产业与环境
INDUSTRY AND ENVIRONMENT
1999年　第21卷　第1-2期　Vol.21 No.1-2 1999



BHP新西兰钢材公司削减CO2排放的志愿协议
Steve Holehouse
Manager Process Engineering and Environment,BHP New Zealand Steel, Private Bag 92121,Auckland,New Zealand
　　1994年7月，环境部长代表新西兰政府宣布了要实施的一揽子措施，以确保该国能兑现它对它在1993年批准的《气候变化框架公约》(FCCC)的承诺.与钢铁制造等能源密集型工业特别有关的是开展关于CO2削减的志愿协议的建议.1995年2月，公布了建立与报道志愿协议的技术指导准则.这些是一个政府牵头的工作组的结果，该组包括工业界和部门代表以及能效与节能局及其它政府部委的工作人员.1995年9月，BHP新西兰钢材公司总经理和8家其它公司的首席执行官以及代表新西兰主要工业部门的行业团体，与能源部签署了它们的志愿协议.BHP新西兰钢材公司的协议代表一种要采取行动来限制其CO2排放的高层次公开与志愿承诺.

新西兰志愿协议的内容
　　概要地说，志愿协议就是要描述公司或部门边界，确认一个基准年，以绝对量或每单位产出量概述到2000年要实现的CO2排放量削减，和确认每年要报告什么信息，以便跟踪进展.
　　对于BHP新西兰钢材公司及其它有机会利用废物发电的公司，采取了一种跨边界思路，以便能把发电行业中其它地方发生的CO2排放量削减记入贷方.对于新西兰钢材公司来说这是非常重要的，因为增加来自我们的煤基直接还原工艺废气的发电量不会减少我们的CO2实际现场排放量，但会减少新西兰其它地方一座燃煤或燃气电站的发电量，从而减少其CO2排放量.
　　新西兰发电系统有一大部分为水力发电，还有一个较小部分为热力发电.1990年，新西兰电力的平均CO2排放因子是140t CO2／GWh，但热力发电部分的排放因子是624t CO2／GWh.一般来说，新西兰的电力需求变化全部由热电站满足.因此，人们同意，志愿协议中基准年1990年电力排放量要以平均CO2因子来计算，但1990年以后电力的增减全部以边际排放率624t CO2／GWh来计算.为了鼓励增加废物发电量或通过能效措施减少电力使用量，这种方法论至关重要.

BHP新西兰钢材公司经营要点
　　如工艺图(图1)所示，新西兰钢材公司的制铁是一种独特的和革新性的直接还原工艺，能把当地的黑铁砂(钛磁铁矿，含铁58%)和次烟煤转化成铁水.从此往后(钒渣提取后)，用来炼钢、浇铸板坯和轧制扁平产品的工艺是较常用的.近年来，加进KOBM转炉的废旧钢铁添加百分率已经显著增加.板坯产量典型地是每年65-70万吨.
　　熔炉渣用风冷却，并破碎成一系列副产品.由于是采用低硫和低灰分煤的低温直接还原工艺，并将废气流充分燃烧用于发电，因而，NOX、SOX和复杂烃类的排放可忽略不计.窑炉尾气中的能量是提高该工艺能源效率的单一最大机会.

