材工廠并依靠外部供坯生產(chǎn)的鋼鐵廠；廣煙廠和廠由于高爐關(guān)停后只有靠轉(zhuǎn)爐吹氧噴煤熔化廢鋼鐵煉鋼。對保留生產(chǎn)的高爐也全面實(shí)施了節(jié)能環(huán)保技術(shù)，如高爐頂壓發(fā)電、熱風(fēng)爐利用余熱提高風(fēng)溫、燒結(jié)機(jī)利用余熱發(fā)電以及用噴煤粉全部代替了噴油，并達(dá)到了100kg/t以上的水平，這些措施均對能耗達(dá)到國際先進(jìn)水平作出了很大的貢獻(xiàn)。同時在含鐵粉塵用于燒結(jié)機(jī)配料和高爐渣用于水泥等方面也進(jìn)步很快，1995年的利用率已達(dá)到96%左右。

1995年以后為了貫徹“世界21世紀(jì)議程”中提出的可持續(xù)發(fā)展方針以及以減排CO2為中心的節(jié)能環(huán)保企業(yè)201*年志愿計劃，除了開展高爐噴吹廢塑料代煤和開發(fā)直接還原鐵技術(shù)以合理利用資源和能源外，還利用90年代后期鋼鐵需求疲軟導(dǎo)致高爐低利用系數(shù)生產(chǎn)的有利時機(jī)，大力開發(fā)擴(kuò)大噴吹煤粉以代焦炭而降低成本的技術(shù)，部分高爐月度噴煤比高達(dá)254~266kg/t鐵，具體情況如表1所示。

表1日本噴煤比較高的高爐各項指標(biāo)

由此，在1998年和1999年，日本全國噴煤比也創(chuàng)造了129.5kg/t和132.9kg/t的歷史新紀(jì)錄。201*年以后隨著鋼產(chǎn)量和生鐵產(chǎn)量的上升而高爐又減少了3座（中山制鋼關(guān)停2×850m3高爐和JFE鋼鐵千葉分廠關(guān)停201*m3高爐），由于利用系數(shù)的提高，噴煤比開始略有下降，具體見表2。

表2近年日本高爐產(chǎn)量和燃比指標(biāo)的變化

為了適應(yīng)今后鋼產(chǎn)量繼續(xù)增長對鐵水產(chǎn)量的要求，日本鋼鐵企業(yè)鑒于高爐的傳統(tǒng)煉鐵工藝乃高能耗工藝且節(jié)能潛力已接近極限，因此不愿新建高爐而采取了擴(kuò)大廢鋼鐵利用量的措施。除無高爐的新日鐵廣煙廠和廠采用了轉(zhuǎn)爐吹氧噴煤化鐵煉鋼外，有高爐的新日鐵名古屋廠和JFE鋼鐵京濱廠正在籌建用焦炭熔化廢鋼鐵的50萬t/a豎爐中，能耗和CO2排放量僅為高爐產(chǎn)鐵水的1/2，投資僅百億日元，也比新建高爐低，且可充分利用日本廢鋼鐵有余的資源優(yōu)勢。

鑒于高爐頂壓發(fā)電、利用余熱、提高風(fēng)溫和改善原燃料等常規(guī)節(jié)能技術(shù)我國各廠都在推廣應(yīng)用，故不在此進(jìn)行介紹。本文重點(diǎn)介紹具有日本特色的廢物循環(huán)利用技術(shù)和直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)，以供大家參考。

a）201*年各鋼鐵廠高爐生鐵產(chǎn)量和燃比

201*年，7戶高爐生產(chǎn)公司共有31座高爐生產(chǎn)，共產(chǎn)生鐵7928萬t，燃比為513kg/t，其中焦比383kg/t，噴煤比130kg/t。具體分廠指標(biāo)如表3。

