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摘要：钢铁行业是我国能源消耗和碳排放重点部门。本文分析了我国钢铁行业温室气体排放的情况，从优化生产流程、提升工艺和技术水平、优化用能结构、提升产品质量、增加循环利用和提升企业用能管理水平等方面对钢铁行业温室气体减排的机会进行了探讨。

关键词：钢铁；碳排放；温室气体减排

我国钢铁行业目前面临着产能过剩矛盾加剧、自主创新水平不高、资源环境约束增强等问题，同时，在全球共同应对气候变化的背景下，钢铁行业又承担着温室气体减排的重要责任。钢铁生产企业采取措施，走向先进高效、节能低碳的发展道路是必然选择。

目前我国钢铁生产企业在温室气体减排方面仍面临许多问题，一是企业缺少明确的温室气体减排目标，减排动力不足；二是钢铁行业低碳技术仍处于发展和完善阶段，有的技术成本过高，难以推广；三是钢铁企业对温室气体排放量核算方法等温室气体排放控制相关知识不够熟悉；四是部分钢铁企业不具备提出本企业减排温室气体技术方案的能力，不能及时并准确地识别减排潜力和机会。

1 我国钢铁行业碳排放情况 本文来自织梦

钢铁生产过程产生的CO2排放来自于煤等化石燃料燃烧、电力消耗、石灰石等含碳熔剂的分解以及废钢等原料的消耗等。近年来我国的粗钢产量规模庞大，见图1。

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炼钢焦炭的年使用量也一度达到4亿t，见图2。 内容来自dedecms

根据《中国统计年鉴2016》和《中国能源统计年鉴2016》中我国钢铁工业的能源消费量有关数据，按照《IPCC国家温室气体清单指南2006》和国家发展和改革委员会《中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》的计算方法，得到我国2015年由钢材生产产生的CO2排放情况。 织梦好，好织梦

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2015年，我国粗钢产量8.04亿t，钢材产量11.23亿t。终端能源消费量中煤（原煤、洗精煤等）为1.355亿t，焦炭3.71亿t，油品152万t，天然气35亿m3，按照相应排放因子计算以上4项能源消耗所带来的直接CO2排放量为13.28亿t。此外，钢铁行业2015年电力消费总量为5333亿kWh，由于发电过程中也产生碳排放，特别是我国发电结构中煤电占比较高，因此这部分碳排放量也很大。 织梦好，好织梦

总体来说，我国生产单位钢材的CO2排放量高于世界上的主要产钢国家，主要有两方面原因：一是我国钢铁工业一次能源消费中煤炭占比较高，而油品和天然气的比重相对较低，客观上煤炭使用过程中的能源转化效率低、碳排放量高；二是我国电炉炼钢比与世界平均水平相比较低，而从生产工艺的角度，生产1 t钢材短流程的CO2排放量只是长流程的30％左右甚至更低。 织梦内容管理系统

2 国际钢铁行业发展趋势与减排现状

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进入新世纪，特别是“十二五”时期以来，中国乃至世界钢铁工业的发展环境发生了深刻变化。冶金原料优质资源开发殆尽、现有资源质量下降、原料燃料价格高涨、二氧化碳减排及环境负荷加重以及来自其他材料的替代等压力，都对钢铁工业提出了更为苛刻的要求。在这一大背景下，钢铁产业技术的发展顺应新一轮的科技革命和产业的发展，相应地出现了资源、环境友好为导向的新趋势，主要表现为钢铁制造流程高效、绿色、可循环，钢铁材料高性能、低成本、高质量、近终型、易加工，钢铁制造智能化和定制化等。 织梦好，好织梦

在世界范围内，钢铁行业提高能效和减少温室气体排放主要通过以下几个方面来体现。 本文来自织梦

提高能源效率。通过改善气体循环、产品和废料流，从而提升热量和能量的循环利用；通过粉末状煤炭投放，提升投放工艺；优化炼钢炉设计和过程控制；通过干熄焦、顶压透平装置等技术和薄带连铸生产等流程优化，降低温度循环数量。整体来说，推动提升能效和大量降低废物产量，已经成为目前钢铁行业进步的主题。 本文来自织梦

降低排放。传统钢铁生产中的煤炭和焦炭使用都是高强度排放。在经济并且可行的地方，气基直接还原技术和油气喷射技术已经被使用，但是目前只用在相对小规模的高炉上。木炭作为另一种焦炭替代物，目前也在用于钢铁生产，改善木炭的相关性能是目前正在发展的一种替代技术。其他替代途径包括使用铁焦作为还原剂和使用生物质和废塑料替代煤炭。从趋势上来看，超低二氧化碳钢铁生产包含4个生产程序：应用于高炉的顶层气循环，熔融还原技术，先进的直接还原和电解技术。前3种要用到CCS技术，第4种需要使用低碳电力供电。如果成本有效的氢气燃料可以大规模应用，也可以降低排放。 织梦内容管理系统