志愿协议概要
　　该公司是新西兰最大的工业二氧化碳排放者之一.它的现场排放多达新西兰排放总量的大约6%.所排二氧化碳的大约90%来自制铁工艺中还原铁砂用的煤炭，能源费用是工厂直接费用与管理费用总和的大约30%.
　　在志愿协议中，经商定，CO2排放量要从1990年的2.705t CO2／吨板坯降低到1999／2000年的2.488t CO2／吨板坯.为了达到这个目标，新西兰钢材公司着手开展下列活动：
　　◆实施窑炉废气发电项目，即一个大约投资1亿新西兰元的项目，其中，利用4座回转窑的废热通过1个1×70MW涡轮交流发电机组发电.这个项目是BHP董事局于1994年12月批准的，但须完成详细的工程与供应商报价.这个项目是我们因减少新西兰热力发电量而削减CO2排放量的基础.4台废热锅炉均于1998年1月首次向涡轮机供给蒸汽，电力产量平均为49MW.
　　◆通过使用同步制造技术和提高装置稳定性，使镀铁水平降低到3.5万吨／年.当炼钢工序不能加工来自熔炉的铁水时，便发生镀铁.之所以削减CO2排放量，是因为凝固的铁必须用电力或者氧气和焦炭才能重新熔融.近12个月来，镀铁已经达到2万吨以下.
　　◆使转窑所产生含铁材料的倾倒水平从其产量的3.1%降低到2.0%.直接还原窑的废物因在工艺中生成副产物而发生，或当转窑因下游延误或故障而停车和启动时发生.目前还无法将废物回收并使之返回工艺中.转窑废物百分率事实上是工艺产率的一个指标.它直接影响煤炭用量，从而影响每生产一吨铁的CO2排放量.
　　◆在轧机的板坯再加热炉上安装一台废热锅炉，以供应迄今为止一直由铁厂多段炉锅炉供应的现场蒸汽.这样做的效果是最大限度提高可用来发电的铁厂蒸汽量.这个装置于1996年6月投入运转.
　　◆一般小步骤能效项目，例如：
　　●改善熔炉气在公司现有废热发电流程中的使用；
　　●改善天燃气在带钢热轧机上板坯再加热炉中的使用；
　　●主要在风机和泵上使用可变速传动装置和叶轮变化；
表1　志愿协议中设定的目标和迄今为止的进展
CO2源吨CO2／吨铸板坯
199095／9696／9797／98YTD1998年
1月1999／2000
志愿协议目标
异地排放输入
电力0.2080.2600.2420.044-0.073-0.098
现场排放
　煤炭2.2612.1362.1952.0482.1812.358
　天燃气0.2000.1670.1800.2080.1720.162
　电极0.0140.0110.0110.0090.0090.012
　焦炭0.0090.0180.0310.0510.0360.014
　石灰石0.0050.0310.0330.0260.0240.033
　柴油0.0080.0070.0070.0060.0050.007
合计2.7052.6302.6992.3922.3542.488
YTD=当年至撰稿日



图1　炼铁与炼钢
　　●带钢热轧机上轧辊冷却与除垢优化.

削减CO2排放的进展
　　表1显示志愿协议中设定的目标和迄今为止的进展.现场工艺从炼铁直至钢产品的全部CO2排放均已列入板坯吨位.对于产品混合物或1990年以来安装的附加设备未作调整.1990历年后的报告期系指6月1日至5月31日的12个月.
　　这些数字显示，在我们的1997／1998年就已经达到了2000年目标.这主要是由于1997年7月转窑废气发电装置涡轮启动和所有4台转窑废热锅炉先后投产，它们被改造成现有装置.4个锅炉均于1998年1月首次输送蒸汽.利用1990年以后的边际变化率对异地电力部门CO2排放量的统计机制，意味着该因子为负值.
　　就煤炭使用量而言，也已经做出了重大贡献.2000年目标事实上考虑到煤炭排放量会增加，因为设想有工艺变化.1990年，在熔炉中添加了商业性烧制的石灰来控制渣的化学性质，但逐渐发现更有效而经济的是通过传递带把石灰石加进窑中.起初，这需要额外的煤炭作为焙烧燃料，但在料堆上使石灰石与煤炭掺合加之使铁砂的铁含量提高1%的试验，证实可以削减额外煤炭的用量.
　　1998年，由于需要燃气或支撑燃烧器来确保燃烧稳定性的新窑锅炉的升温，天然气使用量一直是高的.因此，天然气的总CO2因子将难以达到，尽管板坯再加热炉及其它厂区用户做出了良好的努力.
　　由于废旧钢铁添加率增加，焦炭用量将比预期的高.1998年焦炭用量尤其高，因为当在为期10周的一段时间内板坏生产靠高比例使用废旧钢铁来维持时对熔炉进行了重大换衬.然而，提高废旧钢铁进料率降低了CO2总排放量.
　　迄今为止的进展表明，1995年设定的目标事实上将能被超过.这些项目不仅削减了新西兰的温室气体排放量，而且也节省了异地的天然气和煤炭资源，并减少了与其使用相联系的很多其它环境影响.这些项目也已经改善了我们的生产成本.这家钢厂目前能自给自足的电力多达60%.

结　语
　　BHP新西兰钢材公司已经证实，通过名符其实的志愿承诺来削减温室气体排放的思路是可行的.连同BHP在世界各地的所有其它经营一起，BHP新西兰钢材公司仍然承诺要研究和实施经济上可行的机会，以通过能源效率改善和更好地利用资源来削减其所有工艺和活动的温室气体排放量.BHP公司已经实现了降低在其大多数澳大利亚经营活动中每单位产量的温室气体排放量.
　　例如，在澳大利亚温室挑战计划之下BHP公司项目的净影响，估计到2000年为每年大约800万吨(CO2当量)全部温室气体排放量.这一削减量将是以30亿澳元的总投资开展约40个项目的结果.
　　BHP公司相信，志愿协议优于强制性控制.志愿协议提供了鼓励措施来评议削减所有温室气体和不断提高其工艺效率的经济上可行措施.
