钢铁工业CO2排放的计算须科学

1、钢铁工业CO2排放的计算须科学全球气候变暖受到世人的关注，大气中CO2含量升高，是气候变暖的重要原因之一。 国际上已多次开会，呼吁人们减少CO2排放。我国政府已向世界承诺，到2020年中国的单 位GDP值CO2排放与2005年相比减少40%45%。世界其他国家也在制定减少CO2排放路线图。国际钢铁协会提出了一个钢铁工业CO2 排放计算公式（模型），以及具体说明细则，这是根据日本、西欧等工业发达国家和地区钢 铁企业情况得出的公式。工业发达国家钢铁工业的产品结构（特别是铁钢比）、技术装备水 平、生产条件（特别是原燃料质量）、用能结构等方面与我国差异明显。因此，我国不能延 用国际钢铁协会提出的钢铁工

2、业CO2排放计算公式，而应结合我国具体情况，提出符合我 国钢铁工业生产特点的CO2排放计算办法。钢铁工业CO2排放现状钢铁工业是能耗大户，占全国总能耗的8.9%，CO2排放占全国总排放的11.2%左右。钢 铁工业发展和碳排放越来越受到我国社会各界的关注。钢铁工业对我国国民经济发展起到重 要的支撑作用，钢材是经济建设的重要基础原材料，在多方面有着不可替代性。钢铁产业的 进一步发展也将受到CO2减排的压力。应当相信，通过各方面的努力，我国钢铁企业一定 能够完成国家提出的CO2减排目标。表1铜铁工业各工序00芝排放所占比两工序高炉烧结焦化轧钢及下游加7比重73,611.5以1, 70, 1表2钢铁行

3、（企）业。6排放系数（源度）钢铁工业吨吨粗钢）饶结（:吨吨饶结焦炉（吨ctW吨揍炭）检生产（吨OVW生快J钢铁生产电炉（吨OV吨钢）2.50.20.561. S51.460. 08德国蒂森克虏伯钢铁公司提出的钢铁工业各工序CO2排放所占比重，见表1。联合国气 象组织（简称IPCC）发布2006年国家温室气体清单指南，提出钢铁行（企）业CO2排 放系数（强度），见表2。上述数据适用于以企业为单位的应用，而不能用于单体装备。因单体装备之间的生产条 件、技术装备水平、能源利用状况等方面有较大差异。国际上钢铁企业统计的范围只限于单 纯的钢铁生产，而我国国家统计局的统计口径除钢铁生产企业外，还涵盖了铁合

4、金、一些小 型轧钢厂等，统称为黑色金属及压延。因此，吨钢综合能耗和CO2排放系数的计算，国内 外有较大的差异。钢铁企业CO2排放主要由燃煤所产生。我国钢铁工业用能结构中，有80%是煤炭，用 煤炭的生产工序主要是炼铁、烧结、球团。2017年重点钢铁企业高炉燃料比为544.04kg/t， 烧结固体燃耗为52.87kg/t，部分链箅机回转窑生产球团用煤粉。生产过程产生CO2 排放量可参考表1。高炉生产本身不产生CO2排放，产生的高炉煤气（1400m3/t1800m3/t） 供给煤气管网，有45%的高炉煤气去烧热风炉，体现为热风炉废气中的CO2排放。燃煤和 用副产煤气的炉窑会产生CO2排放。转炉生产的

5、脱碳反应（脱除生铁中的碳），会产生17% 左右的CO2、75%的CO,转炉煤气会回收，一般不外排。工业发达国家以短流程电炉为主， 用电较多，用煤炭量少，这是在优化生产条件下组织生产的，企业CO2排放少。吨钢综合能耗和CO2排放系数我国钢铁企业之间的吨钢综合能耗数据差异较大，主要是企业之间的产品结构、技术装 备水平、生产条件、统计范围等方面差异较大，有很多方面的不可比性。因此，吨钢综合能 耗数据的对比，在企业内部进行对标是合理的。对标工作应重视各主要工序数据的对比，特 别是在相近生产条件下的单体设备指标对比是有价值的。2017年中国的铁钢比为0.854；世界平均为0.7014,扣除中国后为0.5

6、504,美国为0.2735， 德国为0.6526，法国为0.6886。铁钢比降低0.1，吨钢综合能耗降低约50kgce/t。我国铁钢 比高，是我国能耗高、CO2排放多的主要原因。2017年我国重点统计钢铁企业产铁62151.42万吨，占全国铁产量的87.95%；高炉平均 燃料比为544.04kg/t,炼铁工序平均能耗为390.63kgce/t，部分企业的（宝钢、首钢京唐、 武钢等）燃料比和炼铁工序能耗指标已达到国际先进水平。炼铁工序能耗占联合企业总能耗 的50%，碳素消耗占联合企业总消耗的85%以上。CO2主要是由碳素燃烧产生的。由此可见， 我国特大型炼铁企业的CO2排放接近国际先进水平。经研