表3201*年各廠高爐生鐵產(chǎn)量和燃比

b）直接還原煉鐵法的開發(fā)簡介

美國Midrex公司于上世紀(jì)70年代開發(fā)成功在豎爐中900℃下以天然氣代焦炭為還原劑對球團(tuán)塊加熱和生產(chǎn)直接還原鐵（DRI）的技術(shù)，由于它的設(shè)備遠(yuǎn)比高爐簡單而規(guī)模小，且不用資源少而價格昂貴的焦炭，產(chǎn)品又供特殊鋼電爐廠用優(yōu)質(zhì)原料，因此在產(chǎn)天然氣的地區(qū)開始推廣應(yīng)用，以代替高爐煉鐵法，稱之為Midrex法。

神戶制鋼在參與此法的推廣中，于1983年并購了Midrex公司并主導(dǎo)了在全球的推廣工作，充分發(fā)揮了其鋼鐵生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)驗，通過對還原氣體吹氧提溫以提高生產(chǎn)效率，并采取熱裝法直接裝入電爐，既有利于降低電耗，又可簡化流程，從而加速了推廣應(yīng)用，到201*年已達(dá)3500萬t。為了在沒有天然氣的地區(qū)推廣直接還原煉鐵法，神戶和Midrex公司又陸續(xù)開發(fā)成功了用普通煤為還原劑生產(chǎn)直接還原鐵的Fastmet法和產(chǎn)出鐵水的Fastmelt法以及用粉煤和粉礦直接生產(chǎn)出粒鐵的ITMK3法。各種方法的特征對照如表4。

表4高爐煉鐵法和各種直接還原煉鐵法的比較

以下茲對后3種方法介紹如下：

（1）Fastmet法。采用此法時先將鐵礦粉和煤粉混合后壓制成球團(tuán)狀，裝入環(huán)形加熱爐鋪成1~2層爐料，在高達(dá)1350℃下快速加熱，在爐內(nèi)停留6~12分鐘后便形成直接還原鐵而排出爐外。球團(tuán)塊還原時產(chǎn)生的CO可作為環(huán)形加熱爐的燃料利用，由此可大量節(jié)省燃料。為了對此進(jìn)行驗證，神鋼在加古川廠建成2萬t/a的工試裝置，從1985年12月開始進(jìn)行了歷時三年工試。另外還試用了對鋼鐵廠所產(chǎn)含鐵、鋅粉塵的回收利用，由于在高達(dá)1350℃的高溫下進(jìn)行還原，可同時將含鐵粉塵內(nèi)的鋅、鉛等有害金屬揮發(fā)去除，使生成的直接還原鐵內(nèi)不含有害重金屬。而對揮發(fā)后鋅、鉛等成分在高溫廢氣中再度被氧化后，可在冷卻后除塵器處作為氧化鋅回收后供有色冶煉廠作原料利用，從而不僅可變廢為寶，更加大了它的節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效果。

神鋼已于201*年向新日鐵廣煙廠提供了年處理煉鋼含鋅粉塵19萬t的設(shè)備。另于201*年向新日鐵光廠提供了處理5萬t電爐含鋅粒塵及氧化鐵皮等廢渣的回收處理設(shè)備，連粉塵中的鎳、鉻等高價金屬也得到了有效的回收利用，效果更好。據(jù)此，神鋼將加古川廠的工試設(shè)備適當(dāng)改造擴(kuò)大后用于本公司鋼鐵含鋅粉塵的回收處理設(shè)備加以利用。

表5干燥后球團(tuán)塊和DRI的化學(xué)成分（單位：%）

（2）Fastmelt法。以煤為還原劑生產(chǎn)的還原鐵存在煤中灰分和硫波動的問題，為此開發(fā)出了Fastmelt法。即將上法產(chǎn)出的直接還原鐵在高溫下加入熔化爐進(jìn)行熔化，在使渣、鐵分離的同時脫硫。熔化爐產(chǎn)生的CO，也供環(huán)形爐燃用。

