钢铁行业低碳化转型路径研究

作     者：黄永平 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王贲

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0806[工学-冶金工程] 080601[工学-冶金物理化学] 

主      题：钢铁工业 碳排放 LEAP模型 因素分解 

摘      要：钢铁工业作为全球主要的CO排放源之一,具有巨大的碳减排潜力。本文以国内某大型钢企(简称为A钢厂)为研究对象,对其生产过程中的能源消耗和碳元素流动进行分析,构建了基于LEAP和情景分析法的A钢厂能耗-碳排放预测模型。根据预测结果,采用LMDI因素分解法,对其碳排放影响因素进行分解,提出了低碳转型路径,为我国钢铁行业的低碳转型提供了指导。A钢厂的炼焦、烧结、炼铁、炼钢、钢加工工序的吨钢能耗分别为90.26、54.22、376.40、-12.27、97.50千克标准煤。其中炼焦和炼铁工序的吨钢能耗均低于国内平均水平,烧结、炼钢、钢加工工序的吨钢能耗均高于国内平均水平。炼焦、烧结、炼铁、炼钢和钢加工工序的吨钢碳排放量分别为214.1、160.1、213.1、-82.8和223.7千克,合计生产每吨钢产生的CO量为728.2千克。能耗-碳排放的预测模型的结果显示,在基准情景和能效改进情景下,A钢厂无法完成2035年减碳35%和2050年“碳中和的目标。在能源结构变化情景下,A钢厂2035年大约需要减碳50%以上,到2050年基本完成“碳中和目标。基准情景和能效改进情景下的LMDI影响因素分解结果显示,粗钢产量的减排贡献程度高于碳排放强度的减排贡献程度,碳排放结构的减排贡献程度可以忽略不计。能源结构变化情景下的影响因素分解结果显示,在2020-2035年内,粗钢产量的减排贡献程度最大。在2030-2045年内,碳排放强度的减排贡献程度最大。在2020-2045年,碳排放结构的减排贡献程度较小,在2045-2050年为-36.2万吨CO。综合分析可知,A钢厂需将降低烧结、炼钢、钢加工工序的能耗和碳排放作为未来的减排重点,参照能源结构变化情景的情景参数制定发展计划,才能按时完成减排目标。钢铁行业在尽可能的降低粗钢产量的同时,开展降低碳排放强度的新技术,才能完成钢铁行业低碳化转型。