我国钢铁行业应以能效约束为驱动、以低碳转型为导向、以技术创新为支撑,坚持节能优先方针,依托先进节能技术、装备、产品的研发和推广应用,赋能钢铁企业实现节能降耗、降本增效,早日实现钢铁行业绿色高质量发展。在结合钢铁极致能效工程实践开展研究形成本报告,首先探讨极致能效概念,分析其在钢铁各个工序的应用,并探索如何通过创新和技术进步来实现极致能效。本书第一章阐述在双碳时代下中国钢铁能源、能效与低碳的关系,明确了中国钢铁低碳方向及实现途径,推进了极致能效工程的启动步伐。第二章分析钢铁工业现代化的发展方向(高端化、绿色化、智能化、融合化)及行业努力实现的目标,提出钢铁极致能效工程需开展理论研究。第三章从国际能效政策与行动出发,结合美国、日本和德国在能效管理成功经验,明确了中国改进能效管理的三点启示。基于三点启示,开展研究了当前钢铁能效提升存在的不足,以期顺应国家部委在重点领域推进能效降碳、钢铁大国向钢铁强国迈进的产业发展内在规律,第三章还重点分析了极致能效工程实施过程中可能存在的问题,并提出了相应的解决方案,即以东北大学团队为核心,联合国内该领域的一批专家开展钢铁极致能效理论研究,选取1~2家钢铁企业能效达标杆、节能降本增效实践过程经验总结与剖析,系统研究、提炼总结,形成《钢铁极致能效工程研究和实践》报告,并完善能效评价、定量化对标标准体系,以支撑钢铁能效极致工作逐步深入。后续按照提出的解决方案依次展开阐述,分别是极致能效工程基础研究(第四章)、节能低碳技术库构建与迭代(第五章)、定量化对标系统开发与标杆示范验收(第六章)、极致能效工程三年行动实施案例(第七章)、人才培养(第八章)、技术创新(第九章)等相关内容,通过研究与实践对极致能效工程的成果给予了充分的分析和总结,最后还给出了极致能效工程未来发展的相关建议(第十章)。
张永杰,博士,东北大学兼职博士生导师、中国宝武首席研究员、中国钢铁工业协会专务理事、中国金属学会冶金环保委员会副主任委员、全国钢标准化技术委员会专家组副组长等。从事钢铁冶金产业技术研发近30年,近10年专注钢铁低碳高能效产业技术开发,主持或参与国家自然科学基金、国家973、国家863项目、企业重大课题共计30余项;主编冶金工业出版社的《钢铁低碳高能效共性难题技术研发与应用》等行业影响力书籍3部,发表学术论文50多篇,申请并获授权专利102项;获冶金科技进步一等奖2项、二等奖1项,中国节能协会二等奖1项;企业重大科技进步奖多项;近5年,为企业创造上亿元直接科研效益。在钢铁产业技术0到1,1到N领域有26年实践经验和多个国际知名的成功案例。最近获Elon Musk 基金会资助的XPrize Carbon Remove大赛学生组奖,这是从全球195支参赛队伍中选出的18支队伍,中国仅有2支队伍。李海峰,博士,东北大学硕士生导师、特聘副研究员、芬兰奥博学术大学访问学者;先后荣获东北大学冶金学院青年教师基本功大赛一等奖、沈阳市青年教师基本功大赛二等奖和“沈阳市高校青年教师教学标兵”等荣誉称号。在科研方面主要研究方向有钢铁各工序的质能分布研究及软件开发、高炉炼铁大数据智能化分析技术(分层布料可视化技术煤气流分布智能诊断技术热状态历史演变的智能动态监测技术)等。先后承担和参与宝钢、鞍钢、梅钢企业项目10余项课题,承担和参与纵向项目7项(省基金1项、国家面上基金2项、国家重点研发计划2项、国家培育基金1项、国际项目1项),在炼铁领域具有丰富的理论知识和实践经验,解决现场的能力为本项目的实施奠定了良好的基石。截止2023年12月,发表文章总计60余篇,其中SCI检索24篇,EI检索4篇,国家发明专利2项,国际会议4篇。参与编写《钢铁低碳高能效共性难题技术研发与应用》著作1部。
目 录 第一章 双碳时代中国钢铁与极致能效 1.1 中国钢铁工业的历史与现状 1.1.1 中国钢铁发展历程 1.1.2 钢铁产业布局 1.1.3 钢铁能源结构 1.1.4 钢铁技术变迁 1.1.5 钢铁能效技术 1.2 钢铁工业的低碳转型与可持续发展 1.2.1 双碳愿景与绿色发展 1.2.2 钢铁工业多能流 1.2.3 “能耗双控”转向“碳排放双控” 1.2.4 钢铁工业与可再生能源 1.3 钢铁工业低碳发展的必由之路 1.3.1 能源低碳化 1.3.2 零碳电力与钢铁再电气化 1.3.3 推动能源消费侧绿色低碳转型的构思 1.4 钢铁极致能效工程 1.4.1 极致能效工程的启动 1.4.2 极致能效工程的进展计划 第二章 钢铁工业现代化与极致能效 2.1 中国钢铁工业现代化 2.1.1 百年未有之大变局 2.1.2 中国式现代化 2.1.3 中国高质量发展 2.1.4 钢铁在国民经济中的地位 2.1.5 