典型钢铁企业全流程的氮素流及其含氮污染物减排潜力分析

针对钢铁生产全流程产生的NO_x造成的环境污染问题,依据NO_x生成机理及元素流分析方法,建立钢铁生产全流程氮素流分析模型。应用该模型,以某典型钢铁企业实际生产数据为样本,分析钢铁联合企业的氮元素流动特征,讨论钢铁生产全流程中排放的含氮污染物及废气NO_x的产生、脱硝及排放情况。研究结果表明,钢铁企业输入的氮素主要来源于高炉鼓风和各工序燃烧所需的空气(99.655%),输出的氮素主要以N₂形式(82.917%)排放至大气,全流程内的氮素主要以煤气和工序产品形式循环;钢铁企业排放的含氮污染物以废气NO_x(97.982%)为主,高炉炼铁工序废气NO_x排放量最高;钢铁企业产生的废气NO_x主要来源于焦炭(56.84%)和煤炭(28.91%),其中24.23%的NO_x经脱硝后转化为N₂排放至大气。对钢铁生产全流程氮素流及含氮污染物的排放、控制及相关政策开展研究,提出合理建议,对中国环境保护和钢铁行业的绿色发展具有重要意义。     

钢铁工业二氧化碳排放计算方法实例研究

实现钢铁生产中CO₂排放的准确量化和计算是分析评估其环境影响及各种减排技术的基础和保障.基于Y钢厂2015年的实际生产数据，分别利用国内推荐的投入产出法和国际钢铁协会推荐的生命周期法计算了Y钢厂的吨钢CO₂排放量.计算结果表明:生命周期法计算的Y钢厂的吨钢CO₂排放量为2.183 t CO₂，明显高于国内推荐的投入产出法计算的Y钢厂的吨钢CO₂排放量1.940 t CO₂，这主要是由于钢铁协会提出的计算方法统计项目更为丰富并且考虑了物料和能源的上游产生的二氧化碳排放.结合《温室气体排放核算与报告要求》计算方法和国际钢铁协会所提出的计算方法，从计算边界、排放因子、物料和能源分类以及评价基准线层面提出了一套基于全生命周期方法的符合中国钢铁企业国情的温室气体排放计算方法.      

炼铁系统物质流与能量流分析

炼铁系统的能源消耗占钢铁联合企业总能耗的60%以上，提高炼铁系统的能源效率已成为解决钢铁工业这些问题最有效的方法之一。本文主要从炼铁系统物质流和能量流的角度出发，分析了炼铁系统（包括烧结和高炉）的资源和能源消耗情况，并以唐钢南区炼铁系统为例，计算了其炼铁系统由含碳能源引起的CO₂排放量。     

热压铁块降低高炉CO2排放量的探究

热压块铁(HBI),品位在92%～93%,具有高纯净、低有害杂质、品质均匀、强度高、粉化率低等优点，直接装入高炉，可提高铁水产量，同时也可降低高炉单耗，节焦、增产效果明显。以国内某1 580 m³高炉为研究对象，建立了高炉工序的CO₂排放计算模型，计算出高炉工序CO₂排放量为1192.109 kg/t铁，吨铁CO₂排放量为1618.96 kg。对高炉工序CO₂排放量计算结果分析，焦炭的CO₂排放量高达73.52%,要降低CO₂的排放的关键在于减少焦炭的使用。随着加入热压铁块的量增大，吨铁CO₂减排量增大，从而实现了减少CO₂排放。     

氢冶金基础研究及新工艺探索

氢冶金是钢铁工业减少CO₂排放的有效方法之一。但当前大规模制氢仍然依靠化石燃料，因此，即使采用氢冶金总量减排不明显。利用钢铁企业的含能气体制氢或“可燃冰”制氢可以为氢冶金提供氢源并能减少CO₂排放。探讨了低温氢冶金的关键技术。同时还研究了碳-氢熔融还原工艺。为氢冶金技术的发展奠定了一定的理论基础。     

