。1626 北京科技大学学报 第32卷 67.3 2.10 随着技术的进步，钢铁厂的生产流程、产品结构 以及能源结构都会发生变化，那么C)排放量就不 65.3 能再用上面的回归方程进行预测.为了探究钢铁厂 的C减排潜力，可以从生产流程和能源结构两个 一洗精煤使用的比例 1.95 方面分析C)排放量和钢产量之间关系的变化，因 ·吨钢C0,排放量 此假设了四种情景：优化能源结构（情景一）、短流 59.3 11.90 2001200220032004200520062007 程取代长流程（情景二）、考虑先进工序能耗水平 年份 (情景三)和使用余热回收技术（情景四）. 图5不同比例的洗精煤使用量下吨钢C0,排放量 22.1优化能源结构 Fg 5 Amount of(emissions per ton with diffe rent proportions of 煤的消耗会产生大量门排放，因此考虑用天 wasted coal 然气取代部分煤可减少CO排放量.钢铁厂主要使 用洗精煤、动力煤和喷吹煤，洗精煤是炼焦不可缺少 放量的因素之一，但洗精煤是炼焦的必需原料，不可 的生产原料，喷吹煤是降低焦比节能降耗的重要燃 能大量地减少用量，因此可以通过增加高炉喷煤以 料，动力煤主要用于发电.若用天然气取代喷吹煤 降低炼铁焦比或者采用非高炉炼铁(CORE凶技 能使入炉氢量大大提高，从而减少焦炭消耗、降低焦 术来减少排放. 比并提高铁水产量.考虑到天然气的成本和供给因 2.1.3与国外吨钢C0排放量的比较 素，炼铁高炉大规模喷吹天然气尚不现实，本研究中 根据国内某钢铁厂的生产数据，2007年炼铁、 暂不考虑天然气取代喷吹煤的情况.因此，本情景 炼钢、轧钢和辅助区域的能耗占总能耗的比重分别 设定为天然气取代动力煤.动力煤和天然气的 为68.89%、645%、20.28%和438%，2007年该钢 排放系数如表3所示 铁厂吨钢C0排放量为1.99t则四大区域对吨钢 表3动力煤和天然气的总影响系数 C0排放量的贡献分别为1.37t0.13t0.40和 Tab le3 Total mpact facprs of sea coal and natral gas 0.09t如果除去轧钢区域的贡献，该钢铁厂2007年 动力煤（Γ） 天然气/(tr 吨钢C0排放量将为1.59，t和欧美水平相当（欧美 22136 0002187 不计轧钢为1.60左右). 2.2钢铁厂CQ排放量预测分析 为了计算方便，在此需作两项假设：①天然气和 根据2001一2007年的C9排放量与钢产量实 动力煤发电的效率不变：②每年动力煤在该钢铁厂 际数据，得出钢产量与0排放量的关系，如图6 的所有煤中所占比例为不变（本文采用14.8%，以 所示.通过对Q排放量和钢产量进行线性回归分 2007年的数据为准).重新计算C)排放量后，钢 析，即在现有的流程、产品结构和能源结构较稳定的 产量和C0排放量的关系如图7所示.由图7可以 情况下，可以比较准确地预测钢铁厂在现有的技术 看出，若2007年该钢铁厂用天然气取代全部动力煤 水平和生产条件下，钢产量扩大时的C排放量. 发电，可以实现减排6.72%，达218.16万t当钢产 例如，当钢产量达到2000万时，C9排放量将为 量为1800万时，与使用动力煤的情况相比可以实 4013.86万t 现减排666%：当钢产量为2000万时，可实现减 3500 5000 一钢产量 4500 8使用天然气前 3200 口使用天然气后 R F4000 心 道2900 3500 =1.972x-69.856 3000 2400 2-0.9789 2500 1600 1800 2000 2200 2000 1100120013001400150016001700 钢产量/万t 钢产量/万t 图7用天然气取代动力煤前后不同钢产量下的0排放量 图6C0排放量与钢产量的线性回归 F琴7O,em issins wih and wihout natura数s replc ing stea Fg 6 Lnear regressin ofCO im issins and steelproduct ouput coal under different stee l poduct ou pu ts北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 5 不同比例的洗精煤使用量下吨钢 CO2 排放量 Fig.5 AmountofCO2 emissionspertonwithdifferentproportionsof washedcoal 放量的因素之一, 但洗精煤是炼焦的必需原料, 不可 能大量地减少用量, 因此可以通过增加高炉喷煤以 降低炼铁焦比或者采用非高炉炼铁 ( COREX) 技 术 [ 8--9] 来减少排放. 