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钢铁行业碳达峰、碳中和需求洞察

发布时间:2023/01/03 | 关注:1087


(一)行业能耗和碳排放情况 

钢铁行业指以铁、铬和锰等黑色金属矿物的开采、冶炼、加工为主的行业,包括矿物采选业、铁合金冶炼、钢加工业等细分行业。从产业链来看,钢铁行业的上游包括原材料和其他相关辅助材料等,其中原材料主要为铁矿石采选及燃料制备,其成本占钢铁行业成本的七八成;中游环节包括从生铁制备粗钢再到加工生产各类钢材的全过程;下游为钢材延伸加工、钢铁应用领域,其中包括基础设施建设、船舶制造、房地产、汽车制造等用到钢铁制品的行业。 


我国钢铁行业发展迅速,钢铁产量世界领先。从1996年至今,我国钢铁产量一直居于世界首位。世界钢协公布的《世界钢铁统计数据2022》数据显示,中国1032.8百万吨位居全球第一,印度,日本,美国,俄罗斯分列二至五位。2021年,我国钢铁行业效益呈前高后低走势,行业效益创历史最高,大中型钢厂全年总收入达6.93万亿元人民币,增长率达32.7%;全年钢材产量13.4亿吨,同比增长0.6%,达到近年来峰值。我国钢铁行业受严控新增产能要求的影响,行业产能已基本达峰,且产能利用率在过去两年已达到较高水平,未来钢铁产量继续上升空间较小,预期行业供给将较为平稳。 

钢铁行业是我国能源终端消费领域碳排放最大的行业。全球能源互联网发展合作组织数据显示,2019年,我国能源活动碳排放约98亿吨,占全社会碳排放的87%左右,钢铁行业碳排放约占能源活动领域碳排放量的17%,远高于第二、三位的建材(8%)和化工(6%)行业。2017年,我国每吨钢排放2吨左右二氧化碳,远高于国际先进水平。2018年,重点钢铁企业吨钢能耗达到555千克标准煤/吨,远高于德国251千克标准煤/吨、美国276千克标准煤/吨。由此可见,钢铁生产产生的碳排放在能源消费领域占比最大,而且单位能耗相对较高,与国际领先水平相比还有一定差距。 

(二)行业节能降碳重点环节 

钢铁行业生产过程中产生的碳排放主要来自燃料燃烧、工业生产排放、净购入电力使用、固碳产品隐含的碳排放,据测算,长流程钢厂碳排放中燃料碳排放占比达94%,净购入电力碳排放占比约6%。从生产工序看,《关于高炉炼铁与非高炉炼铁的能耗比较》数据显示,炼铁工序能耗占总能耗的70%左右,炼钢工序能耗约占3%-5%,轧钢工序能耗约占10%-15%。


1.燃料燃烧排放钢铁行业生产过程中化石燃料燃烧产生的碳排放主要来自固定源排放和移动源排放,其中固定源排放包括锅炉、焦炉、高炉等固定燃烧设备产生的碳排放,移动源排放包括运输车辆及搬运设备等产生的碳排放。

钢铁行业生产过程消耗的化石燃料中,焦炭占比最高。中国碳交易网站“易碳家”数据显示,2018年国内黑色金属冶炼及加工行业燃料燃烧的碳排放有64.7%来自于焦炭燃烧,有33.9%来自于煤炭,1.4%来自于天然气。焦炭消耗高与我国高炉工艺占比高有密切关系。焦炭是高炉的主原料,除了作为燃料也是还原剂,还起到骨架支撑、稳定炉料透气性的作用。2020年国内高炉生铁产量为88752万吨,高炉生铁与粗钢比为0.833,2019年为0.812,比起同期全球平均水平0.684还有很大的改进空间,这也导致我国钢铁生产对焦炭的消耗依赖偏重。

2.工业生产过程排放

在烧结、炼铁、炼钢等工序中,含碳原料和熔剂的使用会产生碳排放。在这些工序中,需消耗大量含碳原料,生产熔剂过程产生的碳排放约占总排放量的6%。生产过程中部分碳固化在粗钢、粗苯和焦油中,这部分碳排放计算时应予扣除,约占总排放量的4%。

3.净购入使用的电力、热力产生的排放

钢铁行业生产过程中使用到外购的电力和热力,实际产生的碳排放来自电力、热力生产企业。从重点钢企的数据来看,2020年吨钢耗电量456.9千瓦/吨,相当于吨钢总能耗的8.4%。冶金规划院发布的《中国钢铁工业节能低碳发展报告(2020)》数据显示,2019年国内钢企自发电量比例为53%。测算钢企外购电力占总能耗的比重约5%-6%。外购电力碳排放受电力供给结构决定,电力系统深度脱碳直接降低钢铁行业外购电力碳排量。

4.固碳产品隐含的排放

钢铁行业生产过程中有一部分碳被固化在生铁、粗钢等加工产品中,还有一部分被固化在甲醇等衍生产品中。

(三)行业双碳关键路径

数字化实施路径有,一是实施碳足迹管理。实现碳资产看得见、算得清、管得住,建设涵盖碳监测、核算、优化、交易的碳资产全景管理体系,在线核算碳排放数据,自动化碳对标、统计报表,智能预测碳排放变化,协同优化降低碳排能耗,精益对标挖掘节碳潜力,实现从碳引入至碳交易的智能化决策。二是打造能源智能导航系统。通过蒸汽、电力、水、煤气、氧气、压缩空气、原料等能源介质的跨工序协同联动、智能寻优与平衡、资源优化配置,构建能源介质多参数智能平衡模型,实施动态时效利润分析、优化策略智能化推送,实现钢铁企业全能源介质的智能管控。

此外,还可以通过以下途径推动行业绿色低碳发展,一是推广使用电弧炉冶炼法。将钢厂现有的大量高炉-转炉生产线转为电弧炉生产线,通过生产工艺升级换代,有效降低炼钢过程的碳排放量。二是优化能源结构。在冶炼过程中使用可再生能源,对于传统炼钢过程中要用到的煤、天然气或石油,逐步用可再生的氢能替代。三是梯级综合利用余热余能。重点推动各类低温烟气、冲渣水和循环冷却水等低品质余热回收,推广电炉烟气余热、高参数发电机组提升、低温余热有机朗肯循环(ORC)发电、低温余热多联供等先进技术,实现余热余能资源最大限度回收利用。四是改造通用公辅设施。应用高效节能电机、水泵、风机产品,提高能耗效率。五是开发应用CCUS(碳捕获、利用与封存)技术。把生产过程中排放的二氧化碳提纯,投入新的生产过程中,实现二氧化碳资源化再利用。六是购买“森林碳汇”。通过植树造林、植被恢复等措施,吸收环境中的二氧化碳,从而实现“碳”的捕获和固定。




文章关键词: 山东明晟环保,氨法脱硫,脱硫脱硝,废气治理