基于碳物质流分析的钢铁企业碳排放分析方法与案例

作为中国除电力行业外最大的能源消耗与碳排放部门,钢铁工业碳排放评价方法备受关注.针对目前钢铁工业碳排放分析方法在系统边界,排放因子等方面的问题,以及企业碳排放评价的特定技术要求,在IPCC等结构碳排放评价框架基础上,提出基于碳物质流分析的钢铁企业碳排放评价方法,为企业碳排放核算以及碳减排方案制定提供方法和依据.此外,还以某千万吨长流程钢铁企业作为实例,研究发现该典型钢铁企业实际碳排放量为1 815.06 kg(CO2),理论最大碳减排潜力为624.40 kg.     

钢铁工业绿色化问题

分析了中国钢铁工业发展背景和近20年的节能环保进程,借鉴国际钢铁企业的环保历程并对比了国内外钢铁企业的主要排放指标水平.从绿色制造的概念出发,研究提出了钢铁工业绿色化的定义和内涵.钢铁工业的绿色化生产不仅仅是清洁生产,还体现了生态工业和循环经济(3R)的思想(Reduce、Reuse、Recy-cle),具体体现在资源能源、生产过程、产品绿色度和钢铁工业与相关行业及社会的关系等四个方面.由此提出了中国钢铁工业绿色化的对策和从三个层次上实施绿色化的重点技术.     

为者常成 行者常至

为扭转欧盟钢铁行业持续下滑的态势,振兴欧盟钢铁行业,以及致力于解决欧盟钢铁工业目前所面临的种种挑战,欧盟委员会在6月11日发布了"欧洲钢铁工业竞争和可持续发展行动计划"。欧盟委员会希望通过鼓励创新、创造增长和确保国际钢材市场公平贸易的环境,为未来欧盟钢铁工业更具竞争力打下坚实基础。     

高炉煤气循环耦合富氢对中国炼铁低碳发展的意义

中国钢铁工业规模巨大,主要由高炉 转炉长流程生产,其能源结构中90%为煤炭,是国家兑现2030年降低碳排放强度承诺的主战场之一。基于当前低碳炼铁技术的研发进展、中国面临的碳减排任务、中国钢铁工业的生产模式、中国钢铁工业碳排放现状等基本事实,提出了以高炉为主体、以炉顶煤气循环耦合富氢还原为技术特征的钢铁工业低碳发展的可行路径,分析了该工艺研发所面临的关键问题,以期引起钢铁行业的重视,为中国钢铁工业进一步深度降低碳排放提供参考。     

钢铁制造流程系统节能与能效提升

提高制造流程系统能效,节约能源是降低生产成本和减少碳排放的重要措施.近年来,中国钢铁工业节能工作经历了单体设备节能、工序优化节能到系统节能,取得了显著进步.以中国钢铁工业节能进程为基础,阐述了系统节能的概念、内涵及研究进展并探讨了未来发展方向,主要从工序与界面协同匹配、物质流与能量流耦合和构建工业生态链接体系等方面展开...     

中国钢铁工业碳达峰及低碳转型路径

 2020年中国宣布将提高国家自主贡献力度,二氧化碳排放力争在2030年前达峰。钢铁工业作为典型的资源、能源密集型行业,是率先落实碳达峰的重要行业。分析了钢产量、生产结构、节能减排技术和碳税等因素对中国钢铁工业碳排放的影响程度。研究表明,不同的钢产量达峰时间将对钢铁工业的碳达峰产生不同影响,技术和生产结构因素也将对中国钢铁工业产生重要影响。地方区域是落实国家碳达峰任务的责任主体,对京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原和两广地区4个具有不同钢铁生产特点的重点区域碳排放进行研究,并分析了区域达峰方案。加快调整产业结构、推广低碳技术、改变能源结构、推进产业间耦合和加强碳资产管理等方面制定钢铁工业低碳转型路径,对实现中国钢铁工业碳排放早日达峰和碳中和有重要意义。     

