鋼鐵企業推行清潔生產 助力減污降碳協同增效

河北德禹環保科技有限公司 牛曉敬

二氧化碳是主要溫室氣體。根據2014年的公開數據[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，工業所占比例為40%，鋼鐵工業二氧化碳排放占工業排放量的33.8%左右，石化工業二氧化碳排放占工業排放量的30.5%左右[3]。

一、鋼鐵企業溫室氣體的來源

鋼鐵企業的二氧化碳來源主要包括4個方面：（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）企業凈購入電力和熱力；（4）粗鋼隱含的碳所對應的二氧化碳，應予以扣除[4]。

二、鋼鐵企業溫室氣體的排放量分析

（一）產量對碳排放量的影響

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

根據表1可知：（1）粗鋼產量是逐年增加的，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）排放強度是逐年降低的，通過測算，2019年二氧化碳排放強度降低約3.96%，2020年二氧化碳排放強度降低幅度減少約0.56%。

表1 唐山市某5家企業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2018年-2020年三年間的噸鋼能耗呈逐年下降趨勢，碳排放強度也是逐年降低。噸鋼能耗下降幅度比碳排放強度下降幅度略大。碳排強度隨鋼產量的增加呈現降低的趨勢，鋼產量從3548萬噸增加至4025萬噸時，碳排放強度從1.7504tCO2/t降至1.6743tCO2/t，噸鋼能耗從0.6098tce降至0.5649tce。2020年粗鋼產量增加，比2018年增長了13%，說明工序的作業率有了大幅度的提升，生產效率增加從而導致粗鋼產量增加，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 產品產量對噸鋼能耗和碳排放強度的影響曲線圖

（二）鋼鐵企業二氧化碳來源分析

為了進一步分析鋼鐵企業二氧化碳來源中的占比，本文統計了唐山市某5家企業2018年至2020年二氧化碳各類排放數據，詳見表2。

表2 唐山市某5家企業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上升趨勢，其中，化石燃料燃燒產生的二氧化碳總量、含碳原料生產工藝過程中分解產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。凈購入生產用電力使用對應產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歷年碳排放水平可知（表3）：（1）化石燃料燃燒過程中產生的二氧化碳排放量約占總排放量的85.6%左右，在鋼鐵企業中屬于第一大二氧化碳排放來源；（2）凈購入生產用電力對應產生的二氧化碳排放量約占排放總量的8.8%左右，在鋼鐵企業中屬于第二大二氧化碳排放來源；（3）在鋼鐵企業中，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，屬于應予扣除的部分。

表3 唐山市某5家企業2018年至2020年二氧化碳排放源占比情況一覽表

（三）鋼鐵企業各工序二氧化碳排放量分析

本文中列舉的唐山市某5家鋼鐵企業均為長流程聯合鋼鐵，但是均無煉焦工序。由于2020年鋼鐵企業溫室氣體碳排放補充數據表統計類別發生了變化，下面就5家企業2020年各工序二氧化碳排情況進行分析。

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

通過計算可知，煉鐵工序約占75%至87%，位居第1位；燒結工序占比約為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A其他輔助工序、煉鋼工序和鋼鐵加工工序以及企業C其他輔助工序二氧化碳排放量偏高的原因是，企業A和企業C兩家企業存在外購焦爐煤氣的情況，導致二氧化碳排放量偏高。

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

三、鋼鐵企業清潔生產開展情況

唐山市分別于2017年和2018年連續兩年組織鋼鐵企業開展了清潔生產審核工作，在審核過程中，5家鋼鐵企業分別提出了“1×100MW高溫超高壓煤氣發電項目”“沖渣水換熱供暖”“燒結二廠燒結煙氣循環系統改造項目”“機前富氧燃燒改造項目”“廢鋼預熱烘烤系統”“燒結點火器改造”“燒結機熱風循環改造升級”“高爐爐頂均放煤氣回收改造項目”和“高爐BPRT項目”等項目。

唐山市鋼鐵企業主要從增加余熱利用，降低煤氣消耗，增加自發電量等方面提升了企業自發電占比，降低了企業外購電使用過程二氧化碳的排放量，最終實現鋼鐵企業二氧化碳排放總量的降低。

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

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

四、鋼鐵企業降碳措施與建議

如何實現碳減排，推動鋼鐵行業低碳發展，主要體現在四個方面：

一是源頭控制，主要有以下幾個具體的措施：（1）通過提升治煉技術降低能耗，提高煤和焦炭的利用效率，減少化石燃料的消耗；（2）通過優化能源結構的方式，推動氫能等非化石能源在鋼鐵企業中的應用；（3）全廠范圍內開展清潔生產審核，實施節能減排項目，比如，大力發展燒結余熱利用、燒結煙氣循環、高爐富氧噴煤技術、廢鋼預熱烘烤、高爐爐頂均放煤氣回收等項目，提高煤氣的利用率，增加自發電占比。

二是最大限度地利用余熱，提高自發電比例，降低外購電占比，從而減少外購電力消耗，實現低碳發展。

三是改進生產工藝，大力發展短流程煉鋼，鼓勵廢鋼資源回收利用，加快電爐煉鋼項目建設，降低轉爐煉鋼產量，增加電爐煉鋼產量的同時降低了鐵水、燒結礦和球團礦的產量，減少鋼鐵企業二氧化碳的排放。

四是從末端治理，把生產過程中生產的二氧化碳通過捕集的方式收集起來，采用化學方法加工成甲醇等其他產品，實現二氧化碳的綜合利用，最終實現碳減排。