鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放總量核算分析

趙沐雯,倪俊

（1.南京市節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，南京 210007；2.江蘇省節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，南京 210007）

鋼鐵行業(yè)作為能源消耗大戶，也是溫室氣體排放的大戶[1]。準(zhǔn)確計(jì)算鋼鐵企業(yè)二氧化碳排放總量，對推進(jìn)應(yīng)對氣候變化工作具有重要意義。為建立科學(xué)的溫室氣體統(tǒng)計(jì)核算制度，國家發(fā)改委發(fā)布了企業(yè)碳排放核算方法與報(bào)告指南，共涉及24 個(gè)行業(yè)，其中包括《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）》（以下簡稱《指南》），為鋼鐵企業(yè)碳排放量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算提供了依據(jù)和指導(dǎo)。

1 核算方法分析

《指南》基于“投入產(chǎn)出”理論[2]，通過劃定企業(yè)的系統(tǒng)邊界，確定企業(yè)涉及的排放源種類及折算當(dāng)量碳排放系數(shù)，規(guī)定了鋼鐵企業(yè)碳排放總量的計(jì)算方法。鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的碳排放總量包括化石燃料燃燒排放、工業(yè)生產(chǎn)過程排放、凈購入電力和熱力隱含的排放，并扣除固碳產(chǎn)品隱含的排放[3]。

在溫室氣體排放核查工作中發(fā)現(xiàn)，一些鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)在核算碳排放總量時(shí)，將廢鋼計(jì)入原料計(jì)算碳排放量，同時(shí)扣減鋼材產(chǎn)品中隱含的碳排放量；一些短流程生產(chǎn)企業(yè)則不考慮廢鋼原料和鋼材產(chǎn)品中隱含的碳排放量。為對比分析兩種計(jì)算方法對鋼鐵企業(yè)溫室氣體排放總量的影響，本文選取一家采用電爐煉鋼工藝、通過加工廢鋼生產(chǎn)鋼材的短流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行核算，該廠碳排放核算邊界見圖1。

圖1 碳排放核算邊界

2 計(jì)算實(shí)例

2.1 能源使用情況

該企業(yè)以液化石油氣（LPG）和液化天然氣（LNG）作為燃料，生產(chǎn)過程中使用電極、硅錳合金和廢鋼等為原料，使用外購電力，最終產(chǎn)品為螺紋鋼。企業(yè)使用原料、燃料情況及產(chǎn)品產(chǎn)量見表1。

表1 企業(yè)使用原料、燃料情況及產(chǎn)品產(chǎn)量情況

2.2 排放因子選取

該企業(yè)不具備燃料低位熱值、單位熱值含碳量等參數(shù)的檢測能力，因此，燃料低位熱值、排放因子等參數(shù)均采用《指南》附件中所列的缺省值。企業(yè)燃料排放因子見表2，企業(yè)原料和產(chǎn)品排放因子見表3。

表2 企業(yè)燃料排放因子

表3 企業(yè)原料和產(chǎn)品排放因子

2.3 排放總量計(jì)算分析

按照廢鋼計(jì)入原料和廢鋼不計(jì)入原料兩種算法分別計(jì)算該企業(yè)碳排放總量。當(dāng)廢鋼計(jì)入原料時(shí)，廢鋼和成品鋼材的碳排放因子取粗鋼碳排放因子缺省值，企業(yè)溫室氣體排放總量對比見表4。

表4 企業(yè)溫室氣體排放總量對比表

3 計(jì)算結(jié)果分析

3.1 排放總量對比分析

該企業(yè)外購廢鋼作為生產(chǎn)原料，采用電爐冶煉、軋制生產(chǎn)等工藝加工生產(chǎn)螺紋鋼，成品鋼材產(chǎn)量占廢鋼原料使用量的74.12%。電爐煉鋼排出的鋼渣具有較高的再利用價(jià)值，但由于鋼渣穩(wěn)定性較差，綜合利用率只有30%[2-3]。

通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，該企業(yè)廢鋼計(jì)入原料比不計(jì)入原料時(shí)的碳排放總量高0.99%，可見采用兩種計(jì)算方法數(shù)量相差不大。當(dāng)廢鋼計(jì)入原料，同時(shí)扣減鋼材產(chǎn)品中隱含的碳排放量，相當(dāng)于在企業(yè)碳排放總量中計(jì)入了鋼渣隱含的碳排放量；相反，當(dāng)廢鋼不計(jì)入原料，不扣減鋼材產(chǎn)品隱含的碳排放量時(shí)，相當(dāng)于在企業(yè)碳排放總量中不考慮鋼渣隱含的碳排放量。