2.1.3 与国外吨钢 CO2 排放量的比较 根据国内某钢铁厂的生产数据, 2007 年炼铁 、 炼钢、轧钢和辅助区域的能耗占总能耗的比重分别 为 68.89%、6.45%、20.28%和 4.38%, 2007年该钢 铁厂吨钢 CO2 排放量为 1.99 t, 则四大区域对吨钢 CO2 排放量的贡献分别为 1.37 t、0.13 t、0.40 t和 0.09 t.如果除去轧钢区域的贡献, 该钢铁厂2007年 吨钢 CO2 排放量将为 1.59 t, 和欧美水平相当 (欧美 不计轧钢为 1.60 t左右 ) . 2.2 钢铁厂 CO2 排放量预测分析 根据 2001— 2007年的 CO2 排放量与钢产量实 际数据, 得出钢产量与 CO2 排放量的关系, 如图 6 所示.通过对 CO2 排放量和钢产量进行线性回归分 析, 即在现有的流程、产品结构和能源结构较稳定的 情况下, 可以比较准确地预测钢铁厂在现有的技术 水平和生产条件下, 钢产量扩大时的 CO2 排放量 . 例如, 当钢产量达到 2 000万 t时, CO2 排放量将为 4 013.86万 t. 图 6 CO2 排放量与钢产量的线性回归 Fig.6 LinearregressionofCO2 emissionsandsteelproductoutput 随着技术的进步, 钢铁厂的生产流程、产品结构 以及能源结构都会发生变化, 那么 CO2 排放量就不 能再用上面的回归方程进行预测 .为了探究钢铁厂 的 CO2 减排潜力, 可以从生产流程和能源结构两个 方面分析 CO2 排放量和钢产量之间关系的变化, 因 此假设了四种情景:优化能源结构 (情景一 ) 、短流 程取代长流程 (情景二 ) 、考虑先进工序能耗水平 (情景三 )和使用余热回收技术 (情景四 ) . 2.2.1 优化能源结构 煤的消耗会产生大量 CO2 排放, 因此考虑用天 然气取代部分煤可减少 CO2 排放量 .钢铁厂主要使 用洗精煤 、动力煤和喷吹煤, 洗精煤是炼焦不可缺少 的生产原料, 喷吹煤是降低焦比节能降耗的重要燃 料, 动力煤主要用于发电 .若用天然气取代喷吹煤, 能使入炉氢量大大提高, 从而减少焦炭消耗 、降低焦 比并提高铁水产量 .考虑到天然气的成本和供给因 素, 炼铁高炉大规模喷吹天然气尚不现实, 本研究中 暂不考虑天然气取代喷吹煤的情况.因此, 本情景 设定为天然气取代动力煤.动力煤和天然气的 CO2 排放系数如表 3所示. 表 3 动力煤和天然气的总影响系数 Table3 Totalimpactfactorsofsteamcoalandnaturalgas 动力煤 /( t·t-1 ) 天然气/( t·m-3 ) 2.213 6 0.002 187 图 7 用天然气取代动力煤前后不同钢产量下的 CO2 排放量 Fig.7 CO2 emissionswithandwithoutnaturalgasreplacingsteam coalunderdifferentsteelproductoutputs 为了计算方便, 在此需作两项假设 :①天然气和 动力煤发电的效率不变;②每年动力煤在该钢铁厂 的所有煤中所占比例为不变 (本文采用 14.8%, 以 2007年的数据为准 ) .重新计算 CO2 排放量后, 钢 产量和 CO2 排放量的关系如图 7所示 .由图 7可以 看出, 若 2007年该钢铁厂用天然气取代全部动力煤 发电, 可以实现减排 6.72%, 达 218.16万 t.当钢产 量为 1 800万 t时, 与使用动力煤的情况相比可以实 现减排 6.66%;当钢产量为 2 000万 t时, 可实现减 · 1626·