《新材料研究发展处.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新材料研究发展处.pptx（69页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、新材料研究發展處-1-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05月19日能源科技概論-業界經驗鋼廠能源利用與減量技術介紹新材料研究發展處-2-在商言商1.產品品質(先進優勢)2.產品價格(成本、能源後進優勢)3.客戶服務(品牌、便利性等)新材料研究發展處-3-能源成本近年走勢年度 年度 能源成本 能源成本93 93 2,000 2,00094 94 2,900 2,90095 95 3,000 3,00096 96 3,100 3,10097 97 6,000 6,000能源成本(約佔生產成本之15-30%)新材料研究發展處-4-人類文明的演進石器時代銅器時代鐵器時代2008
2、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 30萬噸由此可見，鋼鐵對於人類生活之重要性。Stainless金字部首法院韓劇黃帝屈原孔子?新材料研究發展處-5-近60年來全球鋼鐵產量成長趨勢 先進國家：500公斤/人-年新材料研究發展處-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
3、佔全國之11%。(台灣2.7億噸/年)中鋼、中龍、豐興、東和、海光、華新、榮剛等新材料研究發展處-7-塗鍍產品冷軋產品鋼板熱軋產品條鋼線材主要產品新材料研究發展處-8-煤炭鐵礦Limestone 助熔劑1.一貫作業鋼廠(Integrated Steel Mill)2.電爐鋼廠(Mini Mill-電弧爐)廢鋼DR IronFlux軋延最終產品鋼胚電爐煉焦爐燒結機高爐煉鋼 軋延最終產品 鐵水鋼胚PelletIron Ore LumpPCI製程介紹佔2/3佔1/3成本：煤、鐵、廢鋼、能源、設備、人力、銷售等新材料研究發展處-9-一貫作業鋼廠Power PlantNG,Heavy Oil,CoalI
4、ron OreLimestoneOG BoilerCoalCoke OvenCOGBFGLDGSelf-ProducedFuel GasO2PCITorpedo carSintering PlantOxygen ConverterContinuous CasterBloomSlabHot RollingElectric PowerCold RollingRe-heating FurnaceContinuous Galvanizing Line BlastFurnaceContinuous Annealing&Processing LineFinishedProductsCoilCOG新材料研究
5、發展處-10-原料進港新材料研究發展處-11-原料堆置新材料研究發展處-12-煉鐵高爐新材料研究發展處-13-高爐產出鐵水新材料研究發展處-14-魚雷車運送鐵水至煉鋼廠新材料研究發展處-15-鐵水裝進盛銑桶新材料研究發展處-16-盛銑桶鐵水 倒入轉爐煉鋼新材料研究發展處-17-熱鋼胚新材料研究發展處-18-鋼胚再行加熱 準備軋延新材料研究發展處-19-熱軋鋼捲新材料研究發展處-20-各製程能耗案例202.2 冷軋363.0 775.9 熱軋鋼板百分比%Mcal/tcs項目1.80 94.5其他5.06 266.5公用設施14.73210.7軋鋼2.04 107.5煉鋼55.64 2930.7高
6、爐9.74 513.2燒結10.99 578.7煉焦新材料研究發展處-21-高爐55.64%其他1.80%公用設施5.06%軋鋼14.73%煉焦10.99%燒結9.74%煉鋼2.04%總能耗100%各製程能耗分佈表新材料研究發展處-22-高爐煉鐵最低理論能耗值n n Reduction from Iron ore Reduction from Iron ore Fe2O3+3/4C Fe2O3+3/4C Fe+Fe+3/4CO2 3/4CO2Atomic weight Atomic weight(2x56+3x16)(2x56+3x16)+3/4x12 3/4x12 56+56+3/4(12+
7、32)3/4(12+32)80 80+9 9 56+33 56+33Normalized to Fe-Atom Normalized to Fe-Atom 1.4+0.16 1.4+0.16 1+0.59 1+0.59 n n Energy Requirement(1/3 C per 1 Fe)Energy Requirement(1/3 C per 1 Fe)O2+C O2+C CO2 CO2 32/3 32/3+12/3+12/3 44/3 44/3 0.9 0.9+0.3+0.3 1.2 1.2 n n The other Reaction The other Reaction Fe2O