提高原材料使用效率。提高材料使用效率对于钢铁行业减排和降低成本来说具有显着的潜力。目前钢铁生产过程中，全球范围内有许多液体钢作为过程废弃物损失掉了，消除这部分浪费可以带来较为明显的碳减排效果。此外，许多钢材可以被重新使用和循环利用。 本文来自织梦

降低产品和服务需求。目前发达国家的商业建筑使用钢材的量是安全标准所要求量的两倍，并且会在30年到60年之内被替代，也就是说，如果完全按照安全标准进行建筑，并且延长替代周期，相关钢材需求和消耗就会降至一半甚至更低。在交通领域，在不降低供给服务水平的情况下，生产和使用更多更加小型轻便的汽车可以成倍减少钢铁需求。

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3 钢铁生产企业二氧化碳减排量核算方法 织梦好，好织梦

钢铁生产企业的CO2排放总量等于企业边界内所有的化石燃料燃烧过程产生的排放量、工业生产过程排放量及企业净购入电力和净购入热力隐含产生的CO2排放量之和，还应扣除固碳产品隐含的排放量，按式（1）计算。 copyright dedecms

式中：——企业O2排放总量，单位为tCO2；

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E燃烧——企业所有净消耗化石燃料燃烧活动产生的CO2排放量，单位为tCO2；

E过程——企业工业生产过程产生的CO2排放量，单位为tCO2；

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E电和热——企业净购入电力和净购入热力产生的CO2排放量，单位为tCO2；

R固碳——企业固碳产品隐含的CO2排放量，单位为tCO2。

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企业减排量为企业采取减排行动前后两次排放量的差值，即式（2）。 本文来自织梦

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4 我国钢铁企业温室气体减排机会分析 内容来自dedecms

一般来说，统筹优化生产流程、高效利用各类原材料、改进生产工艺、重视节能与提高能效、优化产品结构与质量、重视技术进步和升级、推进企业能源管理现代化等措施都有助于钢铁生产企业降低能源和物质消耗，从而减少温室气体排放。

（1）优化生产流程

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近年来，随着各种节能减排技术在钢铁行业的推广和应用，我国钢铁企业的能源利用效率不断提高，各主要生产工序和环节的单项节能技术的节能潜力不断得到挖掘，正在朝着更加深度的方向发展。而从整体上来说，可以从系统优化角度，盘查生产布局和流程。

综合目前的研究进展和实践经验来看，我国新一代钢铁制造流程应当不仅具有良好的钢铁产品制造功能，而且还具有能源转换功能和废弃物处理和再资源化功能。一个理想的未来新的钢铁生产基地（以800-900万t/a全薄板型钢厂为例）将实现以下目标：占地面积8000 m2左右；高效率、低成本、大批量地生产高附加值薄板及其深加工产品；能耗620-630 kgce/t；新水消耗小于3.5 t/t钢；只买煤、基本不买电、不用燃料油；钢—电—水泥联合生产；大量消纳处理废塑料、废钢等社会废弃物；生产效率1200-1600 t/人/a（一线生产人员3000 t/人/a）。 本文来自织梦

新一代钢铁流程应是建立在若干现有先进工艺、装备的基础上，与新开发的工艺、装备以及新开发的柔性生产作业流水创新性集成起来，而重新构筑的工艺制造流程。重点可以概括为：1、共性技术平台：例如高效率、低成本的洁净钢生产技术平台等；2、动态有序运行的界面技术：即工序之间、车间之间衔接匹配、协同、缓冲技术等，保证物质流的顺利衔接和合理匹配，不断降低能量流耗散；3、流程工程集成技术：例如流程网络（平面图等）的合理配置技术，若干关键装备的创新设计和制造技术，物质流、能量流和信息流有序的信息调控技术等；4、流程物理模型和高新技术融合：包括钢厂流程动态有序运行的物理本质研究以及动态优化模型、信息技术、人工智能、可视化技术等高新技术的采用；5、废弃物资源化利用与产业链衔接技术：包括废钢、废塑料、废轮胎等废弃物的消纳处理等；钢厂、水泥厂、发电厂、石化厂、化工厂、造船、集装箱制造、物流业等循环经济示范区的建设。 copyright dedecms