CO2矿物碳酸化的研究进展

CO₂的温室气体效应已为全世界环保工作者所重视。CO₂ 的矿物固定即碳酸化是减少其温室气体效应的有效方法之一。本文从矿物碳酸化的热力学、动力学方面分析了这种方法的可行性以及反应机理、速率影响因素等；总结了其工艺路线、生产成本以及产品的性能、用途等。指出用钢铁工业的废弃物-钢渣固定CO₂具有大的应用前景。     

典型钢铁制造流程碳排放及碳中和实施路径

高炉-转炉钢铁生产流程是典型的钢铁制造流程，也是典型的铁-煤化工过程，能耗高、碳排放量大，是中国钢铁行业实现碳中和目标的重点领域。2020年，由该流程生产的钢产量占全国粗钢产量的90%以上，是钢铁行业重要的CO₂排放源，因此，以典型高炉-转炉钢铁流程为主的企业碳排放计算和碳中和路径研究引起重视。目前国内外有多种针对钢铁企业碳排放的计算方法，但不同CO₂计算边界和方法对企业CO₂排放结果差异较大，影响因素也不同。剖析了钢铁生产流程的碳排放特征，以典型高炉-转炉制造流程为例，从系统边界、碳排放核算方法以及影响因素等角度全方位分析了钢铁制造流程碳排放，核算了不同方法下390万t和550万t钢铁企业的碳排放量，并对比了不同核算方法的差异性。结果表明，A企业和B企业铁前工序的CO₂排放占总碳排放的比例分别为60.99%和54.12%,减少钢铁制造流程CO₂排放应优先考虑焦化、烧结和炼铁工序；影响钢铁制造流程减排的因素主要包括化石燃料的消耗、能源的回收率、自发电的比例和碳排放因子的选取，其...     

利用非焦煤低碳炼铁新技术的初步研究

通过对非焦煤与铁矿粉“干馏”特征的实验调查分析，提出了“非炼焦煤与铁矿粉”共处理的低碳炼铁预处理技术路线。研究表明：干馏温度800℃，铁矿粉金属化率可达到约85%以上，其中金属铁约60%为氢元素所还原，铁氧化物还原过程约减少CO₂排放量可达0.67 t，经济和环境效益显著。     

气候变化与钢铁工业脱碳化发展

 中国政府高度重视气候变化问题,积极主动地做出了减排承诺。钢铁行业作为工业的重要领域,是能源消费大户,同时也是CO₂排放大户。对中国钢铁工业CO₂排放现状分析表明,中国钢铁工业吨钢CO₂排放量下降明显,CO₂排放总量在2014年已经达到峰值,随后呈下降趋势,但由于粗钢产量巨大,钢铁工业的CO₂排放量占全国CO₂排放总量仍然较高,必须走脱碳化发展的道路。通过对钢铁工业脱碳化发展策略和技术的分析,表明有策略地推进并提高全废钢电炉流程的比例是当前最为实际的钢铁工业脱碳化发展途径。     

CO2在钢铁工业资源利用现状

钢铁生产过程CO₂的资源利用问题将对我国CO₂减排任务的完成起到重要作用.以CO₂在钢铁工业中的资源化利用为出发点，分析了国内外CO₂气体作为反应气体、搅拌气体及保护气体等在钢铁生产过程中的应用现状. CO₂用作反应气体主要应用在BOF转炉炼钢、不锈钢生产及钢渣碳酸化处理；CO₂用作搅拌气体主要应用于转炉底吹、钢包搅拌及LF炉精炼；CO₂用作保护气主要应用在出钢、中间包及连铸等工序.利用CO₂用于钢铁生产具有成本低、热力学条件好、密度大、搅拌能力强及实现CO₂资源利用等优点，CO₂喷吹之后反应体系中CO₂的利用率需进一步研究.      

