馬漢成

摘要：全球氣候變暖是當(dāng)今世界面臨的巨大挑戰(zhàn)。大規(guī)模的碳排放是造成全球溫度上升的主要原因。近年來，寧夏冶金行業(yè)的發(fā)展令人矚目，成為全球最大的鉭鈮冶煉加工基地，也是我國主要的電解鋁、金屬鎂及鎂合金產(chǎn)地，碳排放問題日益凸顯。本文以此為出發(fā)點，探討了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源強度對碳排放總量的增加具有抑制作用，加大技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是寧夏發(fā)展低碳經(jīng)濟的有效路徑。

Abstract： Global warming is a huge challenge in the world today. Large-scale carbon emission is the main cause of global warming. In recent years， the development of metallurgical industry in Ningxia is remarkable， and Ningxia has become the world's largest tantalum and niobium smelting processing base， and is also China's main production base of electrolytic aluminum， magnesium metal and magnesium alloy， so the carbon emission is increasingly prominent. Based on this， this paper discusses the inhibitory effect of industrial structure and energy intensity on the increase of the total amount of carbon emissions， so increasing technological innovation and industrial restructuring is an effective way to develop low-carbon economy in Ningxia.

關(guān)鍵詞：寧夏；冶金行業(yè)；碳排放；節(jié)能低碳技術(shù)

Key words： Ningxia；metallurgical industry；carbon emission；energy saving and low carbon technology

中圖分類號：F403.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）16-0084-04

0 引言

近些年來，隨著人類社會碳排放量日益增加，全球溫度上升的問題已引起了全球各界的廣泛關(guān)注。科學(xué)界不斷強調(diào)，氣候變暖可能為人類社會招致毀滅性的影響。為了人類社會的延續(xù)，各國都應(yīng)該在環(huán)境保護方面不遺余力地承擔(dān)各自的任務(wù)。

中國溫室氣體排放量在全球碳排放量中占有最大比例。[1]目前中國在全球各個領(lǐng)域都具有舉足輕重的地位。泱泱大國，重任在肩。早在許多年前，中國就啟動了低碳節(jié)能方面的科學(xué)研究。

寧夏作為我國西部地區(qū)的重要省市，從我國實施西部開發(fā)政策以來全面開啟了經(jīng)濟快速發(fā)展的全盛時期。國民生產(chǎn)總值年均增速高達10%，工業(yè)增加值近年來均達到了兩位數(shù)的增速。其中，冶金行業(yè)作為為國民生產(chǎn)總值貢獻最大的行業(yè)，在全盛發(fā)展時期逐步形成了有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈，其中鉭鈮冶煉加工產(chǎn)業(yè)更是棲居世界第一位，同時寧夏也是國內(nèi)主要的電解鋁、金屬鎂及鎂合金產(chǎn)地[2]。所取得的成績是備受世界矚目的，但嚴(yán)格來講，冶金產(chǎn)業(yè)是高污染、高耗能的產(chǎn)業(yè)，這些成績是犧牲有限的資源和環(huán)境換來的，從可持續(xù)發(fā)展的角度來講，這種粗放型經(jīng)濟發(fā)展方式并不科學(xué)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展迫在眉睫。

