01
前言
JFE集團以通過推進與環(huán)境和諧的業(yè)務活動，建設富裕社會為目標。其中，將氣候變化問題作為重要的經(jīng)營課題，推進減少鋼鐵業(yè)務的CO2排放量以及擴大對社會整體CO2減排的貢獻。鋼鐵業(yè)務制定了實現(xiàn)2050年碳中和的路線圖，設定了短期、中期、長期的目標，推進了減排CO2的措施。另外，作為環(huán)境方針，提出在所有業(yè)務活動中通過降低環(huán)境負荷、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備的效率和熱回收等能源有效利用相關設備的開發(fā)與應用實例，以及JFE集團一體化構建的環(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。此外，還將介紹最近利用IT/DS技術提高環(huán)境和能源管理水平的案例和技術。
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，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（2030年度目標）。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促進節(jié)能；利用廢塑料；應用目前正在開發(fā)（預計在2030年左右投入實際生產）的創(chuàng)新技術；以及利用其他有助于減少CO2排放量的原料和燃料，使得2030年能源產生的CO2排放量（總量）與2013年相比減少30%。
2）節(jié)能產品。通過向國內外供應高性能鋼材，為在社會上作為最終產品使用階段的CO2減排作出貢獻。對于評價定量減排貢獻的汽車用鋼板、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)轉讓并推廣日本鋼鐵行業(yè)的優(yōu)秀節(jié)能技術和設備，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)新技術開發(fā)，轉移至綠色創(chuàng)新基金項目并繼續(xù)推進，主要圍繞下述四項技術進行開發(fā)：①開發(fā)利用廠內氫氣的氫還原技術等；②開發(fā)利用外部氫氣和高爐廢氣中含有的CO2的低碳技術等；③開發(fā)氫氣直接還原技術；④開發(fā)利用直接還原鐵的電爐雜質去除技術。
日本鐵鋼連盟在2023年2月召開的產業(yè)結構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)所設想的CO2減排效果。表1對此進行了概述。
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)新技術開發(fā)，另一方面，一直進行的節(jié)能工作以及支持該技術的技術開發(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能源產生源的工序、通過消耗副產能源進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，提高燃料燃燒技術也很有效。例如，一種以提高加熱效率為目的的燃燒技術，以及在抑制廢氣環(huán)境負荷物質的燃燒技術中結合先進的廢熱回收的技術。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氣體，還有為了減少煤煙發(fā)生等環(huán)境負荷而開發(fā)的燃燒技術。
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。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，以及利用焦爐爐體散失的熱量為測量設備供電的技術。
3.2 IT/DS技術的利用
JFE集團將多年積累的數(shù)據(jù)、訣竅和技術與DX融合，大大提高了生產率，促進了成本的降低，并加強了設備檢查和監(jiān)測。
IT/DS利用技術的應用領域廣泛，但在能源領域，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系統(tǒng)”的開發(fā)及其實際應用。該系統(tǒng)的指導功能使年輕員工也能夠優(yōu)化內部能源利用，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。
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，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/循環(huán)利用部每年對各工廠進行一次監(jiān)查，對集團公司則結合設備保有狀況等因素，根據(jù)風險評估結果進行分組，每1-5年進行一次監(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)境管理人員進行環(huán)境管理培訓。
4.2 環(huán)境影響減少行動
JFE集團通過提高生產設施的效率、應用環(huán)保設備，節(jié)約了能源并減少了對環(huán)境的影響。為促進上述工作，JFE集團2022年在環(huán)保投資領域斥資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。2022財年的目標和實際成果，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——燒結廠內安裝脫硫和脫硝設備，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施和擋風圍墻、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
在鋼鐵生產過程中冷卻、清洗產品和設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)利用率的目標設定為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， 將煉鐵生產中使用的水排入公共水域前會進行徹底的凈化處理。為了達到與地區(qū)管理部門商定的標準（比《水質污染防治法》的排水標準更高），JFE鋼鐵公司制定了更嚴格的內部控制標準以改善水質。例如，2022年實際廢水水質指標COD（化學需氧量）為2.8噸/天。
4.2.3 生物多樣性
JFE集團認為保護生物多樣性是一個重要課題，在評估其業(yè)務活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響后，將影響最小化，進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)境影響進行預測和評估，結果發(fā)現(xiàn)在項目區(qū)域內生長著被登記為滅絕風險增加的物種——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，夏季水質惡化，失去了作為生物產卵和繁殖場的功能。JFE鋼鐵公司與橫濱市合作研究，利用將二氧化碳氣體吸收到煉鋼爐渣中的“Marine Block?”等鋼渣產品，開展了海岸區(qū)（生物附著基地）建設實驗，以改善生物的棲息環(huán)境，并通過海域原有生物恢復水質凈化能力。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品的原材料無限循環(huán)利用。JFE集團通過促進煉鋼過程中副產品的循環(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%以上的副產品回收利用率作為目標，抑制鋼渣、高爐和轉爐鐵粉、水處理沉淀等副產品的產生和排放。
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?”等鋼渣產品中。2022年副產品的回收利用率為99.5%，實現(xiàn)了目標。副產品的回收利用率，如圖5所示。
