马汉成

摘要：全球气候变暖是当今世界面临的巨大挑战。大规模的碳排放是造成全球温度上升的主要原因。近年来，宁夏冶金行业的发展令人瞩目，成为全球最大的钽铌冶炼加工基地，也是我国主要的电解铝、金属镁及镁合金产地，碳排放问题日益凸显。本文以此为出发点，探讨了产业结构、能源强度对碳排放总量的增加具有抑制作用，加大技术创新与产业结构调整是宁夏发展低碳经济的有效路径。

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.

关键词：宁夏；冶金行业；碳排放；节能低碳技术

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

中图分类号：F403.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）16-0084-04

0 引言

近些年来，随着人类社会碳排放量日益增加，全球温度上升的问题已引起了全球各界的广泛关注。科学界不断强调，气候变暖可能为人类社会招致毁灭性的影响。为了人类社会的延续，各国都应该在环境保护方面不遗余力地承担各自的任务。

中国温室气体排放量在全球碳排放量中占有最大比例。[1]目前中国在全球各个领域都具有举足轻重的地位。泱泱大国，重任在肩。早在许多年前，中国就启动了低碳节能方面的科学研究。

宁夏作为我国西部地区的重要省市，从我国实施西部开發政策以来全面开启了经济快速发展的全盛时期。国民生产总值年均增速高达10%，工业增加值近年来均达到了两位数的增速。其中，冶金行业作为为国民生产总值贡献最大的行业，在全盛发展时期逐步形成了有色金属产业链，其中钽铌冶炼加工产业更是栖居世界第一位，同时宁夏也是国内主要的电解铝、金属镁及镁合金产地[2]。所取得的成绩是备受世界瞩目的，但严格来讲，冶金产业是高污染、高耗能的产业，这些成绩是牺牲有限的资源和环境换来的，从可持续发展的角度来讲，这种粗放型经济发展方式并不科学，产业结构调整，经济结构转型发展迫在眉睫。

1 宁夏冶金行业发展现状

1.1 行业概况

自20世纪六、七十年代开始，宁夏冶金产业初见雏形。在“引进来，走出去”战略发展规划的指引下，宁夏陆续迎来了包括宁夏有色金属冶炼厂在内的外埠企业，为宁夏工业产业结构的完善奠定了坚实的经济基础。改革开放以来，为了支持宁夏冶金工业高速发展，我国扶持了一批包括青铜峡铝厂在内的大型骨干冶金企业。自此，冶金产业逐渐成为宁夏GDP结构中支柱型产业，为国民经济的高速发展做出了巨大的贡献，并且在全区经济结构中确立了举足轻重的地位。“十二五”时期，宁夏实现以8.3%的能源消费增速支撑了9.9%的经济发展增速，节能和循环经济主要指标基本完成。“十三五”期间，全区经济仍处于工业化中期前段，资源依赖型产业占比高，深加工和高附加值产品少，资源消耗大，资源环境约束趋紧成为工业快速发展亟待破解的瓶颈。

宁夏并不是金属矿产富集的地区，但能源优势十分显著。并且，当地的土地资源、煤炭资源和环境容量都为冶金工业的落地提供了适宜的“温床”。在宁夏整个国民经济生产总值中，黑色金属行业的贡献率是7%，有色金属产业的贡献率是12%，整个冶金行业的生产总值占了五分之一。从图1来看，宁夏黑色金属行业在1998年～2012年间总产值每年以将近30%的速度快速增长，有色金属产业总产值每年也以23%的平均速度快速增长，带动了整个冶金行业生产总值大幅度提高，同时冶金行业的就业人数在整个工业总的就业人数中占有17%的比例，可见其在为GDP做出卓越贡献的同时也为社会提供了一大批就业岗位。

宁夏本土的冶金工业虽然发展态势良好，但从图2来看，它在整个西北地区冶金工业中仅占很小的规模。在西北地区，宁夏有色金属工业的规模位列第四，黑色金属工业位列第五。但从图3来看，宁夏有色金属冶金工业单个企业的平均规模（即行业总产值/企业数量）在全国仅次于甘肃，一旦企业之间完成资源整合，便能形成规模效应，这对于该行业推行低碳节能改革非常有利，特别是更有利于有色金属冶炼工业的低碳转型。

1.2 主要产品与子行业

宁夏黑色金属冶金行业产品主要有钢铁以及铁合金、碳化硅、焦炭等高载能冶金炉料产品。根据表1所示数据来看，宁夏并不是粗钢、生铁的主产区，但是与西北地区内其它四省相比，其铁合金产量占全区首位。铁合金产品是炼钢时必用的材料。宁夏在“十一五”发展时期就在技术创新方面加大了研究力度，并且始终致力于提升低碳、低铝、低钛等铁合金以及硅合金生产效率的工业研究，并按照生产要求进一步调整产品结构，使得产品附加值得到了有效提高。到2010年，硅铁及符合合金掺量突破了百万吨，创下了50亿元的销售收入，凭借位列全国前几位的硅铁产量和内外贸易优势享誉全国。

