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中國鋼鐵公司 新材料研究發展處 能源與空污防制組 歐正章 98 年 11 月 26 日

能源科技概論 --- 業界經驗 鋼廠 能源利用與減量 技術介紹. 中國鋼鐵公司 新材料研究發展處 能源與空污防制組 歐正章 98 年 11 月 26 日. 在商言商. 產品 品質 ( 先進優勢 ) 產品 價格 ( 成本 、能源後進優勢 ) 客戶 服務 ( 品牌 、 便利性 等 ). 能源成本近年走勢. 能源成本 ( 約佔生產成本之 15-30% ). 人類文明的演進. 石器時代 銅器時代 鐵器時代. 金字部首 法 院. 2008 年全球金屬產量 鐵 約 13 億噸 ( 其中，不銹鋼 2760 萬噸 ) 鋁 3942 萬噸

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中國鋼鐵公司 新材料研究發展處 能源與空污防制組 歐正章 98 年 11 月 26 日

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Presentation Transcript

  1. 能源科技概論---業界經驗 鋼廠能源利用與減量技術介紹 中國鋼鐵公司 新材料研究發展處 能源與空污防制組 歐正章 98年11月26日

  2. 在商言商 • 產品品質(先進優勢) • 產品價格(成本、能源後進優勢) • 客戶服務(品牌、便利性等)

  3. 能源成本近年走勢 能源成本(約佔生產成本之15-30%)

  4. 人類文明的演進 石器時代 銅器時代 鐵器時代 金字部首 法 院 2008年全球金屬產量 鐵 約 13億噸(其中，不銹鋼2760萬噸) 鋁 3942萬噸 銅 1848萬噸 鎳 150萬噸 鈦 30萬噸 Stainless 韓劇 黃帝 屈原 孔子? 由此可見，鋼鐵對於人類生活之重要性。

  5. 近60年來全球鋼鐵產量成長趨勢 先進國家：500公斤/人-年

  6. 我國鋼鐵業粗鋼生產量統計 (2005年) 1. 我國粗鋼生產量1,857萬公噸， 其中，一貫作業鋼廠985萬公噸，(53%) 67% 電爐鋼廠872萬公噸。 (47%) 33% 粗鋼自給率約72.2% 2. 鋼鐵業最終能源消費為981萬公秉油當量， 約佔我國最終能源消費之10.3%。 3. 鋼鐵業能源使用之CO2排放量， 約佔全國之11%。(台灣2.7億噸/年) 中鋼、中龍、豐興、東和、海光、華新、榮剛等

  7. 主要產品 熱軋產品 鋼板 塗鍍產品 條鋼線材 冷軋產品

  8. 1. 一貫作業鋼廠(Integrated Steel Mill) 煤炭 鐵礦 Limestone 助熔劑 煉焦爐 高爐 軋延 煉鋼 燒結機 鋼胚 最終產品 鐵水 PelletIron Ore LumpPCI 2. 電爐鋼廠(Mini Mill- 電弧爐) 鋼胚 廢鋼 DR Iron Flux 軋延 電爐 最終產品 製程介紹 佔2/3 佔1/3 成本：煤、鐵、廢鋼、能源、設備、人力、銷售等

  9. 一貫作業鋼廠 NG, Heavy Oil, Coal Power Plant OG Boiler Self-Produced Fuel Gas Coal COG O2 BFG LDG Blast Furnace Continuous Caster Coke Oven Electric Power Oxygen Converter PCI ○ Iron Ore Limestone Sintering Plant Torpedo car Bloom Slab Continuous Galvanizing Line Finished Products COG Coil Re-heating Furnace Continuous Annealing & Processing Line Hot Rolling Cold Rolling

