01
前言
JFE集團以通過推進(jìn)與環(huán)境和諧的業(yè)務(wù)活動，建設(shè)富裕社會為目標(biāo)。其中，將氣候變化問題作為重要的經(jīng)營課題，推進(jìn)減少鋼鐵業(yè)務(wù)的CO2排放量以及擴大對社會整體CO2減排的貢獻(xiàn)。鋼鐵業(yè)務(wù)制定了實現(xiàn)2050年碳中和的路線圖，設(shè)定了短期、中期、長期的目標(biāo)，推進(jìn)了減排CO2的措施。另外，作為環(huán)境方針，提出在所有業(yè)務(wù)活動中通過降低環(huán)境負(fù)荷、節(jié)約資源以及開展節(jié)能項目助力碳減排等，作為持續(xù)的業(yè)務(wù)活動，致力于環(huán)境保護、資源與能源的有效利用。
本文將介紹與制鐵所能源設(shè)備的效率和熱回收等能源有效利用相關(guān)設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用實例，以及JFE集團一體化構(gòu)建的環(huán)境管理體制，致力于環(huán)境保護、資源有效利用等環(huán)境技術(shù)。此外，還將介紹最近利用IT/DS技術(shù)提高環(huán)境和能源管理水平的案例和技術(shù)。
02
日本鋼鐵行業(yè)為防止全球變暖的舉措
為實現(xiàn)碳中和這一目標(biāo)，日本鋼鐵行業(yè)于2021年2月決定將之前的自愿活動“低碳社會實行計劃”修改為“碳中和行動計劃”，并修改了第二階段目標(biāo)（2030年度目標(biāo)）。該計劃主要包括以下四方面。
1）節(jié)能工藝。通過引入可利用的最佳技術(shù)促進(jìn)節(jié)能；利用廢塑料；應(yīng)用目前正在開發(fā)（預(yù)計在2030年左右投入實際生產(chǎn)）的創(chuàng)新技術(shù)；以及利用其他有助于減少CO2排放量的原料和燃料，使得2030年能源產(chǎn)生的CO2排放量（總量）與2013年相比減少30%。
2）節(jié)能產(chǎn)品。通過向國內(nèi)外供應(yīng)高性能鋼材，為在社會上作為最終產(chǎn)品使用階段的CO2減排作出貢獻(xiàn)。對于評價定量減排貢獻(xiàn)的汽車用鋼板、取向電工鋼板、船舶用厚板、鍋爐用鋼管、不銹鋼鋼板5個品種的鋼材，估計截至2030年的CO2減排潛力約為4200萬噸。
3）節(jié)能解決方案。通過向全球鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)讓并推廣日本鋼鐵行業(yè)的優(yōu)秀節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，助力全球CO2減排。估計截至2030年日本助力的CO2減排潛力約為8000萬噸。
4）創(chuàng)新技術(shù)開發(fā)。作為COURSE50項目的一部分，自2008年以來日本一直致力于氫還原煉鐵與CO2分離與回收技術(shù)的開發(fā)。這些都是受NEDO的委托，各鋼鐵公司參與策劃并實施的。另外，作為面向2050年實現(xiàn)碳中和的創(chuàng)新技術(shù)開發(fā)，轉(zhuǎn)移至綠色創(chuàng)新基金項目并繼續(xù)推進(jìn)，主要圍繞下述四項技術(shù)進(jìn)行開發(fā)：①開發(fā)利用廠內(nèi)氫氣的氫還原技術(shù)等；②開發(fā)利用外部氫氣和高爐廢氣中含有的CO2的低碳技術(shù)等；③開發(fā)氫氣直接還原技術(shù)；④開發(fā)利用直接還原鐵的電爐雜質(zhì)去除技術(shù)。
日本鐵鋼連盟在2023年2月召開的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)審議會的鋼鐵工作報告中，發(fā)布以上述這些舉措為主的日本鋼鐵行業(yè)所設(shè)想的CO2減排效果。表1對此進(jìn)行了概述。
03
節(jié)能與CO2減排行動
日本鋼鐵行業(yè)能源效率持續(xù)保持在較高水平，主要歸功于節(jié)能技術(shù)的高普及率、各公司為實現(xiàn)“碳中和行動計劃”而采取的措施，以及行業(yè)內(nèi)的信息共享與友好競爭。
