工业节能减排潜力与协同控制分析——以钢铁行业为例

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1、工业节能减排潜力与协同控制分析：以钢铁行业为例(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：张晨凯指导教师:温宗国副研究员二○一五年六月PotentialAnalysisAndSynergyApproachesofEnergySavingandPollutionReduction：CaseInIronIndustryThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMastero

2、fScienceinEnvironmentalScienceandEngineeringbyZhangChenkaiThesisSupervisor:AssociateProfessorWenZongguoJune,2015摘要摘要工业是国家节能与减排的重要领域，当前环境标准不断趋于严格，约束性的环境指标不断增多，节能减排目标的控制也愈加复杂。针对工业部门多个节能减排目标的约束，如何采取先进适用技术并制定系统的政策措施，既保障单一环境目标的实现，又规避不同环境目标之间的转移，实现协同控制策略，这是我国工业部门深入推进节能减排的重

3、大挑战。本文以钢铁行业为例，通过行业工艺技术体系模拟，结合自底向上建模方式构建行业节能减排潜力分析模型，评估2020年钢铁行业节能、水污染减排、大气污染减排的潜力与主要途径，并且分析行业结构调整和先进技术应用的协同节能减排效果，制定相应的技术政策。同时，通过拉丁采样和HSY算法分析不确定性条件下环境目标的制定和行业结构参数控制。此外，通过构建区域工业固废协同处置模型来进一步挖掘跨行业固废处置带来的节能减排潜力。研究表明：（1）2020年中国钢铁行业总能耗为4.48亿吨标准煤，相比于2013年减少0.11亿吨标准煤，吨钢综合能耗下

4、降36.1千克标准煤。今后行业节能将从依靠技术潜力逐渐转向行业结构调整。（2）2020年二氧化硫、烟粉尘、氮氧化物排放总量相比2013年将分别减少25.4万吨、13.2万吨和8.9万吨。“十三五”期间，氮氧化物控制将存在很大阻力，应尽快制定适合钢铁行业的氮氧化物排放新标准，加快自主开发钢铁行业脱硝技术，对不同工序氮氧化物采取不同控制途径。（3）2020年钢铁行业氨氮排放总量相比于2013年减少31吨，但化学需氧量排放总量增加436吨。由于末端治理技术潜力逐渐饱和，今后水污染控制上逐渐转向清洁生产技术和行业结构调整手段。（4）“十

5、三五”期间，行业节能时应重点加强氮氧化物、化学需氧量和氨氮的协同控制作用。在技术政策制定上，统筹考虑技术节能减排效果、推广空间、经济效益等因素。原有―一刀切‖的技术补贴方式转向采用节能减排量、贴息、投资额等多种差异化补贴方法。（5）2020年吨钢节能量目标定为33.2千克标准煤/吨钢。当铁钢比>0.840时，吨钢节能量目标实现将存在很大风险；总节能量目标定为685万吨标准煤，当粗钢产量>8.62亿吨时，行业节能总量目标实现将存在很大风险。（6）邯郸区域协同处置粉煤灰、脱硫石膏和钢渣的案例评估表明，加强区域间合作和跨产业共生，统筹

6、考虑淘汰落后工业产能和发挥工业协同处置能力，是节能减排协同控制的有效途径。关键词：钢铁行业；节能减排；技术选择；不确定性分析；协同处置IAbstractAbstractIndustryisanimportantfieldofenergysavingandpollutionemissionreduction.Asenvironmentalstandardbecomemoreandmorestrict,environmentalindicatorscontinuetoincrease,whichmakescontrolofenvir

7、onmentalobjectivesmorecomplex.Thecontrolofenvironmentalobjectivesshouldnotonlybeemphasizedononetarget,butneedtoconsideralltheenvironmentalobjectivescollaboratively.Thisthesistakessteelindustryasanexample.Byindustrytechnologysystemsimulationandbottom-upmodeling,anindu

8、strialenergysavingandpollutionreductionpotentialanalysismodelwasconstructed,andwasusedtoestimatepotentialofenergysaving,waterandair