总体而言，流程的紧凑、高效和智能化将成为发展的主要方向。在新建和改造过程中，对不能适应新流程要求的企业，应逐步淘汰。 dedecms.com

（2）高效利用各类原材料

钢铁生产要用到许多种类的原材料，通过提高材料使用效率来实现钢铁行业减排和降低成本对我国钢铁企业来说具有巨大的潜力。我国是钢铁生产大国，但是钢铁生产的废弃物长期处于低水平利用状况，在一定程度上阻碍了我国钢铁工业的可持续发展。加快推进钢铁行业废物循环利用技术与示范具有现实的紧迫性，亟待开发提高废渣、废水、余热等管理和利用水平的关键技术，从而增强钢铁行业的可持续发展能力。

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短流程电炉炼钢替代长流程高炉炼铁、转炉炼钢是世界钢铁工业发展趋势，废钢铁是短流程电炉炼钢的重要原料。中国钢铁工业在落实绿色发展过程中，增加废钢比是一条重要途径。废钢铁是一种载能资源，也是一种低碳资源，应用废钢铁炼钢可大幅度降低钢铁生产综合能耗，大量减少C0、C0：等废气排放。此外，废钢铁还是一种可无限循环使用的再生资源，增加废钢铁供应能力有利于减少原生资源开采，缓解对铁矿石的依赖。

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（3）提高用能水平，优化用能结构 内容来自dedecms

我国能源消费结构中钢铁工业消费占比接近1/5。钢铁工业是耗能大户，每吨钢综合能耗为0.7-0.9 tce；联合企业每吨钢消耗电能400-600 kWh。 内容来自dedecms

钢铁生产所用的能源主要有炼焦煤、动力煤、燃料油、电力、气体燃料（如天然气等）和蒸汽等，能源品种多样，用能规模大。在整个生产流程中，提高用能水平、加强热量的回收与二次、多次利用具有重要的意义。改进工艺可以带动用能水平和效率发生变化，在设计工艺时应尽量考虑工艺改进有利于用能效率的提高。 织梦好，好织梦

煤炭在钢铁生产中既是燃料又是原料，可以努力寻求温室气体排放较少的替代原料和清洁替代燃料。以炼铁为例，气基直接还原相对于煤基还原来说，缩短了生产流程，更加清洁高效，排放更少。在各种燃料中，气体燃料的燃烧最容易控制，热效率也最高，是钢铁厂内倍受欢迎的燃料。钢铁企业的生产车间基本上都使用各种热值不同的气体燃料，气体燃料在钢铁生产的热能平衡中占有重要地位。天然气中含有大量烃类气体，热值高，经转化后可得到以H2和CO为主的还原性气体，供铁矿石还原培烧、高炉喷吹和铁矿石的直接还原等，是气体燃料中最受欢迎的一种。钢铁企业应该根据生产地址半径，综合考虑当地能源供应结构特点和运输价格等因素，提高清洁燃料使用比例。

（4）优化产品结构，提升产品质量 本文来自织梦

我国钢铁行业结构仍存在不平衡问题。我国正处在工业化、城镇化、现代化加速发展的进程中，国民经济的持续、快速发展和产业结构的优化升级对钢铁产品的数量、品种和质量提出了更高的要求。从中国钢铁进出口数据来看，我国出口的钢材大多数是初级产品，而在2015年中国进口的900多万t钢材中则以高端优特钢为主。目前我国部分高技术含量、高附加值产品的质量还不能满足用户使用要求，一般强度级别的冷轧汽车板品种虽与国际先进水平相当，但在钢板的表面质量和性能的稳定性等方面尚存在一定的差距；在高强度级别上，我国冷轧汽车板品种开发的差距较大，抗拉强度1000 MPa以上的品种尚处于研制之中，这类品种目前完全依赖进口；除此之外，时速350 km以上的高速动车车辆用钢、不锈钢薄板、轴承钢、工模具钢、高牌号无取向硅钢、高磁感取向硅钢等尚不能完全自给。这些产品生产工艺复杂、技术难度大，同时产品质量的控制要求也非常高。

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在我国目前的发展阶段，优化钢铁产品结构、提高钢铁产品质量既是其他社会生产消费部门提出的要求，也为钢铁行业转型升级、提高效率，从而直接或间接减少温室气体排放提供了机遇。

