文档介绍：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(Low Carbon Economy or Economy of Low Carbon Exhaustion and Low CO2 Emission)。
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

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。

2009年,;直接还原铁产量6200万吨,%。我国生铁产量54375万吨,%,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
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,k