“‘碳达峰’、‘碳中和”下的钢铁企业环保绿色转型的应用
一、钢铁企业环保管理提升、绿色转型的必要性
（一）落实国家及各级政府环保政策、完成环保限值排放指标的要求。
2013年国务院发布《大气污染防治行动计划》，提出十条措施，明确经过五年努力，全国空气质量总体改善，重污染较大幅度减少，京津冀、长三角、珠三角等区域空气质量明显好转。为打好蓝天保卫战，2017年开始，国家环保部启动大气污染防治强化督查，强化大气污染防治责任落实，推动大气环境质量持续改善。为全面贯彻落实国务院《打赢蓝天保卫战三年行动计划》（国发〔2018〕22号）、《京津冀及周边地区2018-2019年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》（环大气〔2018〕100号）、生态环境部《关于推进重污染天气应急预案修订工作的指导意见》（环办大气函〔2018〕875号）。
唐山是一座工业城市，全国74城市空气质量排名倒数前十。工业结构是以煤炭、冶金、电力建材为主，机械、纺织、化工为辅，能源消耗量大，因此，唐山的环境污染要较为严重。公司所处位置在唐山东部的古冶区，排放物不但影响古冶区空气质量，受风向影响也会影响唐山市区空气质量；唐山的地理位置离北京距离较近，东风时将直接影响北京地区的空气质量。因此，唐山市政府的环保工作压力巨大。因此，淘汰产能落后，发展科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业是市政府缓解环境压力、工业产业发展结构调整的导向。开展环保管理提升、绿色转型是钢铁企业面临的首要任务。
（二）钢铁企业减排降耗，开展绿色转型，切实履行社会义务的需要。
着力改善空气质量 增强人民群众幸福感，是唐山市人民政府的工作目标，也是唐山市人民的共同期盼。唐山市的空气质量能否改善，在很大程度上取决于钢铁、水泥、焦化等企业的污染物排放控制水平。企业要从源头上控制、消除污染，开展清洁生产工作，同时建立和完善环境保护责任制度，将环境保护和减少污染物排放切实纳入计划，采取有效措施，防治在生产或者其他活动中产生的废气、废渣、噪声等对环境的污染和危害，从而达到环保事故为零的目标。开展环保管理提升、绿色转型是实现企业效益与社会、环境效益相结合，是钢铁企业担当社会责任的迫切需要。
（三）建设百年钢企，打造城市花园钢厂的根本需要。
公司主要的能源环保指标都都在高位运行，如吨钢颗粒物排放量为1.4kg，吨钢二氧化硫排放量为1.82kg，吨钢新水消耗5m3，在同行业中处于较低水平。污染和高耗能给公司带来了巨大的压力，一是治理企业污染，实现达标排放、避免被关停的压力；二是成本高、产品竞争力低的压力。如何调整产品结构，开展清洁生产，污染物达标排放，提高能源、资源利用效率，推动节能减排工作持续、深入开展，是公司亟待解决的课题。绿色环保、无污染，这是永远无法避开的现实道路。
二、环保管理提升、绿色转型内涵与主要做法
公司以“绿色、环保”为指导思想，坚持将科技创新作为企业持续发展的源动力，依靠工艺技术创新、装备升级改造、废物回收利用的手段，大幅度降低污染物排放标准，提升资源能源利用效率，大力开发高效、节能型品种和环保型工艺产品，实现企业效益与社会、环境效益相结合的发展新模式。主要做法如下：
（一）根据生态环境国策明确环境管理目标
1、创新发展理念，将“绿色、环保”定位指导思想
公司认为：环境是公司的生命线，宁可牺牲产量也决不能牺牲环境，宁可牺牲短期效益也决不能牺牲环境，坚持生产服从环保的原则，不断提高能源、资源回收转换和利用效率，持续改进清洁生产绩效。
近年来，在政府的大力支持下，公司以造福推动全区经济可持续发展为己任，主动转型升级，在钢铁企业供给侧结构性改革、绿色制造、智能制造和绿色产品等方面，持续强化国有控股企业的引领作用和社会担当，探索出了一条传统重工业企业快速转型升级的可持续发展之路，为驻区各企进一步加快转型升级树立了标杆、作出了示范，有力地促进了全区经济和社会的快速科学发展。