8、3+2 C=2 Fe+CO+CO2 Fe2O3+2 C=2 Fe+CO+CO2 CO+O2=CO2 CO+O2=CO2 in this case:in this case:Hot Metal(Fe)1.00 Carbon 0.44 Hot Metal(Fe)1.00 Carbon 0.44 Iron Ore 1.46 CO2 1.57 Iron Ore 1.46 CO2 1.57 Hot Metal(Fe)1.00Carbon 0.46 Iron Ore 1.46CO2 1.70When we get primary steel from iron ore,we need theoretica
9、lly 0.46新材料研究發展處-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。新材料研究發展處-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%所耗能源以煤為主新材料研究發展處-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。COCO2299.81%99.81%CHCH440.01%0.01%NN22OO0.15%0.15%CFCCFC0.03%0.0
10、3%Sub-TotalSub-Total100.00%100.00%新材料研究發展處-26-工廠 工廠名稱 名稱主要 主要排放 排放源 源佔全廠 佔全廠比例 比例(%)(%)6 6大溫室氣體排放佔全廠排放比例 大溫室氣體排放佔全廠排放比例(%)(%)排放強度 排放強度(噸 噸/公噸 公噸鋼胚 鋼胚)CO CO2 2CH CH4 4N N2 2O O HFCs HFCsPFC PFCs sSF SF6 6A A鋼鐵 鋼鐵電力 電力 71.51 71.5197.10 97.10 0.05 0.05 2.72 2.72 0.00 0.00 0.00 0.000.0 0.00 00.543 0.543
11、 重油 重油 14.96 14.96製程 製程排放 排放12.01 12.01B B鋼鐵 鋼鐵電力 電力 59.92 59.9297.20 97.20 0.09 0.09 2.36 2.36 0.00 0.00 0.00 0.000.0 0.00 00.597 0.597 重油 重油 20.54 20.54製程 製程排放 排放13.23 13.23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鋼胚新材料研究發展處-27-主要工業爐包括煉鐵製程-煉焦爐Coke Oven 燒結爐Sinter Plant 高爐
12、Blast Furnace煉鋼製程-轉爐LD Furnace軋鋼製程-加熱爐 Reheating Furnace題目:臨時公佈在黑板上新材料研究發展處-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？兩者所消耗能源，主要有何不同？主要製程設備主要製程設備主要能耗主要能耗一貫作業鋼鐵廠一貫作業鋼鐵廠煉焦爐煉焦爐燒結爐燒結爐(機機)高爐高爐軋鋼加熱爐軋鋼加熱爐煤煤、自產燃氣、自產燃氣煤煤、自產燃氣、自產燃氣煤煤自產燃氣燃料自產燃氣燃料小型鋼鐵廠小型鋼鐵廠電弧爐電弧爐精煉爐精煉爐軋鋼加熱爐軋鋼加熱爐電、電、氧氣、燃料氧氣、燃料電電外購燃料外購燃料新材料研究發展處-29-對鋼鐵業者而言節
13、能與減碳一體兩面密不可分新材料研究發展處-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。新材料研究發展處-31-廢氣(污染防制)油氣煤廢棄物熱 源廢熱回收廢棄物處理熱傳效率能源管理燃燒效率電使用低碳燃料或再生能源提高能源使用效率在排放源進行二氧化碳捕捉新材料研究發展處-32-使用低碳燃料或再生能源新材料研究發展處-33-使用Carbon-free能源及還原劑1.氫氣-日本NSC已自COG分離出H2供應燃料電
14、池汽車 或公車2.生質能及Charcoal-巴西已使用Charcoal高爐製程進行煉鐵3.Electrolysis-美國MIT在DOE之經費贊助下初步已有豐碩之成果新材料研究發展處-34-新材料研究發展處-35-新材料研究發展處-36-風力發電太陽能發電新材料研究發展處-37-提高能源使用效率新材料研究發展處-38-1.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提高能源使用效率策略新材料研究發展處-39-Combustion chamberCom