钢铁企业系统节能减排过程集成研究进展

论述了过程集成方法、系统节能在过程工业领域的应用及研究进展.指出钢铁工业是典型的过程工业系统,根据其能源消耗、污染物排放的特点,以生产工序、生产流程和企业为研究对象,依据能量流、物质流和污染流输入输出关系构建了钢铁生产过程集成模型,并以能耗最小、CO2排放最少及成本最低为优化目标.分析表明用过程集成模型化方法可以实现钢...     

首钢京唐钢铁公司绿色低碳钢铁生产流程解析

中国钢铁行业面临着资源能源短缺、市场盈利下降和生态环境制约三个方面的压力与挑战,在低碳循环经济成为当前社会发展主趋势的情况下,钢铁企业需要向低碳、绿色生产的方向转型升级。以京唐钢铁公司2015年上半年的生产调研为基础,计算京唐钢铁公司生产过程的能耗、CO2排放情况,并对钢铁生产过程能量流运行、废弃物处理与能源转换情况进行分析,为其他钢铁企业减少CO2排放、节约能源、保护环境提供一个参照。研究表明,京唐钢铁公司吨钢综合能耗为604.5 kg,吨钢CO2排放为2.165 t,与产品结构相类似的宝钢和武钢相比,能耗水平位于行业先进水平;基于钢铁生产的能量流分析表明,京唐钢铁公司通过采用干熄焦发电、煤气干法除尘、TRT余压发电等先进技术,实现吨钢余热余能回收136.26 kg,余热余能回收率为48.31%,高出全国平均水平10.89%;京唐钢铁公司基于循环理念,建立高效的煤气-电能转换中心和余热蒸汽回收利用中心,基本实现了煤气资源、固体废弃物资源、水资源的循环利用与废水零排放,生产过程中SO2、NO2、粉尘的全面达标排放。     

中国钢铁行业低碳模式及其相关政策分析

基于全过程分析和情景分析建立耦合模型,从中国钢铁工业的发展模式和政策角度,结合中国当前成熟的节能减碳技术,分析中国钢铁工业CO2的低碳发展模式和相关政策,并探讨未来中国钢铁工业CO2的最优减排量和优化技术路线。分析结果表明:若控制好经济发展和钢产量速度,实施提出的减碳技术路线,与2010年相比到2020年中国钢铁工业在焦化、烧结、炼铁、转炉、电炉和轧钢工序单位产品可减少CO2排放量分别为77.33、4.4、7.13、54.36、116.2和42kg/t;若同时保证相关末端处理技术的实施,到2020年吨钢CO2排放量为1.49t。可见,建立中国钢铁工业的低碳发展模式,主要在于促进相关成熟技术利用的政策调整,该发展模式可为中国钢铁行业的持续发展提供一定的理论依据。     

“双碳”目标下中国钢铁工业的低碳发展分析

摘要：中国钢铁工业的流程结构特点是高炉—转炉长流程占主导,能源结构特点是以煤炭为主,因此造成吨钢CO2排放量高于世界平均水平,碳减排压力巨大。为探究中国钢铁工业的低碳现状与发展趋势,通过对流程结构、废钢资源、低碳技术、碳交易市场等进行深入分析,认为钢铁工业实现2030年碳达峰、2060年碳中和的“双碳”目标是一个长期的、多因素综合作用的过程,不同阶段应确立不同的研究重点,并就未来发展提出了自己的建议。钢铁工业下一步应该加快低碳技术发展、提高电炉短流程比例、重视氢冶金技术研发,并充分发挥政策和市场调节作用,最终摆脱碳冶金依赖,走向低碳化钢铁之路。     

Analysis on low carbon development of China′s steel industry under “dual carbon” goal

