鋼鐵企業(yè)推行清潔生產(chǎn) 助力減污降碳協(xié)同增效

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二氧化碳是主要溫室氣體。根據(jù)2014年的公開數(shù)據(jù)[2]，全球二氧化碳排放量為324億噸，中國、美國、歐盟、印度占世界二氧化碳排放量的60%以上，中國占28.2%，居世界第一位。近些年來，在全球二氧化碳排放量中，工業(yè)所占比例為40%，鋼鐵工業(yè)二氧化碳排放占工業(yè)排放量的33.8%左右，石化工業(yè)二氧化碳排放占工業(yè)排放量的30.5%左右[3]。

一、鋼鐵企業(yè)溫室氣體的來源

鋼鐵企業(yè)的二氧化碳來源主要包括4個(gè)方面：（1）化石燃料燃燒；（2）外購的廢鋼、硅鐵、硅錳合金、電極、增碳劑、白云石、石灰石等含碳原料和熔劑氧化分解；（3）企業(yè)凈購入電力和熱力；（4）粗鋼隱含的碳所對應(yīng)的二氧化碳，應(yīng)予以扣除[4]。

二、鋼鐵企業(yè)溫室氣體的排放量分析

（一）產(chǎn)量對碳排放量的影響

鋼鐵企業(yè)溫室氣體排放量的變化趨勢通過唐山市某5家鋼鐵企業(yè)2018年至2020年間二氧化碳排放變化情況進(jìn)行分析。

根據(jù)表1可知：（1）粗鋼產(chǎn)量是逐年增加的，呈上升趨勢，2019年增長幅度約為3.1%，2020年增長幅度約為9.96%。（2）排放強(qiáng)度是逐年降低的，通過測算，2019年二氧化碳排放強(qiáng)度降低約3.96%，2020年二氧化碳排放強(qiáng)度降低幅度減少約0.56%。

表1 唐山市某5家企業(yè)2018年2020年二氧化碳排放情況一覽表

由圖1可知，5家鋼鐵企業(yè)2018年-2020年三年間的噸鋼能耗呈逐年下降趨勢，碳排放強(qiáng)度也是逐年降低。噸鋼能耗下降幅度比碳排放強(qiáng)度下降幅度略大。碳排強(qiáng)度隨鋼產(chǎn)量的增加呈現(xiàn)降低的趨勢，鋼產(chǎn)量從3548萬噸增加至4025萬噸時(shí)，碳排放強(qiáng)度從1.7504tCO2/t降至1.6743tCO2/t，噸鋼能耗從0.6098tce降至0.5649tce。2020年粗鋼產(chǎn)量增加，比2018年增長了13%，說明工序的作業(yè)率有了大幅度的提升，生產(chǎn)效率增加從而導(dǎo)致粗鋼產(chǎn)量增加，最終提高了能源的利用效率，使得二氧化碳排放量降低[5]。

圖1 產(chǎn)品產(chǎn)量對噸鋼能耗和碳排放強(qiáng)度的影響曲線圖

（二）鋼鐵企業(yè)二氧化碳來源分析

為了進(jìn)一步分析鋼鐵企業(yè)二氧化碳來源中的占比，本文統(tǒng)計(jì)了唐山市某5家企業(yè)2018年至2020年二氧化碳各類排放數(shù)據(jù)，詳見表2。

表2 唐山市某5家企業(yè)2018年至2020年二氧化碳排放源匯總情況一覽表

由表2可知，近3年來二氧化碳排放總量呈現(xiàn)上升趨勢，其中，化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳總量、含碳原料生產(chǎn)工藝過程中分解產(chǎn)生的二氧化的排放量和粗鋼隱含的二氧化碳排放量處于上升趨勢。凈購入生產(chǎn)用電力使用對應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳排放量總體處于下降趨勢，但變化幅度不大。

由本文中列舉的企業(yè)歷年碳排放水平可知（表3）：（1）化石燃料燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳排放量約占總排放量的85.6%左右，在鋼鐵企業(yè)中屬于第一大二氧化碳排放來源；（2）凈購入生產(chǎn)用電力對應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳排放量約占排放總量的8.8%左右，在鋼鐵企業(yè)中屬于第二大二氧化碳排放來源；（3）在鋼鐵企業(yè)中，第三大二氧化碳排放源是外購的廢鋼、硅鐵、硅錳合金、增碳劑、石灰石等分解和氧化產(chǎn)生的二氧化碳，約占總排放量的6.5%左右；（4）粗鋼中的二氧化碳約占總排放量的0.9%左右，屬于應(yīng)予扣除的部分。

