01

前言

JFE集團(tuán)以通過(guò)推進(jìn)與環(huán)境和諧的業(yè)務(wù)活動(dòng)，建設(shè)富裕社會(huì)為目標(biāo)。其中，將氣候變化問(wèn)題作為重要的經(jīng)營(yíng)課題，推進(jìn)減少鋼鐵業(yè)務(wù)的CO2排放量以及擴(kuò)大對(duì)社會(huì)整體CO2減排的貢獻(xiàn)。鋼鐵業(yè)務(wù)制定了實(shí)現(xiàn)2050年碳中和的路線圖，設(shè)定了短期、中期、長(zhǎng)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(dòng)中通過(guò)降低環(huán)境負(fù)荷、節(jié)約資源以及開(kāi)展節(jié)能項(xiàng)目助力碳減排等，作為持續(xù)的業(yè)務(wù)活動(dòng)，致力于環(huán)境保護(hù)、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(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)例，以及JFE集團(tuán)一體化構(gòu)建的環(huán)境管理體制，致力于環(huán)境保護(hù)、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(shí)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(dòng)“低碳社會(huì)實(shí)行計(jì)劃”修改為“碳中和行動(dòng)計(jì)劃”，并修改了第二階段目標(biāo)（2030年度目標(biāo)）。該計(jì)劃主要包括以下四方面。

1）節(jié)能工藝。通過(guò)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(kāi)發(fā)（預(yù)計(jì)在2030年左右投入實(shí)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(guò)向國(guó)內(nèi)外供應(yīng)高性能鋼材，為在社會(huì)上作為最終產(chǎn)品使用階段的CO2減排作出貢獻(xiàn)。對(duì)于評(píng)價(jià)定量減排貢獻(xiàn)的汽車(chē)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(gè)品種的鋼材，估計(jì)截至2030年的CO2減排潛力約為4200萬(wàn)噸。

3）節(jié)能解決方案。通過(guò)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(jì)截至2030年日本助力的CO2減排潛力約為8000萬(wàn)噸。

4）創(chuàng)新技術(shù)開(kāi)發(fā)。作為COURSE50項(xiàng)目的一部分，自2008年以來(lái)日本一直致力于氫還原煉鐵與CO2分離與回收技術(shù)的開(kāi)發(fā)。這些都是受NEDO的委托，各鋼鐵公司參與策劃并實(shí)施的。另外，作為面向2050年實(shí)現(xiàn)碳中和的創(chuàng)新技術(shù)開(kāi)發(fā)，轉(zhuǎn)移至綠色創(chuàng)新基金項(xiàng)目并繼續(xù)推進(jìn)，主要圍繞下述四項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)：①開(kāi)發(fā)利用廠內(nèi)氫氣的氫還原技術(shù)等；②開(kāi)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(kāi)發(fā)氫氣直接還原技術(shù)；④開(kāi)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(kāi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)審議會(huì)的鋼鐵工作報(bào)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(duì)此進(jìn)行了概述。

03

節(jié)能與CO2減排行動(dòng)

日本鋼鐵行業(yè)能源效率持續(xù)保持在較高水平，主要?dú)w功于節(jié)能技術(shù)的高普及率、各公司為實(shí)現(xiàn)“碳中和行動(dòng)計(jì)劃”而采取的措施，以及行業(yè)內(nèi)的信息共享與友好競(jìng)爭(zhēng)。

3.1 節(jié)能與CO2減排行動(dòng)

為了實(shí)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(kāi)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(kāi)發(fā)也變得越來(lái)越重要。

聯(lián)合鋼鐵廠通過(guò)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(guò)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(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略模型的開(kāi)發(fā)”是在制定其運(yùn)用計(jì)劃階段的有效項(xiàng)目。另外，“鋼鐵廠電力設(shè)施向數(shù)智化維護(hù)的過(guò)渡”是為了避免鋼鐵廠出現(xiàn)大規(guī)模故障，但通過(guò)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(xiàng)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(duì)停電等異常情況發(fā)生時(shí)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(kāi)發(fā)的燃燒技術(shù)。