以钽铌铍系列为主的稀有金属冶炼工业，以铝镁为主的轻金属冶炼工业，是目前宁夏有色金属冶金工业中最主要的两个工业产品，镁、电解铝的产量也比较多（见表2）。自“十一五”计划实施以来，中电投青铜峡能源铝业公司电解铝产量突破了70萬吨，金属冶炼装备和技术水平与达到了国际标准，中宁铝厂全区电解铝产量更是突破了90万吨大关。作为以高产能享誉全球的金属镁和镁合金生产基地，宁夏的镁锭产能早已突破了18万吨。钽铌铍系列冶金工业已达到了国际先进水准，钽铌铍生产研发能力在全球颇负盛名。另外，中色东方集团主导生产的钽丝、钽粉无论是质量还是生产技术都已栖居世界先进行列，而且大部分产品远销韩、日、美等国家。其中钽粉的产能占全球市场总产能30%，居全球第二；钽丝的产能在全球总产能中占60%，全球市场占有率和产品质量全球第一。

2 宁夏冶金行业能耗现状

随着全社会环保呼声的日益高涨和能源生产成本的逐年增加，基于低能耗、低消耗为主的低碳金属冶炼工业逐渐崛起。宁夏的能源消费总量并不高，但是在2005年～2013年全国单位GDP能耗总量中，宁夏就处在能耗总量第一的位置，发展低碳冶金工业已迫在眉睫。

如图4所示宁夏所有工业行业的能源消费量来看，宁夏的有色金属冶金工业消费总量在全国排名第四，黑色金属冶金工业排名第三，这是一个相当高的耗能水平。

为进一步分析宁夏冶金工业的能源效率，本文对冶金工业单位产值能耗进行了计算，并将计算结果与西北地区其它四省作了对比，对比结果如图5所示。从整个西北地区单位产值能耗情况来看，宁夏有色金属冶金工业单位产值能耗排名第三，黑色金属冶金工业排名第四。可见，宁夏在发展低碳节能方面的潜力很大。

3 重点行业节能低碳技术选择

3.1 钢铁行业

①干法熄焦（CDQ）技术。据测算，每干熄1t红焦能够回收大约40kg～50kg的标准煤，100万t/a焦化厂平均每年节省的动力煤平均下来有8～10万吨。这就是节能减排的效果。[3]

②煤调湿（CMC）技术。煤调湿技术能够为企业创造以下经济效益：1）使焦炉生产能力提升11个百分点。2）使炼焦耗热量降低15个百分点。3）使焦炭粒度分布更加均匀。4）焦炭机械强度增加1～1.5个百分点，或弱粘结性煤配比增加8～10个百分点，并且1吨煤可减少44kg剩余氨水。

③烧结环冷机余热回收技术。每吨烧结矿蒸汽回收总量增加20～30kg，减少4kg左右的标准煤消耗量。

④烧结低温余热回收技术。一般每吨烧结矿蒸汽回收总量提高到30kg～90kg，减少3kg～10kg标准煤消耗量。烧结废气余热发电技术目前在鞍钢、武钢、唐钢、马钢、济钢、安钢等企业中得到广泛应用。

⑤转炉负能炼钢工艺技术。宝钢是我国最早实现“负能炼钢”的钢铁企业。近年来武钢、马钢、鞍钢、本钢、唐钢等一批中型转炉也都成功应用负能炼钢技术。[4]

3.2 电解铝行业

①碳阳极消耗排放的CO2减排技术。该低碳减排技术的原理是在改进阳极质量及其反应性能的基础上使阳极CO2能耗量减少。[5]国内一部分铝合金生产目前企业已将国家级科技成果“铝电解用优质碳阳极生产关键技术”引入工业生产流程，大幅度降低了CO2排放量。在2010年，该技术荣膺国家科技进步奖二等奖。

②低电压节能技术。当前，吨铝（电解铝）生产中的能耗量已基本控制在14000kWh以内，比国际（除中国外）平均综合能耗还低1000kWh以上，但是中国的吨铝直流电耗仍是理论直流电耗6330kWh的2倍以上，始终未实现低于13000kWh的减排目标，而且碳氟化合物排放总量也比较高，节能减排成绩斐然，但也有较大的进步空间。[6]2008年以前，全球的电解铝冶炼工业仍沿用着传统的高温高电压高能耗的生产工艺，这是我国吨铝直流电耗和碳氟化合物排放量始终居高不下的根本原因。要实现电解铝节能减排目标，就必须在确保电流效率的基础上大幅度降低电解槽工作电压。[7]该工艺目前已在国内的中国铝业公司、云南铝业公司、中孚实业公司等铝生产企业得到广泛推行，节能减排效果十分明显。