1 寧夏冶金行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 行業(yè)概況

自20世紀(jì)六、七十年代開始，寧夏冶金產(chǎn)業(yè)初見雛形。在“引進來，走出去”戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃的指引下，寧夏陸續(xù)迎來了包括寧夏有色金屬冶煉廠在內(nèi)的外埠企業(yè)，為寧夏工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的完善奠定了堅實的經(jīng)濟基礎(chǔ)。改革開放以來，為了支持寧夏冶金工業(yè)高速發(fā)展，我國扶持了一批包括青銅峽鋁廠在內(nèi)的大型骨干冶金企業(yè)。自此，冶金產(chǎn)業(yè)逐漸成為寧夏GDP結(jié)構(gòu)中支柱型產(chǎn)業(yè)，為國民經(jīng)濟的高速發(fā)展做出了巨大的貢獻，并且在全區(qū)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中確立了舉足輕重的地位?！笆濉睍r期，寧夏實現(xiàn)以8.3%的能源消費增速支撐了9.9%的經(jīng)濟發(fā)展增速，節(jié)能和循環(huán)經(jīng)濟主要指標(biāo)基本完成。“十三五”期間，全區(qū)經(jīng)濟仍處于工業(yè)化中期前段，資源依賴型產(chǎn)業(yè)占比高，深加工和高附加值產(chǎn)品少，資源消耗大，資源環(huán)境約束趨緊成為工業(yè)快速發(fā)展亟待破解的瓶頸。

寧夏并不是金屬礦產(chǎn)富集的地區(qū)，但能源優(yōu)勢十分顯著。并且，當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源、煤炭資源和環(huán)境容量都為冶金工業(yè)的落地提供了適宜的“溫床”。在寧夏整個國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值中，黑色金屬行業(yè)的貢獻率是7%，有色金屬產(chǎn)業(yè)的貢獻率是12%，整個冶金行業(yè)的生產(chǎn)總值占了五分之一。從圖1來看，寧夏黑色金屬行業(yè)在1998年～2012年間總產(chǎn)值每年以將近30%的速度快速增長，有色金屬產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值每年也以23%的平均速度快速增長，帶動了整個冶金行業(yè)生產(chǎn)總值大幅度提高，同時冶金行業(yè)的就業(yè)人數(shù)在整個工業(yè)總的就業(yè)人數(shù)中占有17%的比例，可見其在為GDP做出卓越貢獻的同時也為社會提供了一大批就業(yè)崗位。

寧夏本土的冶金工業(yè)雖然發(fā)展態(tài)勢良好，但從圖2來看，它在整個西北地區(qū)冶金工業(yè)中僅占很小的規(guī)模。在西北地區(qū)，寧夏有色金屬工業(yè)的規(guī)模位列第四，黑色金屬工業(yè)位列第五。但從圖3來看，寧夏有色金屬冶金工業(yè)單個企業(yè)的平均規(guī)模（即行業(yè)總產(chǎn)值/企業(yè)數(shù)量）在全國僅次于甘肅，一旦企業(yè)之間完成資源整合，便能形成規(guī)模效應(yīng)，這對于該行業(yè)推行低碳節(jié)能改革非常有利，特別是更有利于有色金屬冶煉工業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型。

1.2 主要產(chǎn)品與子行業(yè)

寧夏黑色金屬冶金行業(yè)產(chǎn)品主要有鋼鐵以及鐵合金、碳化硅、焦炭等高載能冶金爐料產(chǎn)品。根據(jù)表1所示數(shù)據(jù)來看，寧夏并不是粗鋼、生鐵的主產(chǎn)區(qū)，但是與西北地區(qū)內(nèi)其它四省相比，其鐵合金產(chǎn)量占全區(qū)首位。鐵合金產(chǎn)品是煉鋼時必用的材料。寧夏在“十一五”發(fā)展時期就在技術(shù)創(chuàng)新方面加大了研究力度，并且始終致力于提升低碳、低鋁、低鈦等鐵合金以及硅合金生產(chǎn)效率的工業(yè)研究，并按照生產(chǎn)要求進一步調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使得產(chǎn)品附加值得到了有效提高。到2010年，硅鐵及符合合金摻量突破了百萬噸，創(chuàng)下了50億元的銷售收入，憑借位列全國前幾位的硅鐵產(chǎn)量和內(nèi)外貿(mào)易優(yōu)勢享譽全國。

