钢铁业的绿色未来

LIU1018

钢铁业的绿色未来

    美国钢铁协会环保和技术部发言人表示，能源利用、最佳化利用和减少利用已经成为全球钢铁工业面临的重要课题，而美国钢铁业已经在这些方面取得显著成绩。能源成本估计占到美国钢铁生产总成本的20%～25%，因而在过去20年里美国钢铁业非常重视能源的使用。今天美国钢铁业的能源效率要比1990年提高33%，而这一成绩的取得是许多节能措施综合作用的结果，其中部分原因是加大了电炉炼钢，部分原因是美国钢铁生产工艺的自动化程度非常高，在涉及温度和燃烧方面的工艺非常紧凑，因而仅有极少的能源被浪费。
    美国钢铁业将寻求进一步提高能源使用效率的方法，但不可能再次提高33%，或许可能进一步提高3%～4%，今天的美国钢铁生产工艺已经实现了最佳化。美国钢铁业并非只是通过单一项目实现的最佳化，主要是增加了电炉炼钢，以及增加了废钢在转炉中的使用。
    美国钢铁协会在节能及更好地使用能源方面与许多机构、单位开展项目合作研究，其中包括美国能源部、美国国家标准和技术研究院、加利福尼亚大学喷气动力实验室、遍及世界的大学和其他高科技公司。美国钢铁业还通过世界钢铁协会（原国际钢铁协会）采取国际合作方式研发或转让节能技术，分享有关突破性技术。而且美国钢铁协会还与美国联邦环保署紧密合作，建立了良好的合作关系，参与环保署的战略项目。
    使用计算机带来进步   
    使用可以更严密监控生产工艺过程的探测器和增加计算机应用提高了能源使用效率或进一步节能。现在已经可以开发出非常尖端的模拟生产过程的计算机模型，例如高炉或转炉生产模型，可以充分了解分子水平上非常复杂的化学反应，由此使其可以更严密地控制生产工艺。
    美国钢铁协会参与研究的计算机模型项目就是计算流体动力学项目（CFD），能够解析高炉内流体动力学的尖端计算机模型，这一项目是与位于美国印第安纳州的普渡大学合作进行的。普渡大学机械工程系负责人表示，在开始实施该项目的5年前，北美地区没有一个这样的高炉模型。已经完成的项目前两个阶段包括确定高炉的炉底和炉身部分模型。项目第三和最后阶段开始于2008年年中,主要确定高炉上部运转情况模型，以使高炉可以增加喷煤，由此降低焦炭的使用以及降低高炉的能源消耗量。
    该项目的目标是将高炉的喷煤量从300lb/NTHM（吨铁水）提高到2015年的500lb/NTHM，从而实现潜在的节能85kWh/NTHM。此外，由于降低了焦炭的使用量，因而也产生更少的废气、废水和固体废物。目前，计算机模型正在普渡大学的实验室进行检测，不仅有助于人们可以形象化地看到高炉内发生的情况，而且还可以用于操作人员的培训。
    美国能源部发言人说，美国钢铁业在提高能源效率方面的重大进展来自于美国能源部几年前的工业技术项目，即已经商业化投产的Mesabi Nugget铁（一种粒铁）项目。而位于印第安纳州Fort Wayne的美国短流程钢厂动力钢公司正与日本神户制钢公司合作在美国明尼苏达州Hoyt Lakes建设商业性生产设备。
    神户制钢公司拥有生产粒铁的ITmk3工艺的专利，该工艺是将铁矿粉和煤粉混合制成团块加入炉中加热至1450℃，使铁和杂质分离后成为熔铁块。整个过程只需10min，比高炉法和Fastmelt法快得多，含铁量高达97%，高于前两者的96%，而所用原料矿粉和煤粉都是高炉不能使用的低级矿。用ITmk3法生产的粒铁块替代废钢用于电炉或是转炉炼钢。据称采用ITmk3工艺生产Mesabi Nugget铁所用能源比通过高炉炼铁少30%，且几乎没有污染物，如一氧化碳、二氧化碳、氧化氮、挥发性有机化合物、水银的产生。在电炉中使用粒铁预计也会因减少了出钢至出钢时间而提高生产率和产量。
    由于目前的炼钢工艺的能源效率已经接近极限，美国钢铁协会将转换思路，致力于更多地减排温室气体和其他排放物。而开始于4～5年前的二氧化碳突破项目是一组长期研究课题，将关注的是寻找不利用碳作为燃料进行炼铁的方法，由此不会带来二氧化碳排放。美国环保署负责钢铁方面业务的官员指出，由于突破性技术是长期研究开发的项目，因而现在最为关键的是在突破性技术开发出来之前钢铁企业能够或是应该做什么工作，在提高能源使用效率和降低排放物方面可以做什么，以及政府可以给予何种帮助。
    节能开发工作取得稳步进展
    根据美国环保署最近公布的2008年环保报告，美国钢铁行业的生产水平相对稳定，但从1996年到2005年间空气污染物排放量大幅下降。两个非常有前途的二氧化碳突破性技术均是有关将铁从氧化铁中分离出来而不使用目前炼铁生产过程中使用的焦炭。一个项目是美国麻省理工学院正在开发的利用熔融氧化物电解（MOE）方式分离铁，而另一个项目是美国犹他大学开发的利用许多其他燃料炼铁，特别是利用氢来炼铁。
    MOE方式利用无碳的阳极进行电解，因而当炼铁时不会产生一氧化碳和二氧化碳，仅产生氧。目前该项目的研究正处在第二阶段，并将在大学的小型设备上进行检测。该工艺非常有前途，特别是如果美国政府支持的找到更环保的发电方法能按计划完成的话，到2010年将决定是否继续实施第三阶段和建设中试厂。
    负责美国犹他大学项目的冶金工程学教授Hong Yong Sohn表示，该项目预计不仅可以通过采用无焦炭炼铁技术降低温室气体排放，而且由于‘反应装置’的生产原料不需要将粉矿或是铁精矿加工成球团而使能源消耗下降38%。不仅取消了用冶金煤生产焦炭的工序，而且也省略了造球工序。实际上，粉矿还原成铁的速度要快于球团，仅需很短的时间，也可以起到节能的效果。
    使用氢作为能源
    虽然还原过程可以利用许多种燃料，包括氢、天然气和合成燃料，但其更偏爱使用氢作为能源，因为氢与氧有很强的化学亲和力，而且采用氢作为燃料后产生的仅仅是铁和水。
    然而在解决利用氢来炼铁时遇到了各种困难，对钢厂而言一个非常重要的问题就是钢厂如何获得足够的氢。美国钢铁协会正在对此进行研究。对于获得氢的能力和今后10年使钢厂可以利用氢进行钢铁生产，犹他大学项目负责人持非常乐观的态度。犹他大学非常希望在中试厂检测利用氢来炼铁的技术，而且很有可能在支持该项目的一家钢厂，包括安赛乐米塔尔公司、杰拉丁钢铁公司、希尔萨钢铁公司、瑞典钢铁公司、纽科钢铁公司、铁姆肯公司和美钢联中进行检测，时间大概在2010年至2012年。
    未来美国钢铁业将在能源管理和降低温室气体排放方面取得更大成绩。事实上在过去的20年美国钢铁业已经在上述两方面取得很大成就，知道如何去做，并创造了许多纪录，对未来发展充满信心。 　

fwre

长知识了。谢谢楼主