。1628 北京科技大学学报 第32卷 体物料温度大于500℃、液体温度大于80℃以及气 温到150℃所节约的能量 体温度大于200℃时排气和待冷物料所包含的热量 为了计算方便，假设该钢铁厂的能源结构比例 都属于余热.但是，从㶲分析的角度，国内有的研 较稳定.使用余热技术（近期）后的能耗为使用前的 究认为余热是指钢铁生产过程中各主要生产工 99.85%,使用余热技术（远期）后的能耗为使用前 序排出的热载体以环境温度(25℃)为基准可释放 的96.76%.根据这些关系重新对钢产量和C9排 的热量及排出的除热能外的其他各种能量（如压力 放量进行预测，如图10所示.由图10可以看出，近 能和化学能).余热余能的统计范围包括焦化、烧 期可实现的余热回收技术对减排的贡献不大，排放 结球团、炼铁、炼钢及轧钢等主要生产工序.根据 量几乎与原始排放量相同，平均减排量只有 这样的基准，目前国内钢铁工业余热余能资源量高 0.15%.若采用远期余热回收技术，可以实现减排 达吨钢455.1kg回收利用率仅为45.6%. 3.24%:以2007年的实际钢产量为例，可减排 但是，并非所有余热都能加以利用，大部分的余 105.27万tC0当钢产量2000万时，可减排 热资源温度很低，㶲值也很低，比如高炉的冷却水使 130.24万tC. 用后的温度不足100℃，虽然资源量很大但在目前 4500 技术条件下没有利用价值.根据研究成果，除了目 ®原始排放量 口余热技术（近期） 前己经成熟的CDQ干熄焦技术)和RT高炉炉顶 4000 5余热技术（远期） 煤气压差发电技术)等余热余能回收技术之外，钢 3500 铁生产过程中还可以回收的有烧结烟气、热轧和冷 轧加热炉烟气、高炉煤气等气体的显热，以及高炉渣 3000 和钢渣等高温固体的显热.因此，本文以可利用的 2500 余热回收工序能耗为基础，构建近期余热回收情景 1600 1800 2000 钢产量/万： 和远期余热回收情景.其中近期余热回收技术，为 图10采用余热回收技术后不同钢产量下的CO,排放量 当前迫切需要降低能耗的工序提供可行的建议，包 Fg 10 CO em issions with waste heat ecovery technobgy under 括对烧结烟气、热轧和冷轧烟气降温到150℃所节 diffeent steel product outputs 约的能量：远期余热回收，则是作为一种远景预测， 用来考察该钢厂在余热利用方面的潜力，包括各工 综合上面的四种情景分析，将生产流程和能源 序的高炉烟气，以及高炉渣和钢渣等高温固体降 结构的改变对C)排放量的影响总结为表4 表4不同情景的C0,排放量对比 Table4 The comparison ofCo em issions with varjous scenarios 钢产量/ 情景二 项目 当前排放量 情景一 情景三 情景四 万t 不计用电 计入用电 吨钢排放量(·T) 199 1.86 1.09 1.51 1.74 1.见 1600 减排比例% 6.72 45.32 2443 9.14 339 吨钢排放量八·t1) 201 1.88 1.14 1.56 1.76 1.94 1800 减排比例% 666 4490 2421 9.14 3.39 吨钢排放量(·T) 201 1.87 1.13 1.55 1.76 1.94 2000 减排比例% 6.68 4499 2426 9.14 339 (2)根据计算结果，分别从能源结构和产品结 3结论 构角度分析了影响钢铁企业口排放的因素.洗精 (1)本文根据钢铁企业的生产流程，建立了钢 煤的使用量是影响吨钢排放量的因素之一，炼 铁企业计算C门年排放的数学模型.在计算以往年 铁工序引起的C排放最大.另外，钢铁企业后续 份钢铁企业C排放量的同时，通过回归分析，预 轧制工序也会导致CQ排放量增多. 测在目前该钢铁厂的生产流程、产品结构和能源结 (3)本文还分别分析了用天然气取代全部动力 构不变的情况下，当钢产量达到2000万时，C0 煤、用短流程取代长流程、先进工序能耗水平和使用 排放量将为4013.86万t 余热回收技术四种情景.其中第一种情景的平均北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 体物料温度大于 500℃、液体温度大于 80 ℃以及气 体温度大于 200℃时排气和待冷物料所包含的热量 都属于余热.