以鉭鈮鈹系列為主的稀有金屬冶煉工業(yè)，以鋁鎂為主的輕金屬冶煉工業(yè)，是目前寧夏有色金屬冶金工業(yè)中最主要的兩個工業(yè)產(chǎn)品，鎂、電解鋁的產(chǎn)量也比較多（見表2）。自“十一五”計劃實施以來，中電投青銅峽能源鋁業(yè)公司電解鋁產(chǎn)量突破了70萬噸，金屬冶煉裝備和技術(shù)水平與達到了國際標(biāo)準(zhǔn)，中寧鋁廠全區(qū)電解鋁產(chǎn)量更是突破了90萬噸大關(guān)。作為以高產(chǎn)能享譽全球的金屬鎂和鎂合金生產(chǎn)基地，寧夏的鎂錠產(chǎn)能早已突破了18萬噸。鉭鈮鈹系列冶金工業(yè)已達到了國際先進水準(zhǔn)，鉭鈮鈹生產(chǎn)研發(fā)能力在全球頗負(fù)盛名。另外，中色東方集團主導(dǎo)生產(chǎn)的鉭絲、鉭粉無論是質(zhì)量還是生產(chǎn)技術(shù)都已棲居世界先進行列，而且大部分產(chǎn)品遠銷韓、日、美等國家。其中鉭粉的產(chǎn)能占全球市場總產(chǎn)能30%，居全球第二；鉭絲的產(chǎn)能在全球總產(chǎn)能中占60%，全球市場占有率和產(chǎn)品質(zhì)量全球第一。

2 寧夏冶金行業(yè)能耗現(xiàn)狀

隨著全社會環(huán)保呼聲的日益高漲和能源生產(chǎn)成本的逐年增加，基于低能耗、低消耗為主的低碳金屬冶煉工業(yè)逐漸崛起。寧夏的能源消費總量并不高，但是在2005年～2013年全國單位GDP能耗總量中，寧夏就處在能耗總量第一的位置，發(fā)展低碳冶金工業(yè)已迫在眉睫。

如圖4所示寧夏所有工業(yè)行業(yè)的能源消費量來看，寧夏的有色金屬冶金工業(yè)消費總量在全國排名第四，黑色金屬冶金工業(yè)排名第三，這是一個相當(dāng)高的耗能水平。

為進一步分析寧夏冶金工業(yè)的能源效率，本文對冶金工業(yè)單位產(chǎn)值能耗進行了計算，并將計算結(jié)果與西北地區(qū)其它四省作了對比，對比結(jié)果如圖5所示。從整個西北地區(qū)單位產(chǎn)值能耗情況來看，寧夏有色金屬冶金工業(yè)單位產(chǎn)值能耗排名第三，黑色金屬冶金工業(yè)排名第四?？梢?，寧夏在發(fā)展低碳節(jié)能方面的潛力很大。

3 重點行業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)選擇

3.1 鋼鐵行業(yè)

①干法熄焦（CDQ）技術(shù)。據(jù)測算，每干熄1t紅焦能夠回收大約40kg～50kg的標(biāo)準(zhǔn)煤，100萬t/a焦化廠平均每年節(jié)省的動力煤平均下來有8～10萬噸。這就是節(jié)能減排的效果。[3]

②煤調(diào)濕（CMC）技術(shù)。煤調(diào)濕技術(shù)能夠為企業(yè)創(chuàng)造以下經(jīng)濟效益：1）使焦?fàn)t生產(chǎn)能力提升11個百分點。2）使煉焦耗熱量降低15個百分點。3）使焦炭粒度分布更加均勻。4）焦炭機械強度增加1～1.5個百分點，或弱粘結(jié)性煤配比增加8～10個百分點，并且1噸煤可減少44kg剩余氨水。

③燒結(jié)環(huán)冷機余熱回收技術(shù)。每噸燒結(jié)礦蒸汽回收總量增加20～30kg，減少4kg左右的標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量。

