鋼鐵企業碳排放源主要物料品種分析

蘇文俊

（寶鋼工程技術集團有限公司 上海 201900）

1　引言

鋼鐵企業具有流程長，生產工藝復雜和物料消耗繁多的特點，并且鋼鐵企業是各省市的碳排放大戶，企業和機構盤查清一個鋼企的整體碳排放量對企業和地方的碳排放水平的評估具有決定作用，盤查的關鍵就在掌握一個企業的碳排放源到底有哪些，消耗的物料品種具體有哪些。

本文對碳排放源和主要物料品種識別分析的依據主要是《中國鋼鐵生產企業溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》和《溫室氣體排放核算與報告要求第5部分：鋼鐵生產企業》，不在指南和標準中的能源和固碳品種不在本文分析，例如煙氣和高爐渣等。文中分析闡述的主要是典型鋼鐵聯合企業的生產工序，包括焦化工序、燒結工序、球團工序、煉鐵工序、煉鋼工序、軋鋼工序、石灰工序、發電廠和附屬生產系統。

2　排放源識別和主要物料品種

焦化工序輸入端物料品種主要為洗精煤、焦爐煤氣、高爐煤氣和電力，輸出端物料品種為焦炭、焦爐煤氣、蒸汽、焦油和粗苯。洗精煤經備煤和配煤由貯煤塔經裝煤車裝入焦爐炭化室，洗精煤在炭化室中高溫干餾；消耗的煤氣主要是焦爐煤氣和高爐煤氣，煤氣在焦爐燃燒室燃燒，為炭化室提供1300～1350℃的溫度；焦炭是由炭化室推出的紅焦經干熄爐與循環氣體熱交換后冷卻排出，循環氣體在鍋爐熱交換后產生蒸汽發電或自用；來自炭化室的荒煤氣經冷鼓電捕工段產生焦油，脫硫的煤氣經過終冷脫苯后產出粗苯。具體排放源和物料品種見圖2-1。

燒結工序輸入端物料品種有無煙煤、焦粉、焦爐煤氣、高爐煤氣、石灰石、白云石和電力，輸出端主要是蒸汽。無煙煤和焦粉作為燃料，石灰石和白云石作為溶劑，燃料和溶劑與礦粉混合鋪于燒結機臺車上進行燒結；焦爐煤氣和高爐煤氣在燒結機頭點火器點燃燒結料層；環冷機或帶冷機經鼓風冷卻后高溫廢氣加熱鍋爐內的水產生蒸汽，用于發電。具體排放源和物料品種見圖2-2。

圖2　-2 燒結工序排放源識別與主要物料品種

球團工序有三種工藝：豎爐焙燒法、帶式焙燒機法和鏈篦機-回轉窯法。應用最早的是豎爐焙燒，只能使用氣體燃料：焦爐煤氣和高爐煤氣，若企業無焦化工序的就只使用了高爐煤氣；采用最多的是帶式焙燒機法，燃料可以使用煤氣和重油；出現較晚的是鏈篦機-回轉窯法，該方法燃料除了可以使用煤氣和重油外，還可100%使用煤粉。企業或第三方等機構可根據企業所采用的工藝判斷能源使用品種。圖2-3主要以豎爐焙燒法為示意。

圖2　-3 球團豎爐排放源識別與主要物料品種

煉鐵工序輸入端物料品種包括煤粉（無煙煤、煙煤或二者的混合煤粉）、焦炭和石灰石，輸出端物料主要有鐵水和高爐煤氣。焦炭作為燃料、石灰石作為溶劑按照一定比例與燒結礦和球團礦配料送入高爐，煤粉和熱風（1000～1300℃）由高爐爐腹送入高爐內，協助焦炭在爐內燃燒，產生的高爐煤氣由爐頂導出。這里需要強調的是高爐煤氣會供熱風爐使用，屬于內部消耗，高爐煤氣外供量是在產生總量扣除了熱風爐自用量，TRT發電也按照內部消耗使用，因此煉鐵工序消耗的電力要扣除TRT發電。另外需要考慮鐵水罐烤包器會使用高爐煤氣和轉爐煤氣。具體排放源和物料品種見圖2-4。