15、bustion AirHeat storageHRS BurnerWaste GasFuelSolenoid Valve蓄熱式高溫空氣燃燒系統High-cycle Regenerated System(HRS)新材料研究發展處-40-區域能源資源整合n n 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。n n 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。新材料研究發展處-41-新材料研究發展處-42-節能目標至至20102010年，年
16、，以以20042004年年單位粗鋼能耗量為基準單位粗鋼能耗量為基準1.1.中長程廢熱回收計畫節能中長程廢熱回收計畫節能 2.8%2.8%2.2.中長程新增產線計畫增加能耗中長程新增產線計畫增加能耗-1.7%-1.7%3.3.各廠處節能改善計劃各廠處節能改善計劃(廢熱回收除外廢熱回收除外)2.5%)2.5%再再節能節能 3.63.6%經過多年努力，2003年單位粗鋼耗能，較1979年節能22.4%。新材料研究發展處-43-在排放源捕捉二氧化碳新材料研究發展處-44-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
17、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。二氧化碳捕捉方法耗能!新材料研究發展處-45-目的 目的研究建立結合 研究建立結合富氧燃燒、廢氣再循環 富氧燃燒、廢氣再循環及 及煙道氣捕捉 煙道氣捕捉二氧化碳 二氧化碳之低二氧化碳排放燃燒技術 之低二氧化碳排放燃燒技術目標 目標 建立有利於煙道氣 建立有利於煙道氣CO CO2 2捕捉之富氧燃燒及廢氣再循環 捕捉之富氧燃燒及廢氣再循環技術 技術建立結合富氧燃燒及廢氣再循環之煙道氣 建立結合富氧燃燒及廢氣再循環之煙道氣CO CO2 2捕捉系 捕捉系統及技術 統及技術應用 應用 各式燃燒爐 各式燃燒爐計畫名稱：工業爐低二氧化碳排放
18、之燃燒技術建立CSC參與CO2突破技術之研究新材料研究發展處-46-低二氧化碳排放 燃燒流程示意圖燃料氧氣或空氣燃燒爐CO2H2O廢氣再循環(主要為CO2、H2O)煙囪CO2捕捉示範廠三號高爐熱風爐 成大實驗爐新材料研究發展處-47-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
19、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。新材料研究發展處-48-CO2封存Reference:Dixon,R.K.,presentation in APEC Business and Climate and 2nd Asia Region Climate and Energy Workshops,2005。UnmineableCoal BedsDeep SalineAquifierDepleted Oilor Ga
20、s Reserves突破性技術海洋封存EnhancedOil RecoveryCO2捕捉技術+燃燒程序改善整合地質封存封存潛能調查與功能評估技術 封存監測與驗證技術環境影響 環境影響?地表封存封存設施建構技術(生物、化學捕獲封存技術)新材料研究發展處-49-CO2 Capture Projects新材料研究發展處-50-CO2 Storage Demonstration ProjectsOregon State：Crater Lake安全開車：地上結冰、打滑新材料研究發展處-51-國際間鋼鐵業者之節能減碳技術研究埋頭努力偶爾也要浮出水面修正方向加入國際活動知己知彼 百戰百勝新材料研究發展處-5
21、2-世界鋼協二氧化碳突破活動 世界鋼協二氧化碳突破活動 歐盟 歐盟ULCOS ULCOSAISI AISIJapan JISF Japan JISFKorean POSCO Korean POSCO中國鋼鐵公司 中國鋼鐵公司區域性 區域性尚未全球性開放 尚未全球性開放ULCOS總經費4500萬歐元(自 200403)新材料研究發展處-53-世界鋼協之單位鋼品CO2排放減量目標0.00.51.01.52.02.52000 2020 2040 2060 2080 2100高爐應用突破技術平均值(含EAF)短期解決方案技術改善tonCO2/tcs落實突破技術0.90.8新材料研究發展處-54-美國U
22、niversity of Utah實驗工場氫能煉鐵技術開發Fine Iron Ore與H2在不同溫度下之還原率超過1300 oC 還原更為快速AISI結合12家公司，自2008年6月開始進行為期3年之Pilot研究總研究經費530萬美元新材料研究發展處-55-日本鐵鋼聯盟(JISF)推動COURSE50n n CO CO2 2n n U Ultimate ltimaten n R Reduction eductionn n in in S Steelmaking Process teelmaking Processn n by Innovative Technology by Innovati