  10. 原料進港

  11. 原料堆置

  12. 煉鐵高爐

  13. 高爐產出鐵水

  14. 魚雷車運送鐵水至煉鋼廠

  15. 鐵水裝進盛銑桶

  16. 盛銑桶鐵水 倒入轉爐煉鋼

  17. 熱鋼胚

  18. 鋼胚再行加熱 準備軋延

  19. 熱軋鋼捲

  20. Mcal/tcs % 項目 百分比 578.7 10.99 煉焦 513.2 9.74 燒結 2930.7 55.64 高爐 107.5 2.04 煉鋼 鋼板 210.7 熱軋 363.0 775.9 14.73 軋鋼 冷軋 202.2 266.5 5.06 公用設施 94.5 1.80 其他 各製程能耗案例

  21. 其他 公用設施 1.80% 5.06% 煉焦 10.99% 軋鋼 燒結 14.73% 9.74% 煉鋼 總能耗 2.04% 100% 高爐 55.64% 各製程能耗分佈表

  22. Reduction from Iron ore ½ Fe2O3 + 3/4C  Fe + 3/4CO2 Atomic weight ½[(2x56+3x16)] + 3/4x12  56 + 3/4 (12+32) 80 + 9  56 + 33 Normalized to Fe-Atom 1.4 + 0.16  1 + 0.59 Energy Requirement ( 1/3 C per 1 Fe) O2 + C  CO2 32/3 + 12/3  44/3 0.9 + 0.3  1.2 The other Reaction Fe2O3 + 2 C = 2 Fe + CO + CO2 CO + O2 = CO2 in this case : Hot Metal (Fe) 1.00 Carbon 0.44 Iron Ore 1.46 CO2 1.57 高爐煉鐵最低理論能耗值 When we get primary steel from iron ore, we need theoretically0.46 Hot Metal (Fe) 1.00 Carbon 0.46 Iron Ore 1.46 CO2 1.70

  23. 一貫作業鋼廠， 所投入之能源大部份做為 煉鐵製程反應及 下游製程加熱之熱源。 所消耗之能源， 絕大部份用在上述工業爐，做為冶煉反應及維繫其高溫運轉所需之燃料。

  24. 所耗能源種類 燃料煤 3.79% 高爐PCI煤 14.30% 冶金煤 74.45% 電力 6.17% 低硫油 0.78% NG柴油及汽油 0.49% 其他 0.02% 所耗能源以煤為主

  25. 對應之溫室氣體排放情形 一貫作業鋼廠溫室氣體排放， 主要以二氧化碳為主。

  26. 電爐鋼廠溫室氣體排放(案例) 以電力消耗(冶煉及軋延)為主，且溫室氣體主要為CO2 。 日本電爐鋼廠平均值: 0.563 ton CO2/ton鋼胚

  27. 題目:臨時公佈在黑板上 主要工業爐包括 煉鐵製程---煉焦爐Coke Oven 燒結爐Sinter Plant 高爐Blast Furnace 煉鋼製程---轉爐LD Furnace 軋鋼製程---加熱爐 Reheating Furnace

  28. 一貫作業鋼鐵廠與小型鋼鐵廠，在生產製程上，主要有何區別？一貫作業鋼鐵廠與小型鋼鐵廠，在生產製程上，主要有何區別？ 兩者所消耗能源，主要有何不同？

  29. 對鋼鐵業者而言 節能與減碳 一體兩面 密不可分

  30. 鋼鐵業溫室氣體排放，主要以二氧化碳為主； 對鋼鐵業者而言，管制溫室氣體排放， 實際上應從降低二氧化碳排放著手。 鋼鐵業降低二氧化碳排放技術，主要包括 (1) 使用低碳燃料或再生能源、 (2) 提高能源使用效率、 (3) 在排放源進行二氧化碳捕捉等。

  31. 燃燒效率 • 油 • 氣 • 煤 • 廢棄物 熱 源 廢熱回收 熱傳效率 廢氣 (污染防制) • 電 能源管理 使用低碳燃料或再生能源 在排放源進行二氧化碳捕捉 提高能源使用效率 廢棄物處理

