钢铁行业能效评估研究 来源：全荣 ??文章发表时间：2010-06-08 
????1?前言????关于2013年之后气候变化的国际框架，在缔约国会议（COP）上出现了巨大的分岐。2008年7月，在洞庭湖八国集团首脑会议的协议文件中也着重强调了按地区区别解决。按地区区别解决的定义有多种，但谋求国际合作，在不同地区进行有效的技术普及和开发有着重要的意义。????钢铁行业作为按地区区别解决的一个环节，其信息的交换、能效改善措施的研究、节能设备的普及和开发可避免对按国别区分碳排放目标值的担心，并对全球产生实质性的影响。2000年以后，中国的粗钢产量快速增长，2007年达到4.89亿t。根据国际能源机构?（IEA）统计，推测中国钢铁行业包括其电力系统间接排放部分的CO2排放量约11亿t，该数值相当于日本总排放量的规模。按照人口规模及其高增长率预计，正处在经济增长起飞期的印度的钢铁需求会快速增加。新建的钢铁厂可生产数十年。在预测钢铁需求增加的区域时，考虑了加快能效改善紧迫性这一因素。????因此，在研究促进能效改善的具体措施时，不同地区的能效及其主要影响因素已成为不可或缺的基础信息。IEA正在开展产业部门不同地区的能效调查分析。但是，从钢铁行业的统计数据中很难直接推算出不同地区的能效，因为存在以下问题：①目前的统计数据没有将高炉-转炉法和电弧炉法的能源消耗区分开；②IEA的统计是依据各国报告的数据，而各国之间对钢铁行业的界定也存在差异；③原材料的加工品、钢铁半成品及一部分能源（副产煤气、蒸气、电力）外销，有的出口到国外，这部分能源消耗应该分配给购买的行业及地区。????国际钢铁协会（IISI）也表示要在世界范围推动淘汰低能效生产设备。由于各种原因很难直接推算出不同地区的能效，因此，在讨论和实施钢铁行业改善能效的具体对策时，为了解不同地区的能效，进行了能效的间接推算。本文根据多篇文献，采用多步骤理论框架进行推算，并分析了不同地区能效出现差异的主要因素。本文推算了高炉-转炉法（BF-BOF）、废钢电弧炉法（Scrap-EAF）和直接还原铁电弧炉法（DRI-EAF）的能效。表1是这三种方法的典型能效比较。这三种方法的能效存在很大差异，所以要区分计算。???????????????????????表1???三种方法的典型能量消耗????————————————————————————————????高炉-转炉法（BF-BOF）????????????????输入?????????输出????————————————————————————————????废钢电弧炉法????煤：24.1GJ/t，电力：36.4kWh/t????4.5GJ/t????（Scrap-EAF）????直接还原铁电弧??油：2.5?GJ/t，电力：?551kWh/t??????炉法（DRI-EAF）???气14.3GJ/t，电力：?701kWh/t?????————————————————————————————????*?包括炼焦、烧结、球团和热轧。不包括采煤、原材料运输、冷轧和镀层。**?BF-BOF法的能量消耗是以日本和韩国为依据；Scrap-EAF法的能量消耗是以2000年世界平均水平为依据；DRI-EAF法的能量消耗是以气基直接还原铁的世界平均水平为依据。????2?能效推算的问题及其处理????在推算不同地区的能效中，存在钢铁行业界定、能源消耗分配和数据获得限制等问题，下面分别介绍如何处理这些问题的。????2.1?钢铁行业界定????对钢铁行业的界定是钢铁生产必要的基本工艺，即计算生产焦炭、球团矿和烧结矿所需能量的同时，扣除外销的副产煤气、蒸气和电力等。该理念得到包括亚太清洁发展与气候伙伴计划（APP）和IEA在内的国际组织的广泛认可。????本文设定的更具体的界定如表2所示。不包括上游工序原材料的开采、选煤、运输等所需的能源消耗，计算了生产焦炭、烧结矿和球团矿所需的能源消耗。下游工序计算到热轧的能源消耗，其后的冷轧、镀层加工所需的能源消耗不在界定之中。?????????????????表2???假设钢铁行业界定在炼铁和炼钢????————————————————————————————????指标中包括：????.炼焦、烧结矿、球团矿和热轧????.净能源消耗（以一次能源为基础计量的电力、热量和副产煤气）????.制氧????指标中不包括：????.采煤、采矿及运输到钢铁厂的能源消耗????.冷轧、镀层和特殊钢制造????————————————————————————————????2.2?能量消耗的分配????钢铁行业能源消耗的分配应该注意地区不同，原料生产流程也存在差异。例如美国，焦炭对海外依存度高，转炉废钢入炉比超过30%；平炉（现在主要在乌克兰、俄罗斯）可以任意采用生铁和废钢的入炉比例。????根据IISI数据，将原料生产流程设定为BF-BOF法、Scrap-EAF法和DRI-EAF法。BF-BOF法（包括部分平炉）是将865kg生铁和161kg废钢装入转炉，炼出1t转炉钢；Scrap-EAF法是装入1.05t废钢，生产1t电炉钢（因为电炉用生铁很少，所以忽略）；DRI-EAFmax.book118.com钢装入电炉，生产1t电炉钢。以上废钢量包括钢铁厂本身产生的废钢。????直接还原铁的国际交易活跃，但因没有获得关于直接还原铁进出口的详细区域分布，本文将直接还原铁出口后在电炉产生的电力消耗等也计算在直接还原铁生产国中。通过以上设定，评估的能效基本反映了不同地区的实际能效，尽可能排除了表观能效差异。????2.3?数据获得限制????在BF-BOF法中，为了提高能效，如何协调副产煤气（COG、BFG、LDG）回收、余热回收、本厂发电、制氧设备等系统很重要。因此，能效高的钢铁厂具有包括副产煤气、蒸气和电力的极其复杂的流程系统。另外，因钢铁厂以外的原材料、半成品及各种能源的采购也存在地区差异。生产过程中的收得率也对最终钢材的实质性能效有影响。????另一方面，仅从IEA的能源平衡不能读出这种复杂的流程和钢铁厂外的能源采购。一般情况下，在能源平衡表中，BF-BOF法的能源流程分为能源转换部门和能源需求部门。但是，这种划分方法是以向IEA报告的各国的划分方法为基础的，也难解释IEA的能源平衡。IEA本身也完全承认这一点。考虑存在这样的数值获得限制，采用下列方法来推测不同地区的能效。????3?不同地区能效的推算方法????3.1?推算方法概要????由于推算钢铁行业不同地区能效存在几个问题，因此，根据单一的数据来源和单一的理论框架，来推算不同地区的能效目前还比较困难。本文根据下面所列的多种数据来源以及多步骤理论框架进行推算。????（1）过去的钢铁产量统计，新建的钢铁生产设备（特别是大型高炉）情况等。????（2）不同地区的节能设备普及状况。????（3）抽样调查工厂的实际数据。????（4）通过个别钢铁生产设备、节能设备的结合，计算出关于钢铁厂整体能效的自下向上的简易模型。下面对此进行详细说明。????3.2?过去的钢铁产量统计和新建生产设备情况????关于过去钢铁产量统计和新建生产设备情况，广泛收集了包括世界各地区的数据。一般是钢铁厂建设的年

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