但是, 从 分析的角度, 国内有的研 究 [ 15] 认为余热是指钢铁生产过程中各主要生产工 序排出的热载体以环境温度 ( 25 ℃) 为基准可释放 的热量及排出的除热能外的其他各种能量 (如压力 能和化学能 ) .余热余能的统计范围包括焦化、烧 结 /球团、炼铁、炼钢及轧钢等主要生产工序 .根据 这样的基准, 目前国内钢铁工业余热余能资源量高 达吨钢 455.1 kg, 回收利用率仅为 45.6%. 但是, 并非所有余热都能加以利用, 大部分的余 热资源温度很低, 值也很低, 比如高炉的冷却水使 用后的温度不足 100 ℃, 虽然资源量很大但在目前 技术条件下没有利用价值.根据研究成果, 除了目 前已经成熟的 CDQ(干熄焦技术 )和 TRT(高炉炉顶 煤气压差发电技术 )等余热余能回收技术之外, 钢 铁生产过程中还可以回收的有烧结烟气、热轧和冷 轧加热炉烟气、高炉煤气等气体的显热, 以及高炉渣 和钢渣等高温固体的显热.因此, 本文以可利用的 余热回收工序能耗为基础, 构建近期余热回收情景 和远期余热回收情景.其中近期余热回收技术, 为 当前迫切需要降低能耗的工序提供可行的建议, 包 括对烧结烟气、热轧和冷轧烟气降温到 150 ℃所节 约的能量;远期余热回收, 则是作为一种远景预测, 用来考察该钢厂在余热利用方面的潜力, 包括各工 序的高炉烟气, 以及高炉渣和钢渣等高温固体降 温到 150 ℃所节约的能量 [ 14] . 为了计算方便, 假设该钢铁厂的能源结构比例 较稳定.使用余热技术 (近期 )后的能耗为使用前的 99.85%, 使用余热技术 (远期 )后的能耗为使用前 的 96.76%.根据这些关系重新对钢产量和 CO2 排 放量进行预测, 如图 10所示 .由图 10可以看出, 近 期可实现的余热回收技术对减排的贡献不大, 排放 量几乎 与 原始 排放 量 相同, 平均 减 排量 只 有 0.15%.若采用远期余热回收技术, 可以实现减排 3.24%;以 2007 年的实 际钢 产量为 例, 可减 排 105.27万 tCO2;当钢产量 2 000 万 t时, 可减排 130.24万 tCO2. 图 10 采用余热回收技术后不同钢产量下的 CO2 排放量 Fig.10 CO2 emissionswithwasteheatrecoverytechnologyunder differentsteelproductoutputs 综合上面的四种情景分析, 将生产流程和能源 结构的改变对 CO2 排放量的影响总结为表 4. 表 4 不同情景的 CO2 排放量对比 Table4 ThecomparisonofCO2 emissionswithvariousscenarios 钢产量 / 万 t 项目 当前排放量 情景一 情景二 不计用电 计入用电 情景三 情景四 1 600 吨钢排放量/( t·t-1 ) 1.99 1.86 1.09 1.51 1.74 1.92 减排比例 /% — 6.72 45.32 24.43 9.14 3.39 1 800 吨钢排放量/( t·t-1 ) 2.01 1.88 1.14 1.56 1.76 1.94 减排比例 /% — 6.66 44.90 24.21 9.14 3.39 2 000 吨钢排放量/( t·t-1 ) 2.01 1.87 1.13 1.55 1.76 1.94 减排比例 /% — 6.68 44.99 24.26 9.14 3.39 3 结论 ( 1) 本文根据钢铁企业的生产流程, 建立了钢 铁企业计算 CO2 年排放的数学模型.在计算以往年 份钢铁企业 CO2 排放量的同时, 通过回归分析, 预 测在目前该钢铁厂的生产流程 、产品结构和能源结 构不变的情况下, 当钢产量达到 2 000 万 t时, CO2 排放量将为 4 013.86万 t. ( 2) 根据计算结果, 分别从能源结构和产品结 构角度分析了影响钢铁企业 CO2 排放的因素.洗精 煤的使用量是影响吨钢 CO2 排放量的因素之一, 炼 铁工序引起的 CO2 排放最大 .另外, 钢铁企业后续 轧制工序也会导致 CO2 排放量增多 . ( 3) 本文还分别分析了用天然气取代全部动力 煤、用短流程取代长流程 、先进工序能耗水平和使用 余热回收技术四种情景 .其中第一种情景的平均 · 1628·