Потенциал России 0,39 тСО2/т цемента, что в 2 раза выше, чем в мире в целом. Следующие вслед за Россией Канада, США, Китай, Корея и Бразилия имеют потенциалы равные 0,25 – 0,19 тСО2/т. Япония может сэкономить только 0,06 тСО2/т, а развитые европейские страны 0,09 тСО2/т.
Возможности России в основном делятся на 2 основные части: больше всего даст переход на «сухую» технологию и связанная с этим экономия топлива – 10 млн. т СО2/год. Экономия электричества может добавить еще 1,5 млн. т СО2/год. Вторая большая часть – замена клинкера доменным шлаком и выпуск современных «смесовых» сортов цемента – 8,5 млн. т СО2/год. Использование альтернативного топлива, в частности, отходов (отработанных шин и битумных покрытий, древесных отходов и т. п.) может снизить выбросы на 3 млн. т СО2/год.
А.2 Черная металлургия
В 2007 г. производство стали в мире превысило 1250 млн. т. Выбросы СО2 могут быть оценены как на основании общего энергопотребления отрасли равного 23ЭДж (или примерно 800 млн. т у. т.). Это дает выброс СО2 порядка 1,5 - 2 млрд. т или 3-4% от глобальных выбросов всех парниковых газов от всех антропогенных источников, включая сведение лесов и потери почвенного углерода. Тем самым, средний удельный выброс равен примерно 1,2 - 1,7 тСО2/т стали. Более точный расчет сделать очень сложно, так как в разных случаях в выбросы включаются, или не включаются такие этапы производства как добыча и обогащение руды, агломерация и производство кокса.
Оценки возможного внедрения лучших технологий в мире в целом показывают, что можно снизить энергопотребление примерно на 20% и выбросы на 340 млн. т СО2. Китай обладает наибольшим потенциалом в абсолютных единицах, однако, это во многом результат больших объемов производства в этой стране. Удельное снижение выбросов может быть больше всего на Украине - 0,70 тСО2/т. Затем идут Индия, Бразилия и Китай. Потенциал России 0,35 тСО2/т или в 2 раза ниже, чем у Украины. Потенциал в развитых странах Европы и в США примерно одинаков и 2 раза ниже, чем у России, а в Южной Корее и Японии в 4-5 раз ниже, чем у России.
Потенциал снижения выбросов СО2 при производстве стали
(от уровня и при объемах производства 2005 г.)[24]
|
В абсолютных цифрах возможности России оцениваются в 30 млн. т СО2 в год, что составляет около 1,5% всех выбросов парниковых газов в нашей стране. Более 15 млн. т СО2/г снижения выбросов связано с утилизацией доменного газа. Модернизация доменного производства и повышение эффективности управления доменным процессом может дать 6 млн. т СО2/г. Такой же эффект даст переход с мартеновского производства на кислородно-конверторные печи.
По энергоэффективности лучше всего электродуговая плавка (EAF) из металлолома или же из железа прямого восстановления. Тогда расход энергии может быть в 3 раза меньше, чем при наиболее распространенном использовании кислородных конверторов и чугуна из рудного сырья. Процессы выплавки стали по схеме «доменная печь – кислородно-конверторная печь» (BF-BOF) и схеме «железо прямого восстановления – электродуговая печь» (DRI-EAF) являются более энергоемкими, чем переработка металлолома, так как восстановление железной руды требует около 6,6 ГДж химической энергии на тонну железа (при использовании красного железняка – самой богатой руды с точки зрения выхода конечной продукции) и эта энергия не нужна при переработке стального металлолома. Однако переработка металлолома ограничена его наличием, которое определяется масштабами потребления стали в прошлом и скоростью возвращения металла в оборот. Количество стали, которое «запасено» в зданиях, оборудовании, автомобилях и других товарах, больше среднегодового производства стали в десять раз, и объем «запасенного» металла постоянно увеличивается. Поэтому переработка металлолома может покрывать только часть общего производства стали. Также при производстве стали важно наличие руды пригодной для получения недорогого железа прямого восстановления.
В целом, в отрасли сформировалось понимание важности снижения энергетических потерь при коксовании и при агломерации руды, поэтому были предприняты усилия по развитию альтернативных производственных процессов, которые исключили бы энергозатратные фазы производства. К новым технологиям относятся:
- Инжекция угольной пыли в доменную печь в качестве заменителя кокса. Новая конфигурация печей, позволяющая использовать уголь вместо кокса (процесс COREX). Новая конфигурация печей, позволяющая использовать угольную и рудную мелочь (FINEX и циклонный конвертер).