23、ve Technologyn n for Cool for Cool E Earth arth 50 50藉由創新技術研發至2050年，大幅度降低鋼鐵業之CO2排放。新材料研究發展處-56-計畫1.Simultaneous heat recovery and pre-reduction of hot sinter計畫2.CO2 absorption using ammonia solution計畫3.BioSlag utilization for the restoration of marine environment計畫4.Steel solution for hydrogen produ
24、ction-Steam reforming of COG and waste plastic計畫5.Iron ore reduction using hydrogen-enriched syngas 計畫6.Carbon-lean FINEX process 能源回收 二氧化碳捕捉氣候變遷改善氫能應用 新製程韓國POSCO CO2 Breakthrough計畫架構新材料研究發展處-57-S.KOREAPohang WorksDonghae Gas field每年可封存100萬噸CO2 船運CO2Pipeline二氧化碳捕捉 以氨水自高爐氣中吸收二氧化碳二氧化碳封存 自浦項鋼廠捕捉下來之CO2
25、以船運或管線輸送至170公里外之 Donghae 油氣田q POSCO 於 2007 年11月與韓國政府簽訂封存備忘錄韓鋼 CCS(carbon Capture and Storage)新材料研究發展處-58-中國大陸 寶山鋼鐵公司利用鋼渣吸附 利用鋼渣吸附 每噸鋼渣可吸附 每噸鋼渣可吸附200 200公斤 公斤每年可吸附 每年可吸附22 22萬噸二氧化碳 萬噸二氧化碳自石灰窯排氣吸收 自石灰窯排氣吸收 預計吸收 預計吸收1 1萬頓二氧化碳 萬頓二氧化碳回收排氣中的二氧化碳利用鋼渣捕捉CO215分鐘可完成捕捉新材料研究發展處-59-澳洲Bluescope Charcoal研究所製成Charco
26、al已在Ladle當增碳劑使用仍未在高爐使用新材料研究發展處-60-HECAM:Hydrogen Energy with Carbon Materialsby Prof.John W.Halloran仍在Concept驗證階段!CHx x 4 for natural gasx 2 for petroleumx 0.7 for coalFossil FuelsHydrogen for clean fuel Carbon Material for ConstructionPyrolysisCarbon Materials用量還是有限大部份Fossil Fuel僅使用其Hydrogen如總能源需求未
27、降低，站在能源利用的角度來看Fossil Fuel用量勢必須增加。Questions:98.05.22中華民國陶業學會新材料研究發展處-61-Chemical Looping CombustionMetal Oxide固體反應性及穩定性?新材料研究發展處-62-風力發電與環境-風力發電可降低CO2之排放，-風力發電機在生命週期內所發出電力能量，可高於其製造、運轉、維護等所耗能量之80倍以上。鋼鐵為相當環保之產品高強度鋼材與環境汽車若使用目前所開發之高強度鋼材原有車體共可減重約9%，車子能耗可節省5.1%。由生命週期分析結果顯示，每部車，可減少2.2公噸CO2排放量。新材料研究發展處-63-結
28、語一貫作業鋼鐵廠或電爐廠，所投入之能源大部份做為煉鐵製程熔融、還原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原料或燃料使用。新材料研究發展處-64-鋼鐵業節能減碳技術，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。其中，使用低碳燃料或再生能源，牽涉到新能源及製程技術開發，係從能源使用源頭來著手改善。新材料研究發展處-65-提高能源使用效率，則在能源使用過程中，提昇燃燒效率、加強廢熱回收、整合區域能源與資源，讓能源於使用過程中做最有效地利用，減低能源消耗量、進而降低二氧化碳排放量。在排放源進
29、行二氧化碳捕捉，乃在製程燃燒最末端將排氣中的二氧化碳予以捕捉下來，扮演二氧化碳終結者角色，達到降低二氧化碳排放目的。新材料研究發展處-66-鋼廠能源消耗，可藉由能源管理及持續研發，來降低改善。以中鋼公司為例，經過多年來持續改善，單位鋼品能源消耗已下降22.4%。單位鋼品能源消耗，更已低於先進國家鋼廠能源消耗實績值，大大增強了產品在國際市場上的競爭力。新材料研究發展處-67-鋼鐵業，雖屬於能源密集產業，但因其產品可再回收循環利用。實際上，鋼鐵應屬於相當環保之產品。新材料研究發展處-68-高雄捷運路線圖未來展望生活更美好有您更好!新材料研究發展處-69-Thank You Very MuchforYour Kind Attention!