面向智能制造的钢铁工业物流管控系统

计算机技术和信息技术的飞速发展为钢铁工业的发展带来了新的机遇和挑战。在新一代智能制造技术推动下,钢铁工业物流管控问题将迎来新的变革和发展。基于全流程生产协同的人-信息-物理系统技术框架,探讨了钢铁企业物流管控在物理层、计算控制层和应用层的相关问题。有助于推进钢铁工业制造在智能化、高效化、绿色化等方面稳步发展,实现采购、生产、销售全流程的优化与变革,提升对钢铁工业智能物流的认识和技术水平。     

钢铁工业炼铁工序绿色低碳技术浅析

目前国内钢铁工业烟气中SO2、NOx等有害气体的源头控制和末端治理技术成熟,特别是焦化、烧结和球团等工序已实现超低排放.而在全球脱碳大潮的背景下,以减少碳足迹、降低碳排放为中心的温室气体控制成为新常态,钢铁冶金工艺革新与前沿技术研发成为传统钢铁产业转型升级新趋势.以氢代碳是未来低碳技术、能源变革的重要方向.基于工艺成熟...     

钢铁工业生态化研究进展与前景分析

从工业生态学研究的一般性问题出发,阐述了钢铁工业生态化的内涵、目标以及相关的生态技术,分析了钢铁工业生态化前景。指出面对市场竞争力和可持续发展这一时代命题,钢铁工业要在以生态工业和循环经济为主要特征的未来社会中扮演重要角色,以解决钢铁工业发展与环境承载能力之间的矛盾。钢铁工业生态化发展模式的建立将是最有效的策略和手段。中国钢铁工业正开始提倡实施清洁生产和采用绿色化技术,进而向生态工业和循环经济的方向努力。     

钢铁企业智慧能源管控系统开发与实践

 能源管控系统是国家工信部推出的节能减排先进适用技术之一,也是企业实现能源精细化管理的重要措施。综述了钢铁企业能源管控系统的现状和存在的问题,并对未来发展进行了展望。针对能源管控系统核心功能展开进一步分析,从基础能源管理到能效分析与评价、能源供需预测与优化分配、多能源介质耦合优化调度及辅助决策,以及碳排放分析等核心功能,旨在推进中国钢铁工业能源管控系统的进一步完善,促进智能化、绿色化发展,更好地发挥能源精细化管理作用,为企业节能减排做出更大贡献。     

电弧炉炼钢绿色及智能化技术进展

  为推动钢铁工业转型发展,从绿色化和智能化技术在电弧炉炼钢领域的应用出发,介绍并分析了近年来电弧炉炼钢在高效洁净化冶炼、绿色清洁化生产和智能检测与控制等领域的技术发展状况。结合国内外研究现状,指出绿色化和智能化技术在电弧炉炼钢领域的作用将日益突出,更先进的绿色清洁化生产技术以及更可靠全面的流程智能化检测与控制将成为今后电弧炉炼钢技术的发展趋势。     

关于钢铁企业的结构模式与社会功能(续)

6 中国钢铁工业绿色化重点技术 绿色化技术并不完全排斥有效的污染物末端治理。当然,从源头控制出发,推广和开发避免污染产生的方法要比开发处理污染的方法更积极、主动。看来应该积极地从三个层次上实施绿色化的技术:①普及推广一批成熟的节能环保技术;②投资开发一批有效的绿色化技术;③探索研究一批未来的绿色化技术。     

钢铁流程资源-能源-碳排放耦合关系及分析

钢铁工业作为国民经济建设的基础性行业,在繁荣发展的同时带来了资源和能源消耗量大、CO₂排放高等问题,引起国内外重点关注。基于中国北方某钢铁企业,以3种典型的耦合关系为例对钢铁生产过程的水资源-能源-碳排放耦合关系以及相关的影响因素进行了分析。节能供给曲线分析和生命周期水足迹分析结果表明,案例企业的能源消耗-水资源消耗-碳排放存在协同效应。例如在节能技术视角下,19项具有成本效益的节能技术在减少能耗6.01GJ/t的同时,还可协同减少工业新水消耗1.35m³/t、水足迹4.81m³/t以及CO₂排放640.36kg/t。进一步分析了耦合关系的主要影响因素,即电力消费结构、废钢投入率和节能技术参数变化的影响。该研究为中国钢铁工业可持续发展提供理论依据和重要参考。     