2、实施绿色产品战略，打造明星钢企
坚持以“绿色、环保”为主题，大力开发高效、节能型品种和环保型工艺产品，实现企业效益与社会、环境效益相结合，担当企业社会责任。
在产品方面，公司大力推进高强度钢材的品种开发与市场推广。高强钢产品应用于整车制造后，在同等强度要求下可较传统钢材减少用量最多达30%，可大幅降低钢材在资源使用、能源消耗、污染物排放等各个流程中的消耗量和排放量，是具备“节能、减排、增效、降耗”特征的绿色钢材产品
（二）优化管理模式，提升环保管理
1、实施环保“网格化”管理，过程管理全部受控
明确环保“网格”划分，打破原来以行政单位为依据的划分方式，按照流程划分（如：转炉从烟尘产生到烟囱排放），期间涉及的所有单位划分成一个“网格”，以“网格”为单位开展工作和效果验证、绩效评价。
2、完善环保绩效评价细则，建立环保激励约束机制
完善环保绩效评价管理办法和细则，实施PDCA闭环管理。下发《改善提案管理办法》，规范现场改善流程管理，激励一线岗位职工和机关岗位参与，经过专业主管科室把关，产生有效改善提案2688项，其中涉及环境的有463项。
下发了《强化科长、作业长履职的管理办法》，将违反环保的八项规定列入科长、作业长处分、降职的项目，增强各层级管理人员对环保的重视程度；下发了《环保现场管理办法》，严肃检查及考核，对未按期整改的不符合项目启动按日计罚。
3、实施环境风险源点辨识和管控，环境风险管控由整改向预防转变
在获取、转化法律法规、国家（行业）标准和上级其他要求的同时，组织职能科室和作业区同步更新环境因素辨识表，并开展培训和效果验证，每季度更新后统一发布。
每月对环境风险源点管控情况进行检查和评价，重点是涉及人员的能力和意识、环保作业文件适用情况、现场设备设施达标情况、各单位自主管理及绩效情况等，形成评审 告，对各单位环境风险源管控情况提出专业指导意见并督导落实。
（三）加大资金投入，强化环保治理，实现超低排放
坚持“生产为环保让路”理念，坚决落实上级环保政策要求，以打造“百年钢、城市花园钢铁企业”为目标，不断加大环保投入，全力打造唐山市新的绿色制造样板工厂。两年来7公司投资约14亿元进行环保及厂容治理。
1、开展颗粒物深度治理项目，完善和优化除尘设施，为降低排放数值奠定坚实基础
项目主要对一期1#、2#转运除尘器、高炉槽下返矿、高炉修包坑除尘、炉顶卸料除尘以及3#精炼除尘等除尘系统实施改造，并对露天皮带走廊、转运站、1-4#高炉矿槽、132成品仓等露天区进行全封闭，减少粉尘排放。项目总投资3378.55万元，对厂区内的环保设备进行改造或完善，项目实施后，预计减少颗粒物排放320吨/年。
2、建设贮仓、筒仓及封闭运输系统，以行业领先水平实施铁前物流运输及物料储存管理
河北省钢铁工业大气污染物排放标准要求对露天储料场采取防风抑尘措施。唐山市政府（唐政函【电2013】172文），要求城市建成区内钢铁企业所有原料全部建设封闭料棚或筒仓储存。目前焦炭及白煤堆场扬尘对厂区职工及附近居民生活环境造成严重污染。为消除扬尘对唐山环境的不利影响，减少物料损耗并降低对周围环境污染的影响，拟对原料场及白煤堆场进行封闭改造。本项目的建设，将进一步减少物料储存、装卸过程中烟粉尘等污染物的排放，可使公司外排的废气得到稳定、彻底的净化治理，使周围环境得以改善，对于保障附近居民和工人身体健康是很有必要的。
项目主要对公司的焦炭及含铁料贮藏除尘系统进行优化改造，主要包括：一列球团、块矿和烧结共用的铁矿粉火车受料槽，18个焦炭筒仓，每个容积4123m3；20个矿石筒仓（其中落地烧结矿10个仓、球团矿4个仓、高炉块矿6个仓），每个容积2148m3；卸胶槽15个，1座570m2筛分室，1座9651m2封闭厂房，24个转运站，同时购置安装除尘器、皮带机等设备83台套。改造完成后除尘系统年增加处理能力2528064万m3。建成后约可实现粉尘减排量980吨。