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（5）技术进步和升级 dedecms.com

钢铁生产企业的节能减排技术包括预防性维修，能源监测与管理系统，热电联产，高效的动力系统等一般性措施，还包括各个环节的局部技术优化措施。 织梦内容管理系统

烧结环节：烧结设备热回收和排放优化，减少烧结装置气体泄漏，增加烧结床深度，改善过程控制和管理，使用废弃燃料，改进装料工艺，改进点火设备效率等。

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炼焦环节：煤炭调湿控制，程序化加热，变速驱动焦炉煤气压缩机，干法熄焦，焦炉煤气的多样化利用，单室系统，无回收炼焦炉技术等。 本文来自织梦

高炉环节：煤粉喷注，天然气喷注，重油喷注，焦炉煤气和氧气顶吹转炉气喷注，添加铁炭混合煤团，高炉顶压涡轮发电机（湿式除尘），高炉气回收，热风炉自动化、废热回收和燃烧条件改善，高炉控制改善系统，高炉气循环再利用，炉渣废热回收等。 织梦好，好织梦

转炉环节：废热及燃料气回收，抽气风车变速装置，流程监控改善，钢包加热程序化及效率化等。

铸造环节：铸模预热及喂槽加热效率改善，近净形铸造等。

轧钢环节：高效的驱动，合适的再热温度，再热炉避免过载，热装料，热钢带轧延机制程控制，复热式燃烧器，无焰燃烧器，加热炉隔热，步进梁式加热炉，含氧量控制及鼓风机使用变速装置，热回收用于半成品预热，冷却水中的废热回收，退火生产线热回收，酸洗生产线减少蒸汽使用，自动监测及锁定系统等。

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精整环节：电解浸洗生产线的极间绝缘，连续退火等。

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电弧炉炼钢：改善流程控制（神经网络），变速驱动，超高压变压器，底部搅拌气体注入，泡沫渣应用，富氧燃烧，管道气的后燃烧，直流电弧炉，碎矿石预热，竖式炉的矿石预热和后置燃烧，工程耐火材料，密闭式作业，Contiarc炉，尾气监测和控制，偏心炉底出钢，双层炉等。

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（6）推进企业能源管理现代化 本文来自织梦

除加强技术节能之外，管理节能是一种行之有效的路径。依靠科学先进的管理节能，有可能挖掘5％的节能潜力。目前我国钢铁企业能源管理模式有集中一贯管理模式、信息处理管理模式、数据分析管理模式等，有时不足以系统解决钢铁企业能源种类繁杂、利用效率不高、二次能源回收率偏低等现实难题和实时运行与系统规划不一致、主体装备改造与节能技术不配套等问题，须在梳理现有管理模式优缺点的基础上，加快能源管理创新步伐。 copyright dedecms

5 钢铁企业温室气体减排机会识别 织梦内容管理系统

由于钢铁生产过程是一个复杂的、系统性的、流程性的过程，而各钢铁生产企业在生产技术、生产工艺和装备水平、生产成本和规模大小等方面又存在着各种差异，因此，对于钢铁企业来说，需要综合考虑各种因素来识别自身的减排机会。一般来说，企业在识别减排机会和采取减排措施时，可以围绕以下几个原则开展工作。

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（1）减排效果显着

不同减排技术在经济成本及技术可行方面效果可能相差不大，但可能其温室气体减排幅度差别很大。相关政策制定应积极发挥引领作用，在经济可行、技术可行的前提下，鼓励企业去积极选择温室气体减排潜力大的技术。 copyright dedecms

（2）经济可行 织梦好，好织梦

企业在选择减排机会时，经济上可行是必要考虑因素。经济上可行，是指更新技术、替换原料或提升管理所带来的成本应小于其无作为时所付出的代价，或小于由于改变所带来的效益（短期或长期）提升。企业可选择同时具有降低成本、节约原料和能源使用、提高能效和减少温室气体排放等特点的技术。 本文来自织梦

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（3）技术可行，预计普及率较高 内容来自dedecms

技术上可行，是企业选择该技术作为温室气体减排措施的重要考虑因素之一。技术可行的重要衡量指标为预计普及率。若一项技术预计普及率较高，则说明顺应了技术发展方向，从而降低企业选择该技术的风险。 dedecms.com

企业可根据表1步骤识别减排机会并开展减排活动。

6 结论

本文对我国和世界钢铁生产行业的节能和温室气体减排趋势进行了分析，对钢铁生产过程中存在的减排机会进行了探讨，认为企业可以按照一定原则，识别自身的减排机会并采取行动开展减排，帮助企业实现节能增效和绿色发展。 内容来自dedecms

参考文献：

[1]国家发展和改革委员会.中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）[Z].

[2]中国能源统计年鉴[Z].2016.

[3]中国统计年鉴[Z].2016. copyright dedecms

[4]殷瑞钰.21世纪钢厂制造流程优化的命题[Z].钢铁研究总院.

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