The process structure of China′s steel industry is dominated by the BF BOF steelmaking process, and the energy structure is dominated by coal, which causes CO2 emissions per ton product higher than the world average level, and the pressure of CO2 emission reduction is great. In order to explore the low carbon status and development trend of China′s steel industry, multiple perspectives such as production process structure, scrap resources, low carbon technology and carbon trading market were analyzed deeply, coming to the conclusion that achieving the “dual carbon” goal of CO2 emissions peak before 2030 and carbon neutrality before 2060 is a long term and multi factor comprehensive process, the steel industry should establish different research priorities at different stages. At the same time, suggestions for further development are put forward. In the next step, China′s steel industry should accelerate the development of low carbon technology, increase the proportion of EAF steelmaking process, pay attention to the research and development of hydrogen metallurgy technology, and give full play to the role of policy and market regulation, finally get rid of the dependence of carbon metallurgy and embark on the road of low carbon steel.     

Change in Carbon Dioxide (CO2) Emissions From Energy Use in China's Iron and Steel Industry

As the largest energy consuming manufacturing sector and one of the most important sources of carbon dioxide (CO2) emissions, the China's iron and steel industry has paid attention to the study of changing trend and influencing factors of CO2 emissions from energy use. The logarithmic mean Divisia index (LMDI) technique is used to decompose total change in CO2 emissions into four factors: emission factor effect, energy structure effect, energy consumption effect, and steel production effect. The results show that the steel production effect is the major factor which is responsible for the rise in CO2 emissions; whereas the energy consumption effect contributes most to the reduction in CO2 emissions. And the emission factor effect makes a weak negative contribution to the increase of CO2 emissions. To find out the detailed relationship between change in energy consumption or steel production and change in CO2 emissions, the correlation equations are also proposed.     

Change in Carbon Dioxide （CO2） Emissions From Energy Use in China＇s Iron and Steel Industry

 As the largest energy consuming manufacturing sector and one of the most important sources of carbon dioxide (CO2) emissions, the China′s iron and steel industry has paid attention to the study of changing trend and influencing factors of CO2 emissions from energy use. The logarithmic mean Divisia index (LMDI) technique is used to decompose total change in CO2 emissions into four factors: emission factor effect, energy structure effect, energy consumption effect, and steel production effect. The results show that the steel production effect is the major factor which is responsible for the rise in CO2 emissions; whereas the energy consumption effect contributes most to the reduction in CO2 emissions. And the emission factor effect makes a weak negative contribution to the increase of CO2 emissions. To find out the detailed relationship between change in energy consumption or steel production and change in CO2 emissions, the correlation equations are also proposed.     

钢铁工业中CO2排放和降低的措施

介绍了地球变暖对人类生态环境的影响。并讨论了钢铁行业中CO2排放量和减少钢铁生产过程中CO2排放量的一些措施。     

典型钢铁企业全流程的氮素流及其含氮污染物减排潜力分析

针对钢铁生产全流程产生的NO_x造成的环境污染问题,依据NO_x生成机理及元素流分析方法,建立钢铁生产全流程氮素流分析模型。应用该模型,以某典型钢铁企业实际生产数据为样本,分析钢铁联合企业的氮元素流动特征,讨论钢铁生产全流程中排放的含氮污染物及废气NO_x的产生、脱硝及排放情况。研究结果表明,钢铁企业输入的氮素主要来源于高炉鼓风和各工序燃烧所需的空气(99.655%),输出的氮素主要以N₂形式(82.917%)排放至大气,全流程内的氮素主要以煤气和工序产品形式循环;钢铁企业排放的含氮污染物以废气NO_x(97.982%)为主,高炉炼铁工序废气NO_x排放量最高;钢铁企业产生的废气NO_x主要来源于焦炭(56.84%)和煤炭(28.91%),其中24.23%的NO_x经脱硝后转化为N₂排放至大气。对钢铁生产全流程氮素流及含氮污染物的排放、控制及相关政策开展研究,提出合理建议,对中国环境保护和钢铁行业的绿色发展具有重要意义。