本项目实施完成后可大大减少料场的颗粒物的排放量，进一步净化空气质量，提高当地及周边地区空气环境质量及综合环境质量。本项目的建设符合唐山市的总体减排要求，符合大气污染防治“十二五”规划，符合国家政策，是一项利国利民的措施，具有良好的环境效益和社会效益，项目建成后将大幅提高公司环保水平。
3、新建煤棚和全封闭料场，减少物料倒运过程扬尘
自2016年1月至2017年12月本项目投资18961万元，分为两个子项目：1）新建封闭式原料场两个，封闭面积15859m2；2）建设干煤棚5700m2用于储存喷吹煤及给烧结供应白煤，实现了年减排粉尘约1078吨。可使公司外排的废气得到稳定、彻底的净化治理，使周围环境得以改善，对于保障附近居民和工人身体健康是很有必要的。
4、燃气锅炉、烧结机烟气脱硫脱硝改造，达到超低排放限值标准
由于燃气锅炉生产过程中产生含粉尘、SO2、NOx等有害物质，对环境造成污染。公司现有2台130t/h锅炉，根据《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011中特别排放限值的要求，新上了锅炉脱硫脱硝设施，二台锅炉的排放烟气共用一套烟气净化系统，新建锅炉烟气净化系统采用罗氏一体化脱硫脱硝工艺，烟气自现有引风机后的烟道引出，进入脱硫脱硝烟气净化系统，经净化后通过2台增压风机引入至原烟囱达标排放。
拆除烧结机原有湿法脱硫系统，新建循环流化床脱硫+低温SCR脱硝设施及附属设施。项目已经建成，实施后氮氧化物达到排放最新排放要求，年可减少氮氧化物排放量986.55t，年减少颗粒物排放量41.38t。
（四）实施能源结构调整、全过程可视化控制，提升资源能源利用效率
公司根据实际情况，围绕公司生产经营，建立与公司生产相适应的能源管理理念，以结构节能调整为契机，按照总体规划、分部实施的原则制定科学合理的能源管控方案，运用系统分析、过程管理、能源信息系统等管理方法，以健全能源管理工作体系为保障，引用先进适用的节能技术和信息化技术，以相应管理制度和考核评价为支撑，全员参与能源管理工作，初步实现了能源科学管控的目标。调整能源结构、能源消耗全过程可视化，就是合理地配置和利用能源，使其在实现预期目标过程中，耗费的资源最少，获得的收益最大，一般是在技术方面加以改进和革新，利用新技术改进产品设计，改进工艺以及采取新材料、新设备等；或是通过生产组织和计划的改进与创新，即进行统筹安排，收到事半功倍的效果。生产工艺过程充分利用余能使加工过程能耗量最小，各工序应通过优化参数、加强监测调控、改进产品加工方法来降低能耗。全过程监控用能状况，保证用能设备在最佳工况下运行，来提高能源资源的利用效率。
1、依托信息化建立能源计量网
应用信息化技术建立能源计量网管控系统。公司投资300万元对氧、氮、氩、压缩空气、水等关键能源介质进行二次改造，具备以监视功能为主且对电力、煤气、蒸汽、水、氧气等动力能源介质的平衡调度的功能。能源计量网实现了能源计量数据的及时、准确，能够完整准确地反应单品种能耗，同时通过动力能源介质在线管理和调整，满足工艺系统节能要求，同时提高故障监测及分析处理效率。对能源计量采集系统进行优化，确保了能源结算数据的准确性，同时为生产单位实时能耗分析提供了有力的数据支撑。
2、用“按需供应”法挖掘节能空间
用“按需供应”法挖掘节能空间。在保障生产循环水需求量的基础上，进行水泵节能改造。生产中水泵主要是为生产设备提供循环冷却水的，通过水泵额定供应量、实际运行工况及现场工况需求进行分析，水泵供应量大于实际工况需求，水泵效率低、水泵能耗较高。根据实际需求情况分析，对三期炼钢连铸浊环水泵、结晶器供水泵、设备供水泵、转炉中压供水泵、 1580净环供水泵、1580浊环低压供水泵进行水泵节能改造，即在满足工艺需求的基础上降低水泵电机用电量，节能降耗。
