經濟新常態下的河北省鋼鐵企業節能經濟環境效益探析

于秀春

【摘 要】當前，由于我國經濟下行壓力逐步增加，新常態下的經濟發展要求在促進經濟增長的同時，也盡可能減少了能耗。保障經濟、能源、環境的可持續發展，已成為中國經濟發展中一個亟待解決的重大問題。而曾經“一鋼獨大”的河北省鋼鐵企業，在治霾減排和去產能的雙重壓力下，提高能效、減少不同品質熱源的浪費，對其實現綠色循環可持續發展的意義就更加重大了。文章以河北省鋼鐵企業為例，分析該鋼鐵企業高爐煤氣發電項目的社會效益和經濟效益，對副產煤氣等二次能源利用的經濟效益進行系統的分析，探究企業能源的經濟環境效益。

【關鍵詞】副產煤氣；煤氣發電；經濟效益；環境效益

【中圖分類號】F426 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）02-0110-02

在能源構成方面受我國“富煤、缺油、少氣”的能源現狀所限，鋼鐵的生產過程所需能源大多以煤為主，僅個別流程也會涉及油、氣消耗；具體到各省的鋼鐵企業的能源消費結構不同，其節能降耗的來源也有區別。

1 河北省某重點鋼鐵企業能源結構與節能潛力現狀

2013年，河北省鋼鐵聯合企業能源結構為煤炭約占75%，電力約占25%，而天然氣、石油等所占比例很小。煉鐵、煉焦、燒結工序的耗能約占企業總能耗的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，在煉鐵工序實施節能技術是鋼鐵企業節能的關鍵。節能的途徑包括對一次能源的高效利用及對二次能源的再利用。鋼鐵企業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生的煤氣、蒸汽、余熱、余壓、氧氣、氫氣等能夠再次利用的能源則稱為二次能源，這其中副產煤氣為煤炭能量的34%左右[1]。扣除副產煤氣，國內外鋼鐵行業公認的可回收利用的二次能源量約占鋼鐵業總能耗的15%。“新日鐵”的再利用率已達到13.8%，“寶鋼”為11.5%，河北省多數鋼鐵企業是在7.5%以下，節能潛力明顯。本文結合河北省鋼鐵企業副產煤氣發電項目實例，分析節能技術的經濟環境效益。

2 煤氣發電的經濟性分析

近年來，河北省高爐副產煤氣二次利用發展態勢良好，主因在于其顯著的經濟效益。自2006年“邯鋼”首個利用高爐煤氣發電節能環保項目獲得成功后，2008年“唐鋼”使用高爐煤氣發電2個月增利405萬元。截至2015年，“邯鋼”富余煤氣發電站日發電量為1 250萬k W·h，自發電比例達到61%[1]。

2.1 建設期費用低

截至2016年，我國燃煤發電量占發電總量的比例為56%左右，燃煤發電仍然是目前獲得電力的主要來源。煤氣發電直接以高爐和轉爐中副產的煤氣為燃料；燃煤發電則以煤炭為燃料。現代燃煤技術為了提高煤的燃燒效率，需將塊煤磨制成煤粉，鍋爐以煤粉為燃料，因此燃煤電廠還要配備煤粉加工設備。同時，燃煤鍋爐（煤粉爐）還需進行固態排渣（爐膛渣口排渣，浸水降溫，機械破碎，沖渣），因此需建設排渣排灰設施等。燃煤發電項目也需建設儲煤煤場、煤炭運輸等配套設施。但高爐煤氣進行發電則無需配備，可直接作為燃料來使用。

按照目前的國家環保文件中的規定，燃煤電力企業還要配套建設煙氣脫硫、煙氣脫硝、煙氣除塵等煙氣處理設備，而高爐煤氣發電項目則不需要。據統計，建設相同規模的煤氣發電項目要比燃煤發電項目節約20%左右的投資[2]。

2.2 發電與運行成本低廉

2016年以來，國家能源關停了部分能耗高、污染重的落后煤電機組。國內燃煤電廠的供電能耗指標已由“十五”期間的390 g/kW·h降到目前的323 g/kW·h[3]。但相對燃氣燃油發電，能耗率仍有降低空間。時至今日，燃煤電廠用煤約占全國煤炭總產量的25%，用水量占工業用水總量的40%，煤電企業能耗比重仍然較大。

高爐煤氣發電的能耗水平與發電機組的規模和綜合利用等情況相關。以河北省A企業為例，2016年采用35 MW超高溫超高壓煤氣發電項目，年消耗7.12億Nm3煤氣，發電量為2.554×108 kW·h，供電年供電量為2.391×108 kW·h，發電標準煤耗率為337.6 g/kW·h，供電標準煤耗率為359.1 g/kW·h。年發電量發電能耗成本為0.032元/kW·h。而河北省B鋼鐵集團2015年采用80 MW高溫高壓煤氣發電機組，年消耗煤氣18.24億Nm3，發電量為6.4×108 kW·h，發電標準煤耗率為328.6 g/kW·h，供電標準煤耗率為347.0 g/kW·h，發電能耗成本為0.028元/kW·h。

