·1448· 北京科技大学学报 第34卷 到最大值1561.64万t,之后保持下降趋势，在 式中：E0,为钢铁企业总排放，万t;Q为钢铁企业的 2009年达到1294.30万t.作为复杂的生产系统，各 钢产量，万，按照计算数据来源，Q可取范围为 个工序对钢铁企业CO2总排放具有不同影响.整体 700~1700万t.通过对式(3)进行简单的数学分 而言，钢铁企业工序排放从大到小依次为炼铁工序、 析，可知CO2总排放与钢产量关系函数的二次导数 焦化工序、烧结工序、轧钢工序、炼钢工序、熔剂焙烧 为负（数值为-0.0012），这意味着在Q可取范围 工序和球团工序，如图2所示.炼铁工序中大量的 内，随着钢产量的增加，企业CO2总排放的增速是 碳素以焦炭和喷吹煤形式进入高炉，以CO,的形式 逐渐减小的. 进入大气环境，使得炼铁工序平均C02排放在总排 3700 71200 放中所占份额最大，平均为58.83%，2009年达到 67%.焦化工序和烧结工序排放在总排放中的比例 53200 1000R 年2700 800 仅次于炼铁工序，分别为11.25%和8.44%.除了 B厂 模型选取的七大模块外，钢铁生产系统其他工段排 600 放占总排放的比例平均为5.67%，说明模型所选取 817m, ▲CO2总排放 ·总能耗 400 的七大排放模块是钢铁企业的主要排放源. 120900 A厂 900 11001300 1500 1780 熔剂焙烧工其他 产量/万t 轧钢工序，序3.10%567%焦化工序， 炼铜工序.565% 图3C02总排放和总能耗与钢产量的关系 11.25% 4.40% Fig.3 Relationship between total CO2 emission or total energy con- 烧结工序， sumption and steel productivity 8.44% 球团工序 2.2钢铁企业C02排放强度与能源消耗 2.67% 为进一步分析钢铁企业中C0,排放与能耗之 间的关系，用C02排放强度表示钢铁企业吨钢C02 炼铁工序 58.83% 排放水平，并分析A厂和B厂CO2排放强度与吨钢 综合能耗的关系，结果如图4所示.结果显示，钢铁 图2A厂各工序平均排放在总排放中的比例 企业的CO,排放强度和吨钢综合能耗之间的关系 Fig.2 Average percentage of CO2 emissions in each process for Plant A 较为复杂，A厂CO2排放强度和吨钢综合能耗变化 趋势整体一致，基本保持下降趋势，但C0,排放强 2钢铁企业C02排放与能耗的关系 度减小速度明显小于吨钢能耗减小速度，在2008一 2009年间出现C02排放强度减小而吨钢能耗增加 2.1钢铁企业CO2总排放与能源消耗 的现象；B厂CO,排放强度和吨钢综合能耗的变化 钢铁企业的CO2排放与能源消耗具有紧密的 趋势波动较大，在2005年之前，C02排放强度变化 关系.基于C02过程排放模型，选取国内两个典型 趋势和吨钢综合能耗变化趋势基本相反，期间出现 钢铁企业A厂和B厂数据，分析各自生产过程中 吨钢能耗快速降低而CO2排放强度快速上升现象 C02排放及能源消耗与钢产量的关系，结果如图3 (2002一2004年).整体上B厂的C02排放强度和 所示.按照钢铁治金能源统计与管理的要求，能源 吨钢综合能耗均高于A厂.对B厂更详细的分析可 消耗应考虑钢铁企业在一定时期内，生产相应粗钢 参见文献00-11]. 所消耗的各种能量的总和（以标准煤计），其能耗水 一般而言，钢铁企业的节能总是可以减排的，但 平则可用吨钢综合能耗来衡量，吨钢综合能耗即指 是有一个前提往往被忽略，即这种节能必须是以碳 每生产1t粗钢所消耗的各种能量总和的标准煤吨当 基燃料为主要能源结构才能实现.如果钢铁生产燃 量.A、B厂目前均是国内生产技术较为先进的大型 料中的碳元素成分发生变化，会直接影响节能引起 钢铁企业，其能耗和CO,排放均处于国内先进水 的减排效果.因此，钢铁企业减排目标的实现仅依 平.结果显示，钢铁企业CO2总排放和总能耗均与 靠节能工作的开展是不够的，还需进一步分析钢铁 钢产量呈正相关性，且变化趋势大体一致.其中，钢 企业C02排放与能耗，特别是能源结构的关系 铁企业C02总排放与钢产量有如下关系： 2.3钢铁企业的C02综合排放因子分析 E2=-0.0006Q2+3.664Q-1065. (3) 定义CO,综合排放因子(general emission fac-北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 到最大 值 1 561. 