  32. 使用低碳燃料或再生能源

  33. 使用Carbon-free能源及還原劑 • 氫氣--日本NSC已自COG分離出H2供應燃料電池汽車 或公車 • 生質能及Charcoal--巴西已使用Charcoal高爐製程進行煉鐵 • Electrolysis--美國MIT在DOE之經費贊助下初步已有豐碩之成果

  34. 太陽能發電 風力發電

  35. 提高能源使用效率

  36. 提高能源使用效率策略 1. 在公司內提昇能源使用效率 藉由 加強能源管理 開發先進燃燒器提昇燃燒效率 加強廢熱回收與利用 能源平衡分析找尋新節能機會 推行能源節約專案計劃 2. 開發新的低能耗製程技術 3. 進行區域能源資源整合

  37. Fuel Solenoid Valve Combustion chamber Waste Gas Combustion Air Heat storage HRS Burner 蓄熱式高溫空氣燃燒系統 High-cycle Regenerated System (HRS)

  38. 區域能源資源整合 • 與工業區內臨近友廠互通多餘能源，如：蒸汽、焦爐氣、電力、氧氣、氮氣、氬氣、燃料氣及純水等，減少整體能源使用量及溫室氣體排放。 • 充份利用各工廠產出之製程副產物，可減少天然資源開採及環境破壞、廢棄物處理時造成之環境負荷及資源加工或使用時所產生之溫室氣體排放。

  39. 至2010年，以2004年單位粗鋼能耗量為基準 1. 中長程廢熱回收計畫節能 2.8% 2. 中長程新增產線計畫增加能耗 -1.7% 3. 各廠處節能改善計劃(廢熱回收除外) 2.5% 再節能3.6% 節能目標 經過多年努力，2003年單位粗鋼耗能 ， 較1979年節能22.4%。

  40. 在排放源捕捉二氧化碳

  41. 二氧化碳捕捉方法 CO2的捕捉方法包括： 化學/物理吸收(absorption)、 吸附(adsorption)、 低溫冷凝以及薄膜分離等 實際應用則常採用化學吸收法， 主要是利用胺類或各種醇胺類的 混合溶劑及添加物來捕捉CO2。 耗能!!!!

  42. CSC參與CO2突破技術之研究 計畫名稱：工業爐低二氧化碳排放之燃燒技術建立

  43. 燃燒爐 CO2 H2O 燃料 氧氣或空氣 CO2捕捉 示範廠 煙囪 廢氣再循環 (主要為CO2、H2O) 三號高爐熱風爐 成大實驗爐 低二氧化碳排放 燃燒流程示意圖

  44. CO2之運送 由CO2運送文獻資料顯示， 距離短或處理量大之CO2輸送，以Piping輸送為主。 距離遠及處理量小之CO2輸送，以槽車或船運。 美國自1970年代起，便以Piping輸送CO2經過人煙稀少地區，至油田進行Oil Enhanced Recovery。 一般而言，Piping輸送壓力約為80公斤(已超過Supercritical Point)，主要是為了避免兩相流動。 槽車運送，一般使用20公斤壓力且攝氏零下20度之條件輸送。此時，CO2為氣、液兩相共存。 此一作法，較不符合經濟性，僅適合小量運送； CO2送達Storage Site後，需再行加壓，才打入Storage Site貯存。

  45. CO2捕捉技術 + 燃燒程序改善整合 封存監測與驗證技術 封存潛能調查與功能評估技術 海洋封存 地表封存 封存設施建構技術 突破性技術 地質封存 環境影響? (生物、化學捕獲封存技術) Unmineable Coal Beds Depleted Oil or Gas Reserves Enhanced Oil Recovery Deep Saline Aquifier CO2封存 Reference: Dixon, R. K., presentation in APEC Business and Climate and 2nd Asia Region Climate and Energy Workshops, 2005。

  46. CO2Capture Projects

  47. CO2StorageDemonstration Projects Oregon State： Crater Lake 安全開車：地上結冰、打滑

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