表3 唐山市某5家企業(yè)2018年至2020年二氧化碳排放源占比情況一覽表

（三）鋼鐵企業(yè)各工序二氧化碳排放量分析

本文中列舉的唐山市某5家鋼鐵企業(yè)均為長流程聯(lián)合鋼鐵，但是均無煉焦工序。由于2020年鋼鐵企業(yè)溫室氣體碳排放補(bǔ)充數(shù)據(jù)表統(tǒng)計(jì)類別發(fā)生了變化，下面就5家企業(yè)2020年各工序二氧化碳排情況進(jìn)行分析。

從表4可以看出，本文中列舉的唐山市某5家鋼鐵企業(yè)中，二氧化碳排放量最大的前3個(gè)生產(chǎn)工序分別為煉鐵工序、燒結(jié)工序和其他輔助工序。

通過計(jì)算可知，煉鐵工序約占75%至87%，位居第1位；燒結(jié)工序占比約為9.5%至12.5%，位居第2位；其他輔助工序占比約為1.3%至1.9%。企業(yè)A其他輔助工序、煉鋼工序和鋼鐵加工工序以及企業(yè)C其他輔助工序二氧化碳排放量偏高的原因是，企業(yè)A和企業(yè)C兩家企業(yè)存在外購焦?fàn)t煤氣的情況，導(dǎo)致二氧化碳排放量偏高。

表4 唐山市某5家企業(yè)2020年各工序二氧化碳排放情況一覽表（單位：tCO2）

三、鋼鐵企業(yè)清潔生產(chǎn)開展情況

唐山市分別于2017年和2018年連續(xù)兩年組織鋼鐵企業(yè)開展了清潔生產(chǎn)審核工作，在審核過程中，5家鋼鐵企業(yè)分別提出了“1×100MW高溫超高壓煤氣發(fā)電項(xiàng)目”“沖渣水換熱供暖”“燒結(jié)二廠燒結(jié)煙氣循環(huán)系統(tǒng)改造項(xiàng)目”“機(jī)前富氧燃燒改造項(xiàng)目”“廢鋼預(yù)熱烘烤系統(tǒng)”“燒結(jié)點(diǎn)火器改造”“燒結(jié)機(jī)熱風(fēng)循環(huán)改造升級”“高爐爐頂均放煤氣回收改造項(xiàng)目”和“高爐BPRT項(xiàng)目”等項(xiàng)目。

唐山市鋼鐵企業(yè)主要從增加余熱利用，降低煤氣消耗，增加自發(fā)電量等方面提升了企業(yè)自發(fā)電占比，降低了企業(yè)外購電使用過程二氧化碳的排放量，最終實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)二氧化碳排放總量的降低。

高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電技術(shù)（TRT），每噸鐵可發(fā)電20kW·h至40kW·h，如果是干法除塵，發(fā)電量還會增加30%，可減少CO2排放20kg/t至40kg/t（鐵），最高可達(dá)60kg/t（鐵）[6]。

燒結(jié)余熱回收技術(shù)，每噸燒結(jié)礦可回收余熱蒸汽80kg/t至100kg/t，若回收的蒸汽用于發(fā)電，可減少CO2排放約10kg/t（燒結(jié)礦）[3]。

四、鋼鐵企業(yè)降碳措施與建議

如何實(shí)現(xiàn)碳減排，推動鋼鐵行業(yè)低碳發(fā)展，主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：

一是源頭控制，主要有以下幾個(gè)具體的措施：（1）通過提升治煉技術(shù)降低能耗，提高煤和焦炭的利用效率，減少化石燃料的消耗；（2）通過優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的方式，推動氫能等非化石能源在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用；（3）全廠范圍內(nèi)開展清潔生產(chǎn)審核，實(shí)施節(jié)能減排項(xiàng)目，比如，大力發(fā)展燒結(jié)余熱利用、燒結(jié)煙氣循環(huán)、高爐富氧噴煤技術(shù)、廢鋼預(yù)熱烘烤、高爐爐頂均放煤氣回收等項(xiàng)目，提高煤氣的利用率，增加自發(fā)電占比。

二是最大限度地利用余熱，提高自發(fā)電比例，降低外購電占比，從而減少外購電力消耗，實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展。

三是改進(jìn)生產(chǎn)工藝，大力發(fā)展短流程煉鋼，鼓勵(lì)廢鋼資源回收利用，加快電爐煉鋼項(xiàng)目建設(shè)，降低轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)量，增加電爐煉鋼產(chǎn)量的同時(shí)降低了鐵水、燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的產(chǎn)量，減少鋼鐵企業(yè)二氧化碳的排放。

四是從末端治理，把生產(chǎn)過程中生產(chǎn)的二氧化碳通過捕集的方式收集起來，采用化學(xué)方法加工成甲醇等其他產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的綜合利用，最終實(shí)現(xiàn)碳減排。