以“邯鋼”為例，2013年“邯鋼”建成并試運行150 MW 煤氣聯合循環發電機組，該項目采用低熱值型機組和燃氣蒸汽聯合技術，汽輪機循環利用余熱鍋爐蒸汽，實現了富于煤氣的再利用，使“邯鋼”年回收利用煤氣量達 22.9×108 Nm3，發電標準煤耗為288 g/kW·h，發電量約11.91×108 kW·h（ 綜合利用時間近7 200 h計算），節省標準煤 34.32萬t。聯合循環發電站每年的廠用電率約3.11%，扣除廠用電后每年外供電量約 11.54×108 kW·h，創效益共計2.752 5億元，供電煤耗低于2016年五大電力企業平均305 g/kW·h標煤的能耗水平。

煤氣發電項目相對燃煤電廠，其動力設備及輔助設施較少，設備日常維護運行及折舊等費用的支出相對減少，同時比燃煤發電機組控制操作更為簡單，而且作為新技術自動化水平較高，能夠為企業減少管理費用及人員成本。

2.3 節省供電、輸電過程的能耗成本

鋼鐵企業利用副產煤氣發電，按照當前使用聯合發電機組循環利用二次能源的狀況，節能效益除煤氣發電企業自用外，還節省了輸電上網的設備費用及能耗。“十一五”期間，國家電網電能損耗為5.98%[5]，這部分損耗將為企業節省大量的能源成本。

2.4 投資回收期明顯優于煤電

截至目前，河北省煤電企業平均投資回收期為7.8年左右，據大部分能源環保公司測算，一般中小型高爐煤氣聯合發電機組投資回收期（含建設期）為2.33～4年。例如，“邯鋼”150 MW CCPP發電機組，經過16個月施工建設與安裝， 2013年7月進行168 h的運行試驗，并且正式投產，該發電機滿負荷發電量達到150 MW。該循環發電項目4 年可收回投資成本。

3 環境效益

3.1 對空氣和環境的污染大大降低

A、B企業電廠回收利用高爐等工藝生產中產生的剩余氣體燃料，采用100%燒煤氣的燃氣鍋爐。由于鋼鐵工藝副產的氣體燃料發熱值較低，成分中主要是CO和H2 ，基本沒有燃料-N，爐膛溫度相對煤粉爐較低，煙氣停留時間短，過剩空氣系數也較小，鍋爐運行實際生成的NOx（“寶鋼”實測濃度低于61 mg/Nm3）很低。而氣體燃料中S或H2S的含量極少，加之煤氣凈化后送至電廠的各種氣體燃料含塵量均低于10 mg/Nm3，因此本電廠燃氣鍋爐燃燒生成的煙氣中對大氣的“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，煙氣中排放的煙塵、SO2及NOx都符合當前相關環保法規的要求。“邯鋼”CCPP循環發電項目，年均減排CO2排放量 為118.742 萬 t、SO2排放量為 3.573萬t、NOX排放量為1.786 5萬t[4]。

3.2 減少散放，減少污染物總排放量

據統計，到2004年，國內重點鋼鐵企業高爐煤氣放散率仍在10%左右，中小型鋼鐵企業則達25%～40%。這些放散的可燃氣體如果能有50%的利用效率，那么年發電量可達100億kW·h以上，可以為國家節省標準煤近3 000萬t。每年SO2、NOx和煙塵的排放量分別可減少4.0萬t、2.0萬t和0.4萬t，預計可以減少環境損失2.0億元以上。

3.3 噪聲污染較小

電廠的噪聲主要有機械噪聲、空氣動力噪聲、電磁噪聲和交通噪聲。這4類噪聲就能量大小而言，前3類噪聲的能量大且集中，傳播范圍廣且距離遠， 而且噪聲源大部分集中在主廠房內，是一個大的噪聲源。類比同類燃煤電廠，煤氣電廠的主要高噪聲設備有鍋爐、汽輪發電機、引風機、送風機、給水泵、冷卻塔等，其噪聲源值一般都為中頻強噪聲，其值在95～110 dB（A）。此外，鍋爐點火、停爐排汽時的排汽噪聲高達140 dB（A），對周圍環境影響較大，傳遞距離遠，但時間不長。

4 社會效益

對于企業的發展而言，實施富余煤氣發電項目，避免了能源浪費、等量抵消燃煤發電帶來的煙塵、SO2、NOx等大氣污染物的排放，可有效改善周邊環境。在當下實施去產能的政策環境下，提高二次能源的利用效率，減少企業運行成本，是關乎企業生存的長久之計，同時也符合國家可持續發展和循環經濟理念，可以最大限度地提高廢氣、廢水、廢物的綜合利用水平。

總之，利用富余煤氣聯合發電技術可以把保護環境、節約能源和資源綜合利用等融為一體，不僅能夠加快企業經濟總體發展，還能減少環境污染。鋼鐵企業節能技術的實施具有明顯的社會效益和環保效益。

參 考 文 獻

[1]王維興.鋼鐵工業二次能源回收利用評述[J].世界金屬

導報，2014（9）.

[2]張傳秀.淺談高爐煤氣發電的經濟和社會效益及環保效果[J].上海金屬，2007（7）.

[3]能源發展“十二五”規劃.http：//news.bjx.com.cn/html/

20130124/415240-2.shtml，2013-01-24.

[4]楊繼銳.邯鋼 150 MW 低熱值煤氣燃氣蒸汽聯合循環發電機組生產實踐[J].河北冶金，2014（2）.

[5]皮江紅.高壓輸電線路能耗計算與節能措施研究[J].節能減排，2013（10）：60.