《指南》中納入計(jì)算的溫室氣體，是指《京都議定書》中規(guī)定的六種溫室氣體，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氫氟碳化物（HFCs）、氧化亞氮（N2O）、全氟化碳（PFCs）和六氟化硫（SF6）[4]。從碳元素“投入產(chǎn)出”來看，由于廢鋼和成品螺紋鋼的含碳量相差不大，廢鋼中的碳大部分進(jìn)入了成品螺紋鋼中，少部分進(jìn)入鋼渣中，雖然鋼渣的回收利用率不高，但是鋼渣中的碳元素并沒有產(chǎn)生溫室氣體排放，因此鋼渣中含有的碳不應(yīng)計(jì)入企業(yè)溫室氣體排放總量中。但是，如果煉鋼過程中加入生鐵，由于生鐵的含碳量一般在2.11%～4.3%，而鋼的含碳量在0.02%～2.11%，冶煉過程中有大量二氧化碳排放，因此，有生鐵加入時(shí)，應(yīng)考慮生產(chǎn)過程排放量，將生鐵計(jì)入原料，同時(shí)扣除成品鋼材隱含的碳排放量。

綜上，筆者認(rèn)為，在核算鋼鐵企業(yè)碳排放總量時(shí)，如果企業(yè)是以純廢鋼為原料的短流程鋼鐵加工企業(yè)，不應(yīng)將廢鋼計(jì)入原料；如果企業(yè)在冶煉過程中加入生鐵，應(yīng)將生鐵計(jì)入原料。

3.2 排放組成分析

該企業(yè)溫室氣體排放總量中，外購電力產(chǎn)生的排放占企業(yè)總排放量的96.16%，燃料燃燒排放和工業(yè)生產(chǎn)過程中的排放分別占1.84%和2.00%。可見，采用電爐煉鋼工藝的短流程鋼鐵加工企業(yè)，外購電力隱含的碳排放是企業(yè)的主要碳排放來源。液化天然氣為該企業(yè)的主要生產(chǎn)燃料，液化天然氣燃燒產(chǎn)生的碳排放量相對較大；工業(yè)生產(chǎn)過程排放中，硅錳合金和電極產(chǎn)生的排放量占比較為均衡。企業(yè)溫室氣體排放量組成見圖2。

3.3 碳排放強(qiáng)度對比分析

作為純廢鋼冶煉的短流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，該企業(yè)的碳排放強(qiáng)度為0.47 tCO2/t；對于摻入鐵水的短流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，碳排放強(qiáng)度高達(dá)2.994 tCO2/t[5]。可見，采用廢鋼作為原料的短流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，碳排放強(qiáng)度遠(yuǎn)小于摻入鐵水的短流程的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)。因此，加強(qiáng)廢鋼的回收利用，提高廢鋼冶煉技術(shù)，對鋼鐵行業(yè)控制碳排放具有積極有效的作用。

圖2 企業(yè)溫室氣體排放量組成

4 結(jié)語

通過對一家以外購廢鋼作為生產(chǎn)原料的短流程鋼鐵加工企業(yè)，進(jìn)行碳排放總量核算，得出以下結(jié)論和建議：

（1）當(dāng)廢鋼計(jì)入原料，同時(shí)扣減鋼材產(chǎn)品隱含的碳排放量時(shí)，該企業(yè)溫室氣體排放總量為223 176.53 tCO2；當(dāng)廢鋼不計(jì)入原料，不扣減鋼材產(chǎn)品隱含的碳排放量時(shí)，該企業(yè)溫室氣體排放總量為220 963.12 tCO2，兩者相差0.99%。

（2）在核算以純廢鋼為原料的短流程鋼鐵加工企業(yè)溫室氣體排放總量時(shí)，不建議將廢鋼計(jì)入原料；如果企業(yè)在冶煉過程中加入生鐵，建議將生鐵計(jì)入原料。

（3）以廢鋼為原料的電爐煉鋼短流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，碳排放強(qiáng)度較小。建議鋼鐵加工企業(yè)積極重視廢鋼資源的回收利用，積極發(fā)展純廢鋼冶煉的短流程生產(chǎn)工藝，提高廢鋼使用效率。