3、围绕二次能源利用进行挖潜
在资源二次利用方面，不锈钢公司对烧结机、高炉、转炉等主体生产设施均配备了相应的循环利用设施。其中，TRT余压发电机组、蒸汽饱和发电机组和煤气发电机组年可实现自发电2.8亿千瓦时，二次能源利用量相当于3.4万吨标准煤。今年以来，企业大力推进高废钢比冶炼工艺，通过提升可循环利用的废钢的使用量，减少铁前工序的原燃料消耗和污染物排放。今年8月份，企业转炉吨钢铁水消耗完成798.9Kg，废钢使用量超过20%。
（五）依靠技术进步和科技创新，提升生产效率，节能减排效果明显
坚持将科技创新作为企业持续发展的源动力，借助信息化平台不断加大技术升级和工艺改造投入力度，不断探索钢铁企业智能化制造新思路。公司在技术升级和工艺改造等方面的研发投入连续5年占主营业务收入的4%以上；仅今年前8个月，公司已累计投入研发改造资金2.8亿元。
1、自动化炼钢技术的应用，生产效率大幅度提升
国内外首家将红外检测技术用于烟气分析系统，并集成了铁水碳的快速精准检验、变枪变压供氧、新型双渣及转炉终点后搅等关键技术，首创了基于红外检测的100吨转炉烟气分析自动化炼钢系统，与质谱仪烟气分析技术相比投资小、维护费用低。实现了终点碳温双命中率≥90%（[C]±0.012%，T±12℃），全炉役出钢碳氧积≤0.0025。自动化炼钢项目实施以后，转炉直接出钢比例达到90%以上，对于经LF精炼的钢种，转炉温度损失减少20℃，节约电能消耗5kwh/t；冶炼周期缩短5分钟，节省氩气消耗0.4m3/t；降低终点氧位从而降低铝耗0.2kg/t；自动化炼钢可将补吹比例降低到3%以下的最好水平，从而减少过氧化产生的烟尘量。
在炼钢工序，基于自动化炼钢工艺开发了标准补吹模型、动态脱磷造渣模型和高低温切换模型，进一步提升了钢水冶炼效率，为科学提升废钢使用量创造了有利条件。在轧钢工序，自主完成了加热炉自动出钢工艺控制模型，完善了产线速控及顺控模型和精轧设定及控制模型。轧钢轧制控制时序优化项目打破了轧钢生产线轧制控制核心程序一直由外方垄断的技术封锁，使中方人员具备了自主优化能力；加热炉自动出钢工艺是完全依托企业自有技术力量开发的国内首创技术，能够在多品种、多规格条件下使加热炉始终保持高效、稳定的生产节奏和加热控制能力。
2、真空浸渍电极在LF精炼炉应用，降低电极消耗
在节能减排加快发展低碳经济的形势下，我公司在2018年5月份开始使用真空浸渍电极并成功应用在3座LF精炼炉，效果明显，电极消耗由之前的0.32kg/吨钢降低至目前的0.26kg/吨钢。按照目前我公司年产300万吨钢计算，每年可节省180吨电极消耗。众所周知，石墨电极是一项高能耗产品，据有关资料介绍，生产每吨电极综合电耗5000度，这就意味着我公司采用真空浸渍电极后，每年可节约90万度电，为实现社会节能减排，低碳经济的发展做出了显著贡献。
3、结晶器在线调宽的应用，提高铸坯收得率，降低成本
为适应汽车钢品种多、规格多、批量小等特点，拓宽连铸在线调宽技术，可以在生产过程中进行调宽处理，无需拉下处理，减少部分头、尾铸坯损耗，提高连铸的收得率；铸坯尺寸选择的自由度增加。可连续浇铸相近似的钢水而不用停机处理。
结晶器在线调宽技术的拓展应用，减少了中间包投入个数以及耐材使用量，同时减少煤气烘烤，降低二氧化碳排放。
4、陶瓷杯口辐射技术在加热炉的应用，降低煤气消耗
陶瓷杯口辐射技术在加热炉的应用，节能效果明显。1#1580加热炉内部增设陶瓷杯口辐射技术，通过在高温加热炉（炉顶和侧墙的内表面）内部设置热辐射体，提高炉衬的热辐射发射率；提高炉体的表面积，增加热辐射的发射面积；以及改变炉膛内热辐射传播方向，使高温光波直接反射至被加热工件，从而提高加热炉的热效率，降低煤气消耗，节能率达到10%。