3.1 節(jié)能與CO2減排行動
為了實現(xiàn)碳中和，一方面致力于煉鐵工藝本身的創(chuàng)新技術(shù)開發(fā)，另一方面，一直進(jìn)行的節(jié)能工作以及支持該技術(shù)的技術(shù)開發(fā)也變得越來越重要。
聯(lián)合鋼鐵廠通過以煉鐵和煉鋼工藝為中心的副產(chǎn)能源產(chǎn)生源的工序、通過消耗副產(chǎn)能源進(jìn)行鋼板軋制和表面處理的工序，以及取得火力發(fā)電廠和制氧廠的能源供需平衡，努力減少生產(chǎn)工序的總能耗，“鋼鐵廠運營戰(zhàn)略模型的開發(fā)”是在制定其運用計劃階段的有效項目。另外，“鋼鐵廠電力設(shè)施向數(shù)智化維護的過渡”是為了避免鋼鐵廠出現(xiàn)大規(guī)模故障，但通過保持上述工序間平衡的最佳穩(wěn)定作業(yè)，具有降低總能耗的效果，因此也可以被認(rèn)為是有助于節(jié)能的項目。
另外，在提高能源利用效率方面，提高燃料燃燒技術(shù)也很有效。例如，一種以提高加熱效率為目的的燃燒技術(shù)，以及在抑制廢氣環(huán)境負(fù)荷物質(zhì)的燃燒技術(shù)中結(jié)合先進(jìn)的廢熱回收的技術(shù)。此外，針對停電等異常情況發(fā)生時不得不燃燒放散的副產(chǎn)氣體，還有為了減少煤煙發(fā)生等環(huán)境負(fù)荷而開發(fā)的燃燒技術(shù)。
從加強廢熱回收的角度來看，還有利用熱電發(fā)電元件的技術(shù)。下面將介紹在煉鋼工序澆鑄板坯時有效利用散失的熱量的技術(shù)，以及利用焦?fàn)t爐體散失的熱量為測量設(shè)備供電的技術(shù)。
3.2 IT/DS技術(shù)的利用
JFE集團將多年積累的數(shù)據(jù)、訣竅和技術(shù)與DX融合，大大提高了生產(chǎn)率，促進(jìn)了成本的降低，并加強了設(shè)備檢查和監(jiān)測。
IT/DS利用技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，但在能源領(lǐng)域，除了上文提到的“鋼鐵廠運營戰(zhàn)略模型的開發(fā)”和“鋼鐵廠電力設(shè)施向數(shù)智化維護的過渡”之外，還有“鋼鐵廠燃料、電力和蒸汽供需指導(dǎo)系統(tǒng)”的開發(fā)及其實際應(yīng)用。該系統(tǒng)的指導(dǎo)功能使年輕員工也能夠優(yōu)化內(nèi)部能源利用，這在過去很大程度上依靠老員工的經(jīng)驗和直覺。在環(huán)境領(lǐng)域，還引入了粉塵排放自動檢測、除塵器狀態(tài)監(jiān)測和無人機利用技術(shù)。
04
環(huán)境保護行動
4.1 環(huán)境政策與環(huán)境管理
JFE集團采納了上述環(huán)境政策，主要圍繞鋼鐵生產(chǎn)過程，為有效利用資源、防止空氣污染和水污染以及有效利用水資源等制定了較高的目標(biāo)，且正在努力解決這些環(huán)境問題。
在JFE鋼鐵公司，由總公司的監(jiān)查部和環(huán)境防災(zāi)/循環(huán)利用部每年對各工廠進(jìn)行一次監(jiān)查，對集團公司則結(jié)合設(shè)備保有狀況等因素，根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果進(jìn)行分組，每1-5年進(jìn)行一次監(jiān)查。此外，為提高員工的環(huán)保意識與知識，JFE鼓勵員工考取污染防控管理師資格，并對集團公司的環(huán)境管理人員進(jìn)行環(huán)境管理培訓(xùn)。
4.2 環(huán)境影響減少行動
JFE集團通過提高生產(chǎn)設(shè)施的效率、應(yīng)用環(huán)保設(shè)備，節(jié)約了能源并減少了對環(huán)境的影響。為促進(jìn)上述工作，JFE集團2022年在環(huán)保投資領(lǐng)域斥資263億日元。環(huán)保投資累計金額，如圖1所示。
4.2.1 抑制大氣污染物排放
JFE鋼鐵公司以煉鋼過程中產(chǎn)生的大氣污染物為重點，根據(jù)日本鐵鋼連盟制定的自愿行動計劃，在2022財年之前將KPI定為CSR主要課題，并每年穩(wěn)定實現(xiàn)目標(biāo)。2022財年的目標(biāo)和實際成果，如表2所示。