近零碳排电弧炉炼钢工艺技术研究及展望

 中国钢铁工业碳排放占全国总排放比例达16%,减少钢铁工业碳排放是中国政府实现“碳达峰、碳中和”承诺的重要抓手。在碳中和背景下,全球钢铁行业正加速推动技术革新以降低碳排放。提出近零碳排电弧炉炼钢新工艺,从能量来源碳近零、冶炼过程碳近零、原料生产碳近零3个层面开展技术创新,以实现炼钢工序碳近零。在能量来源碳近零方面,提出利用太阳能、风能及谷电等能源昼夜交替补充,能量有效存储及释放、微型智能电网及电弧炉优化供电,实现绿色能源的直接高效利用;在冶炼过程碳近零方面,提出利用氢能烧嘴、无碳发泡剂、CO₂-Ar动态底吹脱氮、熔池内O₂-CaO喷吹脱磷及系统能效评价等关键技术实现非涉碳冶炼;在原料生产碳近零方面,提出利用绿氢直接还原炼铁及相关配套技术、绿电等离子热风窑炉配合碳捕集工艺等大幅降低原辅料生产过程碳排放。对电弧炉炼钢过程能量输入、冶炼涉碳及原料带碳的吨钢坯二氧化碳排放进行了衡算,并结合上述关键技术减碳能力分析,计算预测该近零碳排电弧炉炼钢新工艺最终极限碳排放可降低到64 kg/t(钢)。因此,开展近零碳排电弧炉炼钢工艺研究,加速其工业落地应用,将有助于促进中国钢铁工业创新发展和绿色低碳发展。     

钢铁工业不同炼钢工艺生成的CO_2量

钢铁工业中二氧化碳最主要的来源是铁矿石与碳反应的还原反应。钢铁工业不仅面临着同行的挑战,还要应付替代材料的竞争,以及全球对环境日益关注的压力。为了保持在全球市场的竞争力,多年来各国钢铁工业将最小限度地使用碳载体一直是其肩负的使命。目前国外发达国家钢铁工业中碳的输入和排放量大幅度减少。据欧洲钢铁同盟统计,2000年欧盟钢铁工业的CO_2排放量已降至1975年的60％,并根据物理计算,欧洲钢铁工业对碳的限制已经接近极限。他们     

钢铁工业减碳与CO2资源化利用技术的研究进展

在全球“碳达峰、碳中和”新发展背景下,钢铁工业低碳发展尤为重要。分析了钢铁工业构建低碳循环及减碳领域的典型技术研究现状,以及新型CO₂资源化利用产业的发展情况。从全球相对成熟的钢铁工业生产流程现状出发,重点介绍了高炉-转炉、全废钢-EAF、直接还原和熔融还原4类钢铁生产流程的碳排放强度。目前,全球钢铁制造流程主要以高炉-转炉长流程和废钢-电炉短流程为主,长流程吨钢碳排放强度约为电炉短流程的3倍。结合全球钢铁产量的演变值推算了2001—2022年间全球钢铁工业的CO₂排放量,阐述了减碳以及CO₂资源化利用的紧迫性和必要性。根据已有的钢铁工业减碳经验,选取日本、欧洲和中国的低碳冶炼项目进行分析,包括其在钢铁工业减碳发展中所进行的试验性技术探索和阶段发展实践。在钢铁工业减碳的基础上,推进CO₂的资源化利用是实现钢铁工业碳中和的重要任务。阐述了钢铁企业碳捕集固碳技术的研究现状与特点,系统归纳了当前助力钢铁工业CO₂资源化利用的有效方法,包括在炼钢转炉和精炼工序上采用不同模式的CO     