公司上下秉承“极度求真、极度开放”的理念，紧紧围绕“效率提升、指标优化、成本降低、质量改善”，持续“聚焦改善、解放思想”，钢、轧系统模型优化工作迅速实现突破。陆续完成了转炉炉渣成分控制模型优化和普钢产品“转炉直上、两包转”的生产工艺流程再造，大幅降低原辅料、耐材和动力介质消耗，减少了炼钢工序的过程温度损失，为进一步提升废钢利用率、降低炼钢工序成本夯实了基础
（六）设备功能优化、升级改造，节能减排工作再挖潜
1、加热炉煤气换向吹扫改造成功，减少煤气浪费效果明显
实施了1580轧线加热炉煤气换向吹扫改造，避免了煤气浪费及排放污染。4公司现有两座蓄热式步进加热炉，使用高炉煤气作为燃料，由于蓄热式加热炉使用工艺特点，必须有换向系统才能正常使用，而换向时由换向阀至烧嘴喷口管路的煤气无法进入炉内，残存煤气在换向至排烟侧时随排烟管道进行直接排放大气，造成CO的直接排放。
为了解决燃烧向排烟切换时，三通阀后管道内的煤气则被抽到烟气管道内，在三通阀换向（即三通阀的煤气阀板切断）后，采用一种中介气体将三通阀和烧嘴之间的公共管道内的煤气吹到炉内进行燃烧，这样再换向时，公共管道内存在的就是这种中介气体。然后换向阀的煤烟阀板打开，进行正常的排烟工作。这样就不会有煤气被吸入到烟气管道内了，避免了煤气浪费以及排放污染。
2、转炉散状料自动上料改造成功
转炉散状料实现自动上料。通过完善皮带监控连锁功能，增加低速检测；实现小车准确定位，使用DP通讯的激光测距仪；实现料位计安装到小车上，高效低投入实现料仓料位测量；增加漏料、料流检测装置，防止混料。恢复皮带称，实现上料量的计量；增加布料小车电视监控，实现远程操作；增加画面设备状态显示、上料料流动态显示、上料量月、日累计，单批次上料记录。提高自动化效率，节省操作人员；自动上料可视化，防止混料；现场没有人员操作，通廊可以完全封闭，避免了粉尘无组织外排现象。
3、除尘风机实现“恒压变速”
通过集中整改，实现了各产尘点除尘管路上的阀门与生产设备联动控制，设置程序，除尘阀门随主体的启停或现场需求自动启停或调整开度，除尘风机根据进口负压变化（即现场的风量需求）自动调整转速。“恒压变速”就是风机转速自动调整保证入口压力不变，从而保证现场风量需求。不但杜绝了风量的浪费现象，现场收尘效果改善明显，同时除尘风机电耗降低了3kwh/t钢。
（七）利用内部资源为城市提供绿色服务
经济、社会、环境效益均显著的节能环保项目，适合公司的实际情况，从实现能源梯级利用的高效性和经济性角度分析，高炉冲渣水供暖不需要消耗一次能源，不产生额外的废气、废渣、粉尘和其他有害气体。公司牺牲自己利益，承担供暖任务，受到了政府和市民的一致好评。
（八）进行产品结构调整，生产高效、绿色产品
三、在环保管理提升、绿色转型方面取得的效果
（一）厂区环境质量大幅度改善，资源能源消耗降低，提高了产品的市场竞争力
通过强化环保治理，实现超低排放以后，主要污染物排放大幅度减少，达到国内先进水平。与2014年相比，吨钢颗粒物排放量由1.4kg降低至0.48kg，吨钢二氧化硫排放量由1.82kg降低至0.16kg，不但符合超低排放限值要求，多数指标还大大优于新的标准。通过清洁生产，提高了产品参与国际市场竞争的能力。
通过节能技术的应用和有效的能源管理，公司的能源消耗指标稳步提高，目前，吨钢综合能耗下降到550千克标准煤，达到国内用行业先进的水平。不仅增强了不锈钢公司的核心竞争力，更为公司的科技输出、技术“走出去”积累了经验和实力，为传统钢铁企业实现绿色转型开辟了一条新的路径。
（二）达到超低排放限值要求，切实履行了社会环境义务
公司环境质量的改善，保证了唐山市环境质量。通过深度减排工作的开展，烧结机及热电锅炉增上脱硫脱硝设施后，达到颗粒物≤10mg/m3、SO2≤35mg/m3、NOx≤50mg/m3超低排放限值的要求。
公司厂区门口建立电子信息公示屏，重点设备启停情况及排污数值向社会公开，排污口在线监控系统跟环保局联网，接受社会和政府的监督，切实履行社会环境义务。