④燒結(jié)低溫余熱回收技術(shù)。一般每噸燒結(jié)礦蒸汽回收總量提高到30kg～90kg，減少3kg～10kg標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量。燒結(jié)廢氣余熱發(fā)電技術(shù)目前在鞍鋼、武鋼、唐鋼、馬鋼、濟鋼、安鋼等企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

⑤轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼工藝技術(shù)。寶鋼是我國最早實現(xiàn)“負(fù)能煉鋼”的鋼鐵企業(yè)。近年來武鋼、馬鋼、鞍鋼、本鋼、唐鋼等一批中型轉(zhuǎn)爐也都成功應(yīng)用負(fù)能煉鋼技術(shù)。[4]

3.2 電解鋁行業(yè)

①碳陽極消耗排放的CO2減排技術(shù)。該低碳減排技術(shù)的原理是在改進陽極質(zhì)量及其反應(yīng)性能的基礎(chǔ)上使陽極CO2能耗量減少。[5]國內(nèi)一部分鋁合金生產(chǎn)目前企業(yè)已將國家級科技成果“鋁電解用優(yōu)質(zhì)碳陽極生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)”引入工業(yè)生產(chǎn)流程，大幅度降低了CO2排放量。在2010年，該技術(shù)榮膺國家科技進步獎二等獎。

②低電壓節(jié)能技術(shù)。當(dāng)前，噸鋁（電解鋁）生產(chǎn)中的能耗量已基本控制在14000kWh以內(nèi)，比國際（除中國外）平均綜合能耗還低1000kWh以上，但是中國的噸鋁直流電耗仍是理論直流電耗6330kWh的2倍以上，始終未實現(xiàn)低于13000kWh的減排目標(biāo)，而且碳氟化合物排放總量也比較高，節(jié)能減排成績斐然，但也有較大的進步空間。[6]2008年以前，全球的電解鋁冶煉工業(yè)仍沿用著傳統(tǒng)的高溫高電壓高能耗的生產(chǎn)工藝，這是我國噸鋁直流電耗和碳氟化合物排放量始終居高不下的根本原因。要實現(xiàn)電解鋁節(jié)能減排目標(biāo)，就必須在確保電流效率的基礎(chǔ)上大幅度降低電解槽工作電壓。[7]該工藝目前已在國內(nèi)的中國鋁業(yè)公司、云南鋁業(yè)公司、中孚實業(yè)公司等鋁生產(chǎn)企業(yè)得到廣泛推行，節(jié)能減排效果十分明顯。

③自動熄滅陽極效應(yīng)技術(shù)。為了幫助國內(nèi)的鋁業(yè)公司實現(xiàn)進一步降低陽極效應(yīng)PFC排放量的減排目標(biāo)，亞太合作伙伴組織（APP）決定在中國推行由新西蘭奧克蘭大學(xué)研發(fā)的“自動熄滅陽極效應(yīng)技術(shù)”。經(jīng)過推廣應(yīng)用，該技術(shù)的減排效果得到了充分驗證。人工熄滅陽極效應(yīng)的時間通常在90～120秒之間，而該技術(shù)只需要30秒即可完成，因而能大幅度縮短陽極效應(yīng)持續(xù)時間，從而有效減少陽極效應(yīng)PFC排放量。

中南大學(xué)正在與新西蘭奧克蘭大學(xué)洽談合作意向，準(zhǔn)備共同開發(fā)具有自動熄滅陽極效應(yīng)功能的新一代電解槽控制技術(shù)。[8]

3.3 鎂冶煉行業(yè)