晋南钢铁高炉喷吹富氢气体工业化实践

 钢铁工业是中国制造业中碳排放量最高的行业,碳排放占全国碳排放总量的15%左右。高炉是钢铁工业碳消耗量最大的工序,碳消耗占钢铁流程总碳消耗的70%以上,减少高炉冶炼碳消耗是降低钢铁工业碳排放的最有效措施。高炉喷吹富氢气体不但可以提高冶炼效率,减少污染物排放,而且可以减少焦炭或煤粉消耗,从源头上降低高炉冶炼碳消耗,从而减少碳排放。以山西晋南钢铁两座1 860 m3高炉风口喷吹富氢气体工业化生产数据为例,详细研究了高炉喷吹富氢气体对燃料比、风口理论燃烧温度、炉腹煤气量、H₂利用率以及CO₂排放量的影响。结果表明,喷吹富氢气体可以显著降低高炉固体燃料消耗,在吨铁富氢气体喷吹量为65 m3条件下,富氢气体与固体燃料的置换比为0.49 kg/m3;风口喷吹富氢气体降低了风口理论燃烧温度,吨铁每喷吹1 m3富氢气体,风口理论燃烧温度降低约1.5 ℃,高炉鼓风量和炉腹煤气量都少量降低;喷吹富氢气体以后,炉内H₂的利用率平均为37.3%,CO的利用率约为43.2%;吨铁CO₂排放量可以降低80 kg左右,高炉CO₂排放降低了5.6%,取得了较好的经济、环境和减污降碳效果。     

德国和欧洲钢铁业减少CO2及其他污染物排放的措施

欧盟27国的钢铁联合企业拥有现代化的工艺装备,生产多品种的优质钢材。高炉-转炉流程仍将保持统治地位。钢铁厂环境排放的控制主要涉及粉尘、SO2、NOx、二恶英和其他污染物,其焦点之一是CO2排放和碳排放交易。对减排CO2的炼铁新工艺作了概述。德国钢铁工业向政府作出承诺:同1990年相比,2012年吨钢CO2排放削减22%。     

欧洲钢铁工业竞争和可持续发展行动计划出台

2013年6月11日,欧盟委员会公布了酝酿已久的"钢铁行动计划",以保护和振兴欧盟钢铁行业,以及致力于解决欧盟钢铁工业目前所面临的种种挑战,包括钢材需求下滑。欧盟委员会希望通过鼓励创新、创造增长和确保国际钢材市场公平贸易的环境,为未来欧盟钢铁工业更具竞争力打下坚实基础。该计划指出,目前欧洲钢铁需求与危机前相比已降低27%,因钢铁工厂关闭、减产等已造成4万人失去工作岗位,但目前欧盟过剩产能仍达8000万吨,按目前需求增速消化这些过剩产能需5-7年。该计划提出的拯救措施包括扩大需求(推动新能源汽车和可持续建筑)、改善贸易环境(出口环境和原料来源环境)、降低能源成本(节能技术和降低进口依赖)、对应对气候影响等有关创新项目给予资金支持、利用欧洲社会基金和欧洲全球化调整基金对企业裁员带来的社会成本进行支持等。但欧洲钢铁业不少人士认为该计划很多措施模棱两可,对如何削减过剩产能没有具体措施。欧钢联(Eurofer)负责人Gordon Moffat表示,该计划是一个良好起点,但让这些提议转变成欧洲钢铁业能持续盈利,要做的事情还很多。从目前我国钢铁产业发展现状看,也存在产能过剩需要化解的问题,以及由此带来社会问题的难题,同时我国钢铁产业也存在着如何可持续发展的问题。此外,欧盟钢铁产业目前所面临的很多问题也是中国钢铁产业正在面对或是将要面对的问题。有鉴于此,本刊刊发欧盟"钢铁行动计划"的主要内容,希望有关方面充分了解国外钢铁产业发展走势、路线图以及行动计划,以期对我国钢铁产业未来发展起到积极的借鉴作用。     

中国钢铁工业空气污染物排放现状及趋势

 目前中国粗钢产量已经占世界总产量的一半以上,中国钢铁工业的发展对世界意义重大。中国钢铁工业主要采用以煤炭为主要燃料的“高炉-转炉”长流程冶炼工艺,因此在钢铁生产过程中排放出大量的空气污染物,主要包括二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_x)和颗粒物(PM_2.5)等。从钢铁工业污染物的来源、污染物的排放总量变化情况、不同冶炼工序污染物排放特点、中国钢铁工业污染物排放量地域分布特点以及不同规模的钢铁企业污染物排放特点等多角度综述了近年来中国钢铁工业的空气污染物排放现状。同时简要综述了中国钢铁工业为治理空气污染物而进行的超低排放改造进展情况,据此提出了中国钢铁工业空气污染物治理存在的问题,并分析了未来中国钢铁工业空气污染物排放及减排趋势。