64 万 t，之后保持下降趋势，在 2009 年达到1294. 30 万 t． 作为复杂的生产系统，各 个工序对钢铁企业 CO2 总排放具有不同影响． 整体 而言，钢铁企业工序排放从大到小依次为炼铁工序、 焦化工序、烧结工序、轧钢工序、炼钢工序、熔剂焙烧 工序和球团工序，如图 2 所示． 炼铁工序中大量的 碳素以焦炭和喷吹煤形式进入高炉，以 CO2 的形式 进入大气环境，使得炼铁工序平均 CO2 排放在总排 放中所占份额最大，平均为 58. 83% ，2009 年达到 67% ． 焦化工序和烧结工序排放在总排放中的比例 仅次于炼铁工序，分别为 11. 25% 和 8. 44% ． 除了 模型选取的七大模块外，钢铁生产系统其他工段排 放占总排放的比例平均为 5. 67% ，说明模型所选取 的七大排放模块是钢铁企业的主要排放源． 图 2 A 厂各工序平均排放在总排放中的比例 Fig． 2 Average percentage of CO2 emissions in each process for Plant A 2 钢铁企业 CO2 排放与能耗的关系 2. 1 钢铁企业 CO2 总排放与能源消耗 钢铁企业的 CO2 排放与能源消耗具有紧密的 关系． 基于 CO2 过程排放模型，选取国内两个典型 钢铁企业 A 厂和 B 厂数据，分析各自生产过程中 CO2 排放及能源消耗与钢产量的关系，结果如图 3 所示． 按照钢铁冶金能源统计与管理的要求，能源 消耗应考虑钢铁企业在一定时期内，生产相应粗钢 所消耗的各种能量的总和( 以标准煤计) ，其能耗水 平则可用吨钢综合能耗来衡量，吨钢综合能耗即指 每生产1 t粗钢所消耗的各种能量总和的标准煤吨当 量． A、B 厂目前均是国内生产技术较为先进的大型 钢铁企业，其能耗和 CO2 排放均处于国内先进水 平． 结果显示，钢铁企业 CO2 总排放和总能耗均与 钢产量呈正相关性，且变化趋势大体一致． 其中，钢 铁企业 CO2 总排放与钢产量有如下关系: ECO2 = － 0. 000 6Q2 + 3. 664Q － 1 065． ( 3) 式中: ECO2为钢铁企业总排放，万 t; Q 为钢铁企业的 钢产量，万 t，按照计算数据来源，Q 可 取 范 围 为 700 ～ 1 700 万 t． 通过对式( 3) 进行简单的数学分 析，可知 CO2 总排放与钢产量关系函数的二次导数 为负( 数值为 － 0. 001 2) ，这意味着在 Q 可取范围 内，随着钢产量的增加，企业 CO2 总排放的增速是 逐渐减小的． 图 3 CO2 总排放和总能耗与钢产量的关系 Fig． 3 Relationship between total CO2 emission or total energy con￾sumption and steel productivity 2. 2 钢铁企业 CO2 排放强度与能源消耗 为进一步分析钢铁企业中 CO2 排放与能耗之 间的关系，用 CO2 排放强度表示钢铁企业吨钢 CO2 排放水平，并分析 A 厂和 B 厂 CO2 排放强度与吨钢 综合能耗的关系，结果如图 4 所示． 结果显示，钢铁 企业的 CO2 排放强度和吨钢综合能耗之间的关系 较为复杂，A 厂 CO2 排放强度和吨钢综合能耗变化 趋势整体一致，基本保持下降趋势，但 CO2 排放强 度减小速度明显小于吨钢能耗减小速度，在 2008— 2009 年间出现 CO2 排放强度减小而吨钢能耗增加 的现象; B 厂 CO2 排放强度和吨钢综合能耗的变化 趋势波动较大，在 2005 年之前，CO2 排放强度变化 趋势和吨钢综合能耗变化趋势基本相反，期间出现 吨钢能耗快速降低而 CO2 排放强度快速上升现象 ( 2002—2004 年) ． 整体上 B 厂的 CO2 排放强度和 吨钢综合能耗均高于 A 厂． 对 B 厂更详细的分析可 参见文献［10--11］． 一般而言，钢铁企业的节能总是可以减排的，但 是有一个前提往往被忽略，即这种节能必须是以碳 基燃料为主要能源结构才能实现． 如果钢铁生产燃 料中的碳元素成分发生变化，会直接影响节能引起 的减排效果． 因此，钢铁企业减排目标的实现仅依 靠节能工作的开展是不够的，还需进一步分析钢铁 企业 CO2 排放与能耗，特别是能源结构的关系． 2. 3 钢铁企业的 CO2 综合排放因子分析 定义 CO2 综合排放因子( general emission fac- ·1448·