Фактическое потребление энергии и практически достижимый минимум в основных процессах выплавки чугуна и стали
Продукт/процесс | Фактическое потребление | Практически достижимый минимум энергопотребления | Фактические выбросы | Практически достижимый минимум выбросов СО2 (т/т) | Потенциал снижения |
Жидкий передельный чугун (5% С) | 13 - 14 | 10,4 | 1,45 – 1,56 | 1,16 | 20-26 |
Жидкая сталь (процесс EAF) | 2,1 – 2,4 | 1,6 | 0,36 – 0,42 | 0,28 | 24 - 33 |
Полосовое железо горячей прокатки | 2,0 – 2,4 | 0,9 | 0,11 – 0,13 | 0,05 | 55 - 62 |
Полосовое железо холодной прокатки | 1,0 – 1,4 | 0,02 | 0,17 – 0,24 | 0 | 98 |
Потребление угля и кокса в доменных печах в разных странах сильно различается, оно зависит от размера печи и от доли инжектируемой угольной пыли.
Даже в пределах одной категории доменных печей существуют значительные различия в энергоэффективности, в зависимости от качества руды и производительности печи. Для доменных мини-печей увеличение содержания железа в руде от 50% до 55% снижает потребление топлива с 750 до 600 кг на тонну горячего металла (Tonne Hot Metal – THM), то есть на 20%. Увеличение ежедневной производительности доменной печи с 1 до 1,5 т/м3 снижает расход топлива с 750 до 600 кг/THM. Качество железной руды и угля также влияет на энергопотребление. При достаточно строгом сопоставлении, различия в качестве могут привести к изменению энергоэффективности до 20% величины.
Инжекция угольной пыли является достаточно широко применяемой технологией. Она является финансово привлекательной, так как позволяет заменить кокс. Она приводит также к значительной экономии энергии, так как одна единица энергии кокса заменяется одной единицей энергии угля. На опыте было показано, что уголь может заменить половину кокса в доменных печах. Полагая, что уголь и кокс имеют одинаковую внутреннюю энергию, что половина кокса заменяется углем и что энергия, использующаяся при производстве кокса, равна 8 ГДж на тонну кокса, можно получить экономию за счет инжекции угля до 1 ЭДж в год, а снижение выбросов СО2 в размере 100 млн. т/год.
Перспективы внедрения технологии инжекции угля
Инжекция угля | 2003-2015 | 2015-2030 | 2030-2050 |
Стадия технологии | Коммерческая | Коммерческая | Коммерческая |
Инвестиции (долл./т) | 50-55 | 50 | 50 |
Экономия энергии (%) | 5 | 7 | 10 |
Снижение выбросов СО2 (млрд. т/год) | 0 – 0,05 | 0,05 – 0,1 | 0,1 – 0,2 |
Для замены кокса и угля в доменных печах могут также использоваться пластиковые отходы. Технология была разработана и применена в Германии и Японии. Пластиковые отходы могут также добавляться в коксовальную печь; эта технология впервые внедрена в Японии. В целом на нужды японской черной металлургии идет около 0,4 млн. т пластиковых отходов в год, что примерно соответствует 20 ПДж в год (примерно 0,7 млн. т у. т.).
Применению пластиковых отходов в качестве топлива в металлургии противостоит целый ряд довольно серьезных препятствий. Есть необходимость контролировать содержание поливинилхлорида, так как законодательство некоторых стран, жестко регулирует использование отходов в качестве топлива. Есть необходимость получения разрешительной документации от экологов на использование отходов в качестве топлива. Нужны инвестиции, необходимые для реконструкции системы подачи топлива в доменной печи.
Перспективы внедрения технологии применения пластиковых отходов
Ввод пластиковых отходов | 2003-2015 | 2015-2030 | 2030-2050 |
Стадия технологии | Демонстрационная | Коммерческая | Коммерческая |
Инвестиции (долл./т) | 60-70 | 60 | 55 |
Экономия энергии (%) | 50 | 75 | 90 |
Снижение выбросов СО2 (млрд. т/год) | 0 – 0,02 | 0 – 0,03 | 0,03 – 0,1 |
Снижение выбросов СО2 от использования пластиковых отходов зависит от локализации выбросов, а экономия энергии – от энергоемкости пластика. Сжигание пластиковых отходов сокращает выбросы СО2, заменяя выбросы от ископаемого топлива, хотя углекислый газ все равно попадает в атмосферу – в большинстве случаев, в частности, в Японии отходы просто сжигаются на мусорных заводах. При использовании пластиковых отходов в доменных печах происходит экономия энергии в отличие от привычного использования по схеме вывоз – сжигание. Возможности технологии ограничены доступностью пластиковых отходов и «претензиями» на иное их использование – переработку и сжигание.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
