低碳炼铁和低碳经济.doc

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1、2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集低碳炼铁和低碳经济刘文权（冶金工业规划研究院，北京100711）摘要通过对钢铁工业不同工序和不同流程CO2排放状况的分析，指出低碳炼铁是钢铁工业发展低碳经济的关键。节能减排，发展循环经济是低碳炼铁的第一步。对国外低碳炼铁技术作了介绍，并对低碳炼铁技术的现状、发展和创新等进行了描述。关键词炼铁二氧化碳低碳经济节能减排1引言“低碳经济”一词首见于英国政府贸工部白皮书《我们未来的能源——创建低碳经济》2003年（LowCarbonEconomyorEconomyofLowCarbonExhaustionandLowCO2Emission）

2、。2009年哥本哈根气候变化会议后，低碳经济迅速成为全球关注的焦点。低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济发展模式，是对现行大量消耗化石能源、大量排放CO2的生产生活方式的根本变革。我国政府承诺到2020年，单位GDP的CO2排放量比2005年下降40%～45%，并作为约束性指标被纳入国民经济和社会发展中长期规划。钢铁工业是主要温室气体排放行业之一，从全球统计来看，钢铁工业排放的CO2占全球温室气体总排放量4%～5%（国际能源组织IEA发布），而中国钢铁工业占全国CO2排放总量12%左右。因此，钢铁企业承担节能减排的任务责无旁贷并承担巨大的减排压力。减少CO2排

3、放，发展低碳经济成为未来钢铁行业发展的重要前提。2低碳炼铁是钢铁工业发展低碳经济的关键2.1钢铁工业各工序CO2排放状况碳是钢铁冶金过程能量流与物质流的主要载体，铁矿石依靠焦炭和煤粉还原成铁水，而铁水中的碳又是转炉炼钢过程升温及能量平衡的保证。因此，钢铁工业的基础就是碳冶金学。而钢铁冶金过程产生的CO2主要来自于高炉中煤和焦炭与铁矿石的化学反应，即铁矿石的还原过程，炼铁工序直接和相关CO2排放超过90%[1]。因此，低碳炼铁是钢铁企业CO2减排的关键，见图1。炼铁CO2减排责任重大，而发展低碳炼铁技术任重而道远。2.2钢铁工业不同生产流程CO2排放差异2009年，全球高

4、炉生铁产量8.98亿吨；直接还原铁产量6200万吨，仅占世界铁产量的6.9%。我国生铁产量54375万吨，占世界生铁总产量60.53%，已占据全球生铁半壁江山，目前高炉流程为生铁生产主流工艺，且在短期内不会有较大改变。不同流程生产1t钢产生的CO2排放见表1[2]。中国钢铁工业铁钢比高是造成单位钢产量CO2排放强度高的最主要原因。中国钢铁累积量小，废钢资源紧缺，大宗废钢质量差，电价高，导致电炉钢比例低（2008年世界主要国家和地区电炉钢见图2），导致中国钢铁工业铁钢比一直居高不下，近年来中国铁钢比情况见图3。同时高炉流程单位的排放强度是电炉流程的4倍左右。而目前国内大多

5、数电炉钢企业为提高成本竞争力采用配加电炉配加热铁水生产工艺。另外，我国钢铁工业一次能源以煤炭为主，占能源消费总量的70%左右，而且煤发热量，灰分，硫分等质量指标与美国、德国和日本等国相比，存在比较明显的差距。石油类能源和天然气所占比例比其他国家低15%～25%。从而造成能源利用效率相对较2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集低。数据来源：德国蒂森克虏伯公司图1传统钢铁生产流程中不同工序的CO2排放源分布表1不同流程生产1t钢产生的CO2排放生产流程CO2排放，kg/t电力，kWh/tCO2总排放，kg/t高炉＋转炉（153kgPCI）21111872198高炉＋转炉（2

6、50kgPCI）20841842170COREX+电炉16396321934Hismelt＋电炉～1600370～1970电炉（150kg/t铁水）396478619电炉（100%废钢）68458282注：电力生产50%依靠化石燃料为能源，现代高炉CO2总排放～1900kg/t；世界高炉平均CO2总排放～2200kg/t图22008年世界主要国家和地区电炉钢比图3近年来我国铁钢比情况数据来源：中国钢铁统计2009．中国钢铁工业协会3国外钢铁工业低碳炼铁技术研究2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集炼铁系统（含焦化、烧结球团）是钢铁生产中CO2的主要排放工序，直接和相关排

7、放占钢铁工业总排放量的90%以上。由于装备及工艺技术改进，钢铁工业的CO2排放量与20世纪70年代相比已降低了约50%。目前，工业发达国家正在研发超低CO2排放的钢铁生产工艺。3.1欧洲超低CO2排放项目（ULCOS）欧洲钢铁业者在国际钢铁协会的协调下，由安赛乐米塔尔公司牵头对“超低CO2排放(ULCOS)”项目进行研发。ULCOS作为一项研究与技术开发项目，旨在开发突破性的炼钢工艺，达到CO2减排的目标。ULCOS的研究包括了从基础性工艺的评估到可行性的研究实验，最终实现商业化运作。从所有可能减排CO2的潜在技术中进行分析，选择出最有前