圖2　-4 煉鐵工序排放源識別與主要物料品種

煉鋼工序輸入端物料品種主要包括鐵水、廢鋼、冷鐵、合金（按照指南里要求合金只列出了鎳鐵合金、鉻鐵合金和鉬鐵合金，企業若有使用其他合金，如錳鐵合金等，且量比較大，可列入輸入端）、白云石（也有企業使用石灰石）和電力，輸出端物料品種有轉爐煤氣、蒸汽和粗鋼（鋼坯）。鐵水是轉爐煉鋼的主要原材料，一般占裝入量的70%～100%，廢鋼占10%～30%，冷鐵占0%～5%；白云石作為造渣劑加入轉爐脫磷和脫硫，這里需要注意輕燒白云石（主要成分CaO·MgO）不作為碳排放物料消耗，只算生白云石（CaCO3·MgCO3）的消耗量；轉爐煤氣是鐵水中的碳在高溫下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合氣體，經降溫和凈化后供用戶使用，其中轉爐煙氣在經過汽化冷卻煙道時產生蒸汽，蒸汽到汽包再輸出到蓄熱器，減溫減壓后到低壓管網供用戶使用；最后作為輸出端的粗鋼是指連鑄工段將鋼液用連鑄機澆注、冷凝、切割而得到的鋼坯。在煉鋼工序除了上述主要碳排放源和物料品種外，還要考慮混鐵爐、合金爐、鋼包、中間包等所用高爐煤氣、轉爐煤氣和焦爐煤氣，同時若企業有采用電爐和LF爐還要計算電極消耗量。具體排放源和物料品種示意見圖2-5。

圖2　-5 煉鋼工序排放源識別與主要能源品種

軋鋼工序輸入端物料品種主要有高爐煤氣、轉爐煤氣和電力，輸出端主要是蒸汽和廢鋼。高爐煤氣和轉爐煤氣（有的企業也有使用焦爐煤氣）主要用于加熱爐加熱鋼坯，加熱爐汽化冷卻產生蒸汽，廢鋼是指軋鋼過程中鋼錠開坯，連鑄坯軋制時的切頭、切尾，鋼材軋制的邊角余料及廢材。企業自產廢鋼都會進入煉鋼轉爐冶煉。具體示意見圖2-6所示。

圖2　-6 軋鋼工序排放源識別與主要物料品種

目前鋼鐵企業都建立了自備電廠，降低了企業能耗和碳排放量，自備電廠的排放源和物料品種比較簡單，輸入端是焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣和電力，輸出端是電廠發的電力。需要注意的是算自備電廠碳排放要扣除電廠自用電量，如果電廠是煤發電，還需考慮煤的消耗量。評價一個企業電廠能力，可以看企業的自發電比率，做的好的企業可以達到80%～90%，不好的企業只有30%～40%。自備電廠示意見圖2-7所示。

圖2　-7 自備電廠排放源識別與主要物料品種

表1　各工序排放源識別和主要物料品種

除了上述主要的7個工序流程外，有的鋼鐵企業還有石灰工序。目前冶金石灰窯采用比較多的是豎窯和回轉窯，回轉窯在我國運用比較成熟，大型鋼鐵企業都有生產線。豎窯生產線的所用能源主要是煤氣和電力；回轉窯生產線所用能源主要是煤粉或煤氣，還有電力。

在附屬生產系統，主要考慮廠區車輛所用汽油和柴油，生活所用電力、蒸汽以及食堂所用液化石油氣或天然氣。附屬生產系統在部分省市不在計算邊界內，企業核算和第三方核查時要注意。

綜上對各個工序排放源識別和主要物料品種的梳理，基本形成鋼鐵企業排放源和物料品種體系，企業和第三方等機構可根據表1所匯總的排放源和物料品種進行查漏補缺，使企業的碳排放數據更加準確、完整和有效。

結語

鋼鐵企業碳排放源以及主要物料品種的識別，為企業和第三方等機構提供了一個參考評價的體系，當然不是企業和第三方等機構運用上述識別體系就能準確計算某鋼鐵企業的碳排量，上述識別主要是針對鋼鐵企業典型的工藝流程的識別，每家企業由于生產組織、產品規格和設備裝備等的不同，會出現多種的差異，因此企業和機構要以上述識別體系為基礎，根據國家和地方頒布的最新指南和標準要求，靈活判斷企業各碳排源和物料品種，有效反映鋼鐵企業的碳排放水平，當然只要按照識別體系的關鍵環節進行判斷分析，出現大的疏漏的概率就會低很多。

參考文件

[1]國家發展改革委氣候司.中國鋼鐵生產企業溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）[S].2013-10-15.

[2]國家發展改革委氣候司.溫室氣體排放核算與報告要求第5部分：鋼鐵生產企業[S].2015-11-19.

[3]葉匡吾.三種球團焙燒工藝的評述.燒結球團[J]，2002，（1）：5～7.

[4]黃衛國，張海珠.回轉窯生產冶金石灰的探討.有色金屬設計[J].2013，（4）：25～28.

[5]劉玲，趙婧.我國石化行業溫室氣體排放源識別.化工環保[J].2013，（3）:330～334.