钢铁工业高质量发展 2.2 全球钢铁工业发展动态 2.2.1 全球钢铁工业现状分析 2.2.2 国际钢铁工业低碳发展策略分析 2.2.3 中国钢铁工业短-中-长期的脱碳路径 2.3 中国钢铁工业现代化与极致能效 2.3.1 国家层面关于钢铁工业转型的“四化”政策 2.3.2 行业层面关于钢铁工业转型的“四化”方向 2.3.3 由极致能效牵引极致效率与中国钢铁工业现代化 第三章 钢铁极致能效工程与能效标杆三年行动 3.1 国际能效政策与行动 3.1.1 美国能效管理经验 3.1.2 日本能效管理经验 3.1.3 德国能效管理经验 3.1.4 国外经验总结与启示 3.2 中国钢铁极致能效工程 3.2.1 钢铁极致能效工程概述 3.2.2 钢铁极致能效工程定位 3.2.3 极致能效工程实施潜在问题分析 3.3 中国钢铁极致能效工程研究 3.3.1 钢铁极致能效发展基础理论研究 3.3.2 钢铁工业能效数据治理与评价体系 3.3.3 钢铁极致能效技术创新体系研究 3.3.4 极致能效工程实施解决方案 3.4 能效标杆三年行动 3.5 本章小结 第四章 极致能效工程基础研究 4.1 能效理论现状 4.2 极致能效基础 4.2.1 专业术语 4.2.2 数据边界 4.2.3 工序能耗的计算方法 4.3 三层极致能效评价理论 4.3.1 现有技术指标 4.3.2 现有指标现存问题 4.3.3 极限能耗概论 4.4 典型工序能效评价模型构建 4.4.1 炼焦工序 4.4.2 高炉工序 4.4.3 转炉工序 4.4.4 电炉工序 4.5 能效与碳数据的协同管理 4.5.1 能效与碳排的关系 4.5.2 国外钢铁工业碳排计算方法 4.5.3 中国钢铁工业CO2排放计算方法 4.5.4 中国钢铁工业主要降碳途径 第五章 节能低碳技术库构建与迭代 5.1 节能低碳技术 5.1.1 技术全球化 5.1.2 技术全球化下的技术失灵 5.1.3 成熟技术推广与共性技术研发 5.2 节能低碳技术库迭代建设 5.2.1 技术的获取 5.2.2 节能低碳技术库 5.2.3 节能低碳技术库的迭代建设 5.3 技术清单 5.4 能力清单 第六章 定量化对标数据系统开发与标杆示范验收 6.1 标准引领 6.1.1 术语和定义 6.1.2 基本要求 6.2 填报系统开发 6.2.1 开发过程 6.2.2 关联工作 6.2.3 初步成果 6.3 验收办法 6.3.1 验收依据 6.3.2 验收对象、内容和基准数据 6.3.3 验收工作程序 6.3.4 评估验收技术要求 6.3.5 能效标杆示范验收启动会 6.4 数据系统应用分析 6.4.1 四种工序影响能效提升的关键因子 6.4.2 三层多阶极致能效对标分析指标群 第七章 能效标杆三年行动实施案例 7.1 示范厂培育整体概况 7.2 长三角实施案例 7.2.1 极致能效顶层设计 7.2.2 节能低碳绿色发展 7.2.3 绿色高质量发展 7.2.4 能效标杆示范培育成效 7.3 京津冀实施案例 7.3.1 普阳钢铁工艺装备及流程概述 7.3.2 极致能效工作方案 7.3.3 极致能效技术应用现状 7.4 其他典型案例 7.4.1 宝钢湛江钢铁有限公司 7.4.2 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 7.4.3 本钢板材股份有限公司 7.4.4 马鞍山钢铁股份有限公司 7.4.5 山西太钢不锈钢股份有限公司 第八章 钢铁极致能效工程人才培养 8.1 新时代背景下极致能效对人才的需求与人才队伍建设 8.2 新工科发展下未来极致能效人才的职前培养 8.2.1 高校课程体系建设 8.2.2 高校专业教材体系建设 8.2.3 教师的发展与培养 8.2.4 产教融合育人机制构建 8.3 构建融合融通的职后育人体系 8.3.1 绿色低碳经济产教融合人才培养 8.3.2 校企人才培养标准体系 8.3.3 职业能力培养 8.3.4 钢铁头部企业绿色低碳人才培养实践 第九章 钢铁极致能效工程技术创新研究 9.1 逼近领域技术前沿 9.2 明确行业共性难题 9.3 世界钢铁企业创新组织 9.3.1 国外典型钢铁企业案例 9.3.2 国内典型钢铁企业案例 9.4 行业组织与创新平台 9.4.1 世界钢铁协会 9.4.2 材料、矿物和采矿研究所 9.5 中国钢铁协同研发构想 9.5.1 构建“千所万人”协同研发团队 9.5.2 探索协同研发机制 9.5.3 构建世界钢铁能效研究所 第十章 政策研究与建议 10.1 完善钢铁低碳高能效人才培养体系 10.2 构建钢铁低碳高能效国家创新体系 10.3 加强国家治理与行业自律协同