7、究计算，我国特大型钢铁企业的 吨钢CO2排放系数在1.7左右。烧结工序CO2排放分析烧结固体燃耗占烧结工序能耗的75%80%。固体燃耗就是烧结燃碳，会产生CO2排放。 所以说，烧结固体燃耗水平决定了烧结工序CO2排放量的水平。在同等原燃料质量条件下， 大型烧结机的固体燃耗要比小烧结机低。这与原料混匀程度、料层厚度、配入除尘灰（含碳 量多少）数量以及采用各项先进技术的情况有关。不同冶金性能的铁矿石，烧结所需的热量 是不同的。含结晶水的褐铁矿等需要的热量多，CO2排放也会多。操作水平对固体燃耗也有 影响。2017年我国重点统计钢铁企业烧结固体燃耗为52.87kg/t （有4个企业低于45kg/t）

8、， CO2排放系数不会超过0.2。高炉炼铁工序CO2排放系数高炉炼铁工序的燃料比（包括焦炭和煤粉）水平，决定了 CO2排放强度。影响炼铁燃 料比的因素很多，有上百个。其中主要影响因子有：入炉矿品位、焦炭质量（特别是M10 水平）、热风温度、高炉操作水平等。碳素（焦炭和煤粉）在高炉内的作用分配：风口燃烧 55%65%，料线与风口间碳溶反应25%35%，生铁渗碳7%10%，其他元素还原反应及 损失2%3%。产生CO2的排放量主要由风口燃烧碳决定，是以煤气形式出现。因操作水平 的差距，不同容积的高炉煤气中CO2含量有较大的差距。2000m3级以上的高炉CO2含量在 20%24%，CO含量在25%以上

9、。1000m3级以下的高炉CO2含量16%20%，但CO含量要高 于大高炉，体现为小高炉能源利用效率低。表面上看，大高炉煤气中CO2含量比小高炉高 约4%,但小高炉燃料比高，产生的煤气量也大。这与小高炉采用大风量（吨铁风量比大高 炉高200m3以上）、高冶炼强度的操作方针有直接关系。一般高炉吨铁煤气发生量在 1400m3/t1800m3/t，正常情况下，高炉消耗1t碳素，需要2400m3的风量。小高炉燃料比 高，消耗风量就要多，煤气量也大。小高炉煤气量比大高炉高带来的影响，远大于煤气中 CO2含量高对CO2排放的影响。总体来讲，小高炉的CO2排放强度肯定要比大高炉高。转炉工序CO2排放分析20

10、17年重点钢铁企业转炉煤气回收量为114m3/t，转炉煤气中CO含量在75%左右，CO2 含量在17%左右，热值为2000kcal/m3。企业之间煤气回收量差距也很大。一方面，各企业 回收CO含量起点不一样，有的定为CO含量大于30%进行煤气回收，有的定为大于40%。 另一方面，一批小转炉不进行煤气回收，这样CO2排放量就大。实质上，转炉冶炼是个铁 水脱碳反应。根据生产的钢种不同，脱碳的深度也不一样，产生的CO2排放量也不会一样。 因此，不同转炉统一用一个转炉工序CO2排放系数计算，也会出现偏差。电炉工序CO2排放分析我国特钢17个企业已全部配备小高炉，2017年行业电炉平均使用50.92kg

11、/t的热铁水 进行电炉冶炼，最高的热铁水比例达988.83kg/t。总体来讲，我国已不是单纯的短流程电炉 生产。因此，评价我国电炉工序CO2排放，不能再用国外全废钢电炉冶炼那样计算。要将 我国电炉工序分解为高炉和电炉2个部分，再具体分析。高炉的CO2排放在前面已有论述； 电炉工序CO2排放分析，也不光是用废钢冶炼的计算，还要计算铁水脱碳所产生的CO2排 放。我国一些电炉已实现能源多源化，进行吹氧、喷碳，缩短冶炼时间。这些企业的CO2 排放系数要重新进行分析。一般来讲，我国电炉工序CO2排放系数要远高于国际平均水平。其他注意事项联合国气象组织（简称IPCC）发布2006年国家温室气体清单指南，提出钢铁行（企） 业铁钢工序CO2排放系数（强度），是将炼铁和炼钢两个工序放在一起的，计算和考核都比 较难，也不科学。我国钢铁企业计算CO2排放系数，还是应将炼铁和炼钢分开。总体而言， 我国铁钢比高，CO2排放系数要比工业发达国家高。我国钢铁企业之间外购焦炭、生铁、石灰石、钢锭等数量差距较大，能源利用水平也不 一样