JFE鋼鐵公司正在硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）的主要排放源——燒結(jié)廠內(nèi)安裝脫硫和脫硝設(shè)備，同時還在加熱爐中改用低NOx燃燒器、使用低硫燃料等。SOx和NOx的實際排放量，如圖2和圖3所示。
此外，JFE鋼鐵公司還通過加強廠區(qū)清潔、在原料堆場安裝灑水設(shè)施和擋風(fēng)圍墻、增強除塵器能力等措施，積極抑制粉塵擴散。
4.2.2 減少對水體環(huán)境的影響
在鋼鐵生產(chǎn)過程中冷卻、清洗產(chǎn)品和設(shè)備需要使用大量淡水，因此水資源的有效利用是一個重要課題。煉鋼廠將用過的水進(jìn)行凈化，最大程度地循環(huán)利用，并為減少用水量搭建了循環(huán)系統(tǒng)。JFE鋼鐵公司在日本的七個生產(chǎn)基地都制定了水資源管理計劃，并將水的循環(huán)利用率的目標(biāo)設(shè)定為90%以上，維持了較高的循環(huán)利用率。2022年的工業(yè)用水循環(huán)利用率為93.2%。工業(yè)用水接收量和循環(huán)利用率的變化趨勢如圖4所示。此外， 將煉鐵生產(chǎn)中使用的水排入公共水域前會進(jìn)行徹底的凈化處理。為了達(dá)到與地區(qū)管理部門商定的標(biāo)準(zhǔn)（比《水質(zhì)污染防治法》的排水標(biāo)準(zhǔn)更高），JFE鋼鐵公司制定了更嚴(yán)格的內(nèi)部控制標(biāo)準(zhǔn)以改善水質(zhì)。例如，2022年實際廢水水質(zhì)指標(biāo)COD（化學(xué)需氧量）為2.8噸/天。
4.2.3 生物多樣性
JFE集團認(rèn)為保護生物多樣性是一個重要課題，在評估其業(yè)務(wù)活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響后，將影響最小化，進(jìn)行了綠化廠房和保護稀有物種等工作。JFE扇島火力發(fā)電廠1號機組在2019年完成設(shè)備更新工作并開始運行。實行計劃時，根據(jù)《環(huán)境影響評價法》和《電力事業(yè)法》對該計劃的環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測和評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在項目區(qū)域內(nèi)生長著被登記為滅絕風(fēng)險增加的物種——頭蕊蘭，為了確保種群的存活，該物種被移植到與項目區(qū)域類似的環(huán)境中。
此外，神奈川縣橫濱市山下公園前的海域在淺水區(qū)保持著良好的環(huán)境，但在海底附近堆積了含有大量有機物的淤泥，夏季水質(zhì)惡化，失去了作為生物產(chǎn)卵和繁殖場的功能。JFE鋼鐵公司與橫濱市合作研究，利用將二氧化碳?xì)怏w吸收到煉鋼爐渣中的“Marine Block?”等鋼渣產(chǎn)品，開展了海岸區(qū)（生物附著基地）建設(shè)實驗，以改善生物的棲息環(huán)境，并通過海域原有生物恢復(fù)水質(zhì)凈化能力。實驗開始后便立即觀察到了海星、海參等生物，并定量推算出濾食性生物（雙殼貝、海鞘類等）對海水的過濾作用。
05
資源的有效利用
鐵是一種易回收、可循環(huán)利用性優(yōu)異的材料，可以作為相同材料產(chǎn)品的原材料無限循環(huán)利用。JFE集團通過促進(jìn)煉鋼過程中副產(chǎn)品的循環(huán)利用、建筑工地廢棄物的削減以及廢鐵的全球循環(huán)利用，減少了資源利用和資源循環(huán)。JFE鋼鐵公司將99%以上的副產(chǎn)品回收利用率作為目標(biāo)，抑制鋼渣、高爐和轉(zhuǎn)爐鐵粉、水處理沉淀等副產(chǎn)品的產(chǎn)生和排放。
此外，除了在水泥、土木工程等材料中推動鋼渣的有效利用之外，還將推廣至上述“Marine Block?”等鋼渣產(chǎn)品中。2022年副產(chǎn)品的回收利用率為99.5%，實現(xiàn)了目標(biāo)。副產(chǎn)品的回收利用率，如圖5所示。