用于熔化的能源，可以因地制宜使用電或煤。使用煤時由于熔化爐產(chǎn)生的氣體較多，從而整個系統(tǒng)不需外部另供氣體燃料。1座Fastmelt商用設(shè)備可年產(chǎn)鐵水50萬t左右，從而除了可供電爐鋼廠應(yīng)用外，還可供轉(zhuǎn)爐鋼廠作為高爐的補(bǔ)充鐵水供應(yīng)源。據(jù)云，神鋼已與我國石家莊鋼鐵廠商妥計劃合資建此項設(shè)備以供電爐用鐵水，另外還和其它廠簽訂了2~3項類似的合同。

（3）ITMK3法。它是以粉礦、粉煤為原料直接生產(chǎn)出將渣分離出的“粒鐵”的工藝。如果以目前的主流高爐為第一代煉鐵法，Midrex法等直接還原鐵生產(chǎn)法為第二代煉鐵法時，那么ITMK3法堪稱第三代煉鐵法，它與以往的煉鐵法完全不同，使用的是炭鐵復(fù)合技術(shù)。

神鋼于1996年在試驗中發(fā)現(xiàn)上述奇異現(xiàn)象后即開展了系統(tǒng)試驗研究，經(jīng)在加古川廠中試對工藝思路驗證后，在美國會同有關(guān)方于201*年共同進(jìn)行了2.5萬t/a的工試，現(xiàn)正計劃合資建設(shè)第一套50萬t/a實(shí)用化設(shè)備，計劃將于201*年投產(chǎn)。

工藝原理

在1350~1450℃下，將含炭復(fù)合球團(tuán)礦加熱后便產(chǎn)生以下反應(yīng)：Fex+yCO=xFe+yCO2C（s）=C（滲炭）Fe（s）=Fe（l）（熔融）

上述反應(yīng)在10分鐘內(nèi)完成，并使渣鐵完全分離。工藝流程：

（a）采用鐵礦粉和煤粉制成含炭復(fù)合球團(tuán)；（b）把球團(tuán)加入環(huán)形爐內(nèi)，在1350~1450℃下進(jìn)行加熱、還原、熔融、分離出鐵和渣；（c）在爐內(nèi)將熔融鐵凝聚成粒狀，冷卻后和渣分別排出。

c)今后應(yīng)用展望

ITMK法不用焦炭和塊礦，可用普通煤和低品位礦等高爐不便應(yīng)用的劣質(zhì)原料，且工藝設(shè)備簡單，因此靈活性大而投資低（50萬t/a設(shè)備估計為150億日元），符合合理利用資源和環(huán)境友好的戰(zhàn)略方針，預(yù)計今后將很快應(yīng)用。另和該法類似但以褐煤作為還原劑的“UBC”法，已由神鋼主持在印尼小試，并計劃于201*年中試，看來它的發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。在循環(huán)經(jīng)濟(jì)的推動下加強(qiáng)廢物使用

1996年公布的減排CO2為中心的節(jié)能環(huán)保企業(yè)201*年志愿計劃中提出鋼鐵產(chǎn)業(yè)廢物利用率達(dá)99%和消化廢塑料100萬t的目標(biāo)，對推動鋼鐵業(yè)的廢物利用起了重大作用。特別是201*年通過頒布“建設(shè)循環(huán)型社會基本法”及相關(guān)配套法規(guī)后，循環(huán)利用廠內(nèi)、廠外廢物更成為21世紀(jì)的基本國策，更發(fā)揮了極大的推動作用，而每項進(jìn)展都對節(jié)能環(huán)保帶來極大的效果。

