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1、低碳煉鐵和低碳經(jīng)濟劉文權(quán)（冶金工業(yè)規(guī)劃研究院，北京100711）摘要通過對鋼鐵工業(yè)不同工序和不同流程CO2排放狀況的分析，指出低碳煉鐵是鋼鐵工業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟的關(guān)鍵。節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是低碳煉鐵的第一步。對國外低碳煉鐵技術(shù)作了介紹，并對低碳煉鐵技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展和創(chuàng)新等進行了描述。關(guān)鍵詞煉鐵二氧化碳低碳經(jīng)濟節(jié)能減排1引言“低碳經(jīng)濟”一詞首見于英國政府貿(mào)工部白皮書《我們未來的能源——創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》2003年（LowCarbonEconomyorEconomyofLowCarbonExhaustionandLowCO2Emission）。2009年哥本哈根氣候變化會議
2、后，低碳經(jīng)濟迅速成為全球關(guān)注的焦點。低碳經(jīng)濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟發(fā)展模式，是對現(xiàn)行大量消耗化石能源、大量排放CO2的生產(chǎn)生活方式的根本變革。我國政府承諾到2020年，單位GDP的CO2排放量比2005年下降40%～45%，并作為約束性指標(biāo)被納入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中長期規(guī)劃。鋼鐵工業(yè)是主要溫室氣體排放行業(yè)之一，從全球統(tǒng)計來看，鋼鐵工業(yè)排放的CO2占全球溫室氣體總排放量4%～5%（國際能源組織IEA發(fā)布），而中國鋼鐵工業(yè)占全國CO2排放總量12%左右。因此，鋼鐵企業(yè)承擔(dān)節(jié)能減排的任務(wù)責(zé)無旁貸并承擔(dān)巨大的減排壓力。減少CO2排放，發(fā)展低碳經(jīng)濟成為未來鋼
3、鐵行業(yè)發(fā)展的重要前提。2低碳煉鐵是鋼鐵工業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟的關(guān)鍵2.1鋼鐵工業(yè)各工序CO2排放狀況碳是鋼鐵冶金過程能量流與物質(zhì)流的主要載體，鐵礦石依靠焦炭和煤粉還原成鐵水，而鐵水中的碳又是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程升溫及能量平衡的保證。因此，鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)就是碳冶金學(xué)。而鋼鐵冶金過程產(chǎn)生的CO2主要來自于高爐中煤和焦炭與鐵礦石的化學(xué)反應(yīng)，即鐵礦石的還原過程，煉鐵工序直接和相關(guān)CO2排放超過90%[1]。因此，低碳煉鐵是鋼鐵企業(yè)CO2減排的關(guān)鍵，見圖1。煉鐵CO2減排責(zé)任重大，而發(fā)展低碳煉鐵技術(shù)任重而道遠。2.2鋼鐵工業(yè)不同生產(chǎn)流程CO2排放差異2009年，全球高爐生鐵產(chǎn)量8.98億
4、噸；直接還原鐵產(chǎn)量6200萬噸，僅占世界鐵產(chǎn)量的6.9%。我國生鐵產(chǎn)量54375萬噸，占世界生鐵總產(chǎn)量60.53%，已占據(jù)全球生鐵半壁江山，目前高爐流程為生鐵生產(chǎn)主流工藝，且在短期內(nèi)不會有較大改變。不同流程生產(chǎn)1t鋼產(chǎn)生的CO2排放見表1[2]。中國鋼鐵工業(yè)鐵鋼比高是造成單位鋼產(chǎn)量CO2排放強度高的最主要原因。中國鋼鐵累積量小，廢鋼資源緊缺，大宗廢鋼質(zhì)量差，電價高，導(dǎo)致電爐鋼比例低（2008年世界主要國家和地區(qū)電爐鋼見圖2），導(dǎo)致中國鋼鐵工業(yè)鐵鋼比一直居高不下，近年來中國鐵鋼比情況見圖3。同時高爐流程單位的排放強度是電爐流程的4倍左右。而目前國內(nèi)大多數(shù)電爐鋼企業(yè)為
5、提高成本競爭力采用配加電爐配加熱鐵水生產(chǎn)工藝。另外，我國鋼鐵工業(yè)一次能源以煤炭為主，占能源消費總量的70%左右，而且煤發(fā)熱量，灰分，硫分等質(zhì)量指標(biāo)與美國、德國和日本等國相比，存在比較明顯的差距。石油類能源和天然氣所占比例比其他國家低15%～25%。從而造成能源利用效率相對較低。數(shù)據(jù)來源：德國蒂森克虜伯公司圖1傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程中不同工序的CO2排放源分布表1不同流程生產(chǎn)1t鋼產(chǎn)生的CO2排放生產(chǎn)流程CO2排放，kg/t電力，kWh/tCO2總排放，kg/t高爐＋轉(zhuǎn)爐（153kgPCI）21111872198高爐＋轉(zhuǎn)爐（250kgPCI）20841842170CORE
6、X+電爐16396321934Hismelt＋電爐～1600370～1970電爐（150kg/t鐵水）396478619電爐（100%廢鋼）68458282注：電力生產(chǎn)50%依靠化石燃料為能源，現(xiàn)代高爐CO2總排放～1900kg/t；世界高爐平均CO2總排放～2200kg/t圖22008年世界主要國家和地區(qū)電爐鋼比圖3近年來我國鐵鋼比情況數(shù)據(jù)來源：中國鋼鐵統(tǒng)計2009．中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會3國外鋼鐵工業(yè)低碳煉鐵技術(shù)研究煉鐵系統(tǒng)（含焦化、燒結(jié)球團）是鋼鐵生產(chǎn)中CO2的主要排放工序，直接和相關(guān)排放占鋼鐵工業(yè)總排放量的90%以上。由于裝備及工藝技術(shù)改進，鋼鐵工業(yè)的CO2排放
7、量與20世紀(jì)70年代相比已降低了約50%。目前，工業(yè)發(fā)達國家正在研發(fā)超低CO2排放的鋼鐵生產(chǎn)工藝。3.1歐洲超低CO2排放項目（ULCOS）歐洲鋼鐵業(yè)者在國際鋼鐵協(xié)會的協(xié)調(diào)下，由安賽樂米塔爾公司牽頭對“超低CO2排放(ULCOS)”項目進行研發(fā)。ULCOS作為一項研究與技術(shù)開發(fā)項目，旨在開發(fā)突破性的煉鋼工藝，達到CO2減排的目標(biāo)。ULCOS的研究包括了從基礎(chǔ)性工藝的評估到可行性的研究實驗，最終實現(xiàn)商業(yè)化運作。從所有可能減排CO2的潛在技術(shù)中進行分析，選擇出最有前景的技術(shù)。以成本和技術(shù)可行性為基礎(chǔ)進行選擇，對其工業(yè)化示范性水平進行評估，最后實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。該項
8、目集中了歐