①循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。利用半焦?fàn)t產(chǎn)煤氣的工藝流程，可以建立“煙煤—半焦煤氣—鎂”，“煙煤—蘭炭—硅鐵—鎂”，“鎂渣—水泥”等多條循環(huán)經(jīng)濟鏈。[9]半焦化爐生產(chǎn)的焦化煤氣是最重要的產(chǎn)品。經(jīng)過收集、洗滌、凈化處理后輸送到回轉(zhuǎn)窯、還原爐、精煉爐使用，氣源穩(wěn)定，升溫控制有保障。半焦?fàn)t副產(chǎn)品蘭碳供硅鐵電爐使用。電爐又生產(chǎn)硅鐵供鎂使用。硅鐵占去鎂成本的30-50%。以低鋁、低錳的硅鐵供應(yīng)鎂生產(chǎn)，既保證鎂的質(zhì)量，又降低了鎂成本。半焦?fàn)t副產(chǎn)品煤焦油是優(yōu)質(zhì)化工廠產(chǎn)品，全部銷售，也可沖減鎂成本。[10]

②利用回轉(zhuǎn)窯煙氣余熱。通過回轉(zhuǎn)窯窯尾排放的煙氣能夠作為余熱鍋爐的蒸汽熱源，以此驅(qū)動射流泵運轉(zhuǎn)，同時可并入焦?fàn)t汽網(wǎng)。入鍋爐前回轉(zhuǎn)窯排出的煙氣溫度為660℃，出鍋爐后該溫度下降到180℃，這使煙氣余熱循環(huán)利用成為了現(xiàn)實。通過在窯尾安裝豎式預(yù)熱器，在減少能耗量的同時使緞燒產(chǎn)能增加了15個百分點。

③新型窯襯保溫技術(shù)?；剞D(zhuǎn)窯窯體表面溫度高，表面積大，運行時熱量損失較多，一定程度上降低了窯熱效率。窯皮溫度從三、四百度下降到210度以內(nèi)，散熱損失即可降低8%，噸鎂節(jié)煤量將會達到100公斤。

4 結(jié)束語

從整體來看，寧夏在冶金工業(yè)上仍保持著較強的資源優(yōu)勢，而且節(jié)能減排潛力巨大?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展及其節(jié)能減排需求倒逼傳統(tǒng)冶金工業(yè)不斷加大技能減排技術(shù)和產(chǎn)能工藝創(chuàng)新研究的同時，逐步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級，降低了GDO單位能耗，碳排放強度得到有效遏制，生產(chǎn)成本也大幅度降低。寧夏目前的電解鋁和有色金屬冶煉，以及供電供能的火電廠，全部屬于高能耗、低產(chǎn)能的傳統(tǒng)工業(yè)，在這些工業(yè)中以可持續(xù)發(fā)展理念為指導(dǎo)，大規(guī)模推行低碳生產(chǎn)工藝，是打造低碳產(chǎn)業(yè)的主要路徑。

目前，《自治區(qū)節(jié)能降耗與循環(huán)經(jīng)濟“十三五”發(fā)展規(guī)劃》經(jīng)自治區(qū)政府第86次常務(wù)會審議通過，即將啟動實施。《規(guī)劃》以寧夏工業(yè)發(fā)展問題為導(dǎo)向，提出調(diào)整結(jié)構(gòu)、提高效率、挖掘潛力、延長鏈條等路徑，在調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面，對鋼鐵、石化、有色、電力、建材、化工等行業(yè)推行能耗增量“等量置換”或“減量置換”，同時，壯大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、培育新興產(chǎn)業(yè)、提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，形成以傳統(tǒng)煤炭、石油、天然氣能源供給和風(fēng)能、光能、生物質(zhì)能、地?zé)岬刃履茉垂┙o體系相結(jié)合的“立交橋式”多元供給體系。隨著"十三五"節(jié)能降耗和循環(huán)經(jīng)濟規(guī)劃的出爐，到2020年，寧夏輕重工業(yè)比達到25：75，扣除寧東煤化工項目影響，單位GDP能耗比2015年下降14%、能源消費總量控制在8800萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)，單位工業(yè)增加值能耗下降15%，固廢綜合利用率達到80%。在未來發(fā)展階段，這些行業(yè)將會成為打造“美麗寧夏”的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。

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