現(xiàn)對煉鐵工序的有關(guān)部分簡要介紹如下。（1）高爐噴吹廢塑料代煤技術(shù)。

NKK學(xué)習(xí)德國不來梅鋼鐵廠的經(jīng)驗，于1996年10月在京濱廠1#高爐（4093）上試噴產(chǎn)業(yè)廢塑料成功，不久便推廣到福山廠高爐和神戶加古川廠高爐。201*年4月開始全面實(shí)施“容器包裝再生法”以后，改用噴吹生活混合廢塑料為主。到201*年京濱、福山兩廠年噴吹～15萬t，計劃201*年達(dá)30萬t；神鋼則年噴2萬t。噴吹廢塑料除代煤粉實(shí)現(xiàn)了節(jié)能效果外，由于塑料的含氯量和發(fā)熱量大于煤粉，除起到還原劑的作用外，高爐煤氣的熱值也得到一定程度的提高，故總的能量利用率可達(dá)75～80%，高于廢塑料油化、氣化的65%，屬于一種較好的利用方式，但較焦煤中摻入廢塑料的94%則略差，因此今年通過招標(biāo)方式選用委托處理戶后，煉焦利用方式的發(fā)展更快。此外，為防止含氯廢塑料中氯過多時產(chǎn)生的鹽酸對管道的腐蝕，高爐噴吹廢塑料控制含氯廢塑料比為≤2%（焦煤摻用為5%），也增加了預(yù)處理的復(fù)雜性。

高爐噴吹廢塑料的預(yù)處理系統(tǒng)大致為：對成捆運(yùn)來的廢塑料拆包后，除人工檢出明顯雜物外并分為固形類（如PET瓶類）和膜片類（如包裝袋類）。對固形類通過破碎機(jī)處理為適于向高爐噴吹的粒度后貯存；對膜片類先破碎為4～5mm小片并利用比重法將多余的PVC等含氯廢塑料分離出單獨(dú)處理，對合格的塑料則送造粒機(jī)制成適合噴出的粒度后存?zhèn)}。對含氯廢塑料經(jīng)專門回轉(zhuǎn)窯加熱處理使氯和部分氫蒸發(fā)后再經(jīng)冷卻后以鹽酸回收后，供鋼鐵廠冷軋工場酸洗用。對脫氯后的部分則同樣送造粒后存?zhèn)}。然后由存?zhèn)}轉(zhuǎn)運(yùn)噴吹罐以噴入高爐風(fēng)口內(nèi)。為保持在風(fēng)口適度停留和合理燃燒，需控制造粒的合理粒度。

日本鋼鐵企業(yè)爭相使用廢塑料，除節(jié)能環(huán)保意識較強(qiáng)外，還有處理每t廢塑料可收到2～4萬日元處理費(fèi)的鼓勵政策，這點(diǎn)很值得我們學(xué)習(xí)。

（2）君津廠的30萬t含鐵粉塵全部得到利用。

君津鋼鐵廠作為千萬t級大鋼廠每年產(chǎn)生的大量含鐵粉塵大部摻入燒結(jié)礦原料中得到有效利用，但每年仍有30萬t含鋅0.7~0.9%的含鐵粉塵恐影響高爐順行而作為廢物填埋處理。為完成志愿計劃中廠內(nèi)廢物利用率達(dá)99%的目標(biāo)，201*年引進(jìn)美國環(huán)形爐技術(shù)，對粉塵制球團(tuán)利用環(huán)形爐在脫鋅的同時制成金屬化率達(dá)70～85%、強(qiáng)度達(dá)50kg/cm2的直接還原球團(tuán)，加入高爐利用不僅代替了燒結(jié)礦，且焦比也有所下降，加上由廢變寶，經(jīng)濟(jì)效果更好。這個18萬t/a的創(chuàng)新工程于201*年獲得了經(jīng)產(chǎn)省大臣節(jié)能獎。接著在201*年又建成了萬t/a的環(huán)形爐，使全部的含鐵粉塵得到了利用。神鋼學(xué)習(xí)該廠經(jīng)驗利用自行開發(fā)的環(huán)形爐也對高爐系統(tǒng)的含鐵粉塵作了有效利用，其它廠也在學(xué)習(xí)中。

（3）利用高爐渣開發(fā)高功能產(chǎn)品。

近年來高爐渣作為水泥用原料已得到充分的利用，但各大鋼仍在積極開發(fā)高功能產(chǎn)品。如JFE鋼鐵開發(fā)成功的抑制路面溫度上升產(chǎn)生熱島現(xiàn)象的路面鋪裝保水材，優(yōu)于一般的水泥制品。新日鐵則開發(fā)成功利用高爐渣和腐植物混合材以有利海洋藻類生長的新材料，均是明顯的例證。

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