從加強(qiáng)廢熱回收的角度來(lái)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(shí)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(cè)量設(shè)備供電的技術(shù)。

3.2 IT/DS技術(shù)的利用

JFE集團(tuán)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(qiáng)了設(shè)備檢查和監(jiān)測(cè)。

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(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略模型的開(kāi)發(fā)”和“鋼鐵廠電力設(shè)施向數(shù)智化維護(hù)的過(guò)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(kāi)發(fā)及其實(shí)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(guò)去很大程度上依靠老員工的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)。在環(huán)境領(lǐng)域，還引入了粉塵排放自動(dòng)檢測(cè)、除塵器狀態(tài)監(jiān)測(cè)和無(wú)人機(jī)利用技術(shù)。

04

環(huán)境保護(hù)行動(dòng)

4.1 環(huán)境政策與環(huán)境管理

JFE集團(tuán)采納了上述環(huán)境政策，主要圍繞鋼鐵生產(chǎn)過(guò)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(wèn)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(duì)各工廠進(jìn)行一次監(jiān)查，對(duì)集團(tuán)公司則結(jié)合設(shè)備保有狀況等因素，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(shí)與知識(shí)，JFE鼓勵(lì)員工考取污染防控管理師資格，并對(duì)集團(tuán)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(dòng)

JFE集團(tuán)通過(guò)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(duì)環(huán)境的影響。為促進(jìn)上述工作，JFE集團(tuán)2022年在環(huán)保投資領(lǐng)域斥資263億日元。環(huán)保投資累計(jì)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(guò)程中產(chǎn)生的大氣污染物為重點(diǎn)，根據(jù)日本鐵鋼連盟制定的自愿行動(dòng)計(jì)劃，在2022財(cái)年之前將KPI定為CSR主要課題，并每年穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。2022財(cái)年的目標(biāo)和實(shí)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(shí)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(shí)際排放量，如圖2和圖3所示。

此外，JFE鋼鐵公司還通過(guò)加強(qiáng)廠區(qū)清潔、在原料堆場(chǎng)安裝灑水設(shè)施和擋風(fēng)圍墻、增強(qiáng)除塵器能力等措施，積極抑制粉塵擴(kuò)散。

4.2.2 減少對(duì)水體環(huán)境的影響

在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)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(gè)重要課題。煉鋼廠將用過(guò)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(gè)生產(chǎn)基地都制定了水資源管理計(jì)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(shì)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(huì)進(jìn)行徹底的凈化處理。為了達(dá)到與地區(qū)管理部門(mén)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(shí)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(tuán)認(rèn)為保護(hù)生物多樣性是一個(gè)重要課題，在評(píng)估其業(yè)務(wù)活動(dòng)對(duì)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(hù)稀有物種等工作。JFE扇島火力發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組在2019年完成設(shè)備更新工作并開(kāi)始運(yùn)行。實(shí)行計(jì)劃時(shí)，根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)法》和《電力事業(yè)法》對(duì)該計(jì)劃的環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)生長(zhǎng)著被登記為滅絕風(fēng)險(xiǎn)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(xiàng)目區(qū)域類(lèi)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(jī)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(chǎng)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(kāi)展了海岸區(qū)（生物附著基地）建設(shè)實(shí)驗(yàn)，以改善生物的棲息環(huán)境，并通過(guò)海域原有生物恢復(fù)水質(zhì)凈化能力。實(shí)驗(yàn)開(kāi)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(lèi)等）對(duì)海水的過(guò)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(wú)限循環(huán)利用。JFE集團(tuán)通過(guò)促進(jìn)煉鋼過(guò)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(dòng)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(shí)現(xiàn)了目標(biāo)。副產(chǎn)品的回收利用率，如圖5所示。