③自动熄灭阳极效应技术。为了帮助国内的铝业公司实现进一步降低阳极效应PFC排放量的减排目标，亚太合作伙伴组织（APP）决定在中国推行由新西兰奥克兰大学研发的“自动熄灭阳极效应技术”。经过推广应用，该技术的减排效果得到了充分验证。人工熄灭阳极效应的时间通常在90～120秒之间，而该技术只需要30秒即可完成，因而能大幅度缩短阳极效应持续时间，从而有效减少阳极效应PFC排放量。

中南大学正在与新西兰奥克兰大学洽谈合作意向，准备共同开发具有自动熄灭阳极效应功能的新一代电解槽控制技术。[8]

3.3 镁冶炼行业

①循环产业链。利用半焦炉产煤气的工艺流程，可以建立“烟煤—半焦煤气—镁”，“烟煤—兰炭—硅铁—镁”，“镁渣—水泥”等多条循环经济链。[9]半焦化炉生产的焦化煤气是最重要的产品。经过收集、洗涤、净化处理后输送到回转窑、还原炉、精炼炉使用，气源稳定，升温控制有保障。半焦炉副产品兰碳供硅铁电炉使用。电炉又生产硅铁供镁使用。硅铁占去镁成本的30-50%。以低铝、低锰的硅铁供应镁生产，既保证镁的质量，又降低了镁成本。半焦炉副产品煤焦油是优质化工厂产品，全部销售，也可冲减镁成本。[10]

②利用回转窑烟气余热。通过回转窑窑尾排放的烟气能够作为余热锅炉的蒸汽热源，以此驱动射流泵运转，同时可并入焦炉汽网。入锅炉前回转窑排出的烟气温度为660℃，出锅炉后该温度下降到180℃，这使烟气余热循环利用成为了现实。通过在窑尾安装竖式预热器，在减少能耗量的同时使缎烧产能增加了15个百分点。

③新型窑衬保温技术。回转窑窑体表面温度高，表面积大，运行时热量损失较多，一定程度上降低了窑热效率。窑皮温度从三、四百度下降到210度以内，散热损失即可降低8%，吨镁节煤量将会达到100公斤。

4 结束語

从整体来看，宁夏在冶金工业上仍保持着较强的资源优势，而且节能减排潜力巨大。现代工业的发展及其节能减排需求倒逼传统冶金工业不断加大技能减排技术和产能工艺创新研究的同时，逐步实现了产业升级，降低了GDO单位能耗，碳排放强度得到有效遏制，生产成本也大幅度降低。宁夏目前的电解铝和有色金属冶炼，以及供电供能的火电厂，全部属于高能耗、低产能的传统工业，在这些工业中以可持续发展理念为指导，大规模推行低碳生产工艺，是打造低碳产业的主要路径。

目前，《自治区节能降耗与循环经济“十三五”发展规划》经自治区政府第86次常务会审议通过，即将启动实施。《规划》以宁夏工业发展问题为导向，提出调整结构、提高效率、挖掘潜力、延长链条等路径，在调整产业结构方面，对钢铁、石化、有色、电力、建材、化工等行业推行能耗增量“等量置换”或“减量置换”，同时，壮大主导产业、培育新兴产业、提升传统产业，形成以传统煤炭、石油、天然气能源供给和风能、光能、生物质能、地热等新能源供给体系相结合的“立交桥式”多元供给体系。随着"十三五"节能降耗和循环经济规划的出炉，到2020年，宁夏轻重工业比达到25：75，扣除宁东煤化工项目影响，单位GDP能耗比2015年下降14%、能源消费总量控制在8800万吨标准煤以内，单位工业增加值能耗下降15%，固废综合利用率达到80%。在未来发展阶段，这些行业将会成为打造“美丽宁夏”的优势产业。

参考文献：

[1]杨沛霆，刘宏君.破解国企困境——本刊总编对话鞍钢总经理刘玠[J].中外管理，2004（11）：25-27.

[2]刘宏君.鞍钢的典型性启示——专访中国工业经济联合会顾问黄墨滨[J].中外管理，2004（11）：30.

[3]黄墨滨，柳克勋.喜看鞍钢跻身世界一流钢铁企业行列——鞍钢走自主创新型企业发展道路纪实[J].冶金管理，2007（1）：19-22.

[4]陈国宏，王吓忠.技术创新、技术扩散与技术进步关系新论[J].科学学研究，1995（12）：68-73.

[5]朱永彬，刘昌新，王铮，史雅娟.我国产业结构演变趋势及其减排潜力分析[J].中国软科学，2013（02）.

[6]姚水洪，陈仕萍.国际技术扩散研究述评[J].科技进步与对策，2007（2）：41-43.

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[8]彭富国.科技政策规律论[J].自然辩证法研究，2006（4）：65-67.

[9]盛晓明，胡娟.社会研究视角中的科技政策[J].科学学研究，2004（2）：37-42.

[10]殷醒民.工业发达国家科技政策实施效果的经验分析[J].复旦学报，2005（5）：111-120.