内容简介

钢铁工业低碳绿色发展对我国“碳达峰”乃至“碳中和”目标的实现至关重要。本书一方面从钢铁制造流程的物理本质出发，对碳素流在钢铁制造流程中的作用和转换形式、碳素流在钢铁制造流程的运行规律等进行深入分析，阐述钢铁工业碳排放的特点，分析不同碳排放计算方法的差异，并提出适合中国钢铁工业特点的CO2排放计算方法；另一方面，通过对钢铁工业碳减排途径与技术，国外钢铁行业温室气体减排途径、措施及其经验对中国的启示，以及碳排放权交易与碳核查、碳减排案例等分析，探求钢铁工业碳减排的途径、效果及钢铁工业碳减排发展趋势。旨在为钢铁行业碳减排途径及技术选择提供理论依据，为中国钢铁工业企业实现低碳绿色发展提供实例参考。本书可供钢铁行业企业碳减排管理人员、节能减排技术研究人员、低碳发展与气候变化相关研究人员，以及高等院校冶金工程专业、工业生态学等相关专业的学生参考使用。

前言概述

由温室气体引起的全球气候变化已成为国际社会非常关注的焦点问题，积极应对气候变化、推进绿色低碳发展已成为全球共识和大势所趋。根据《巴黎协定》，中国承诺：二氧化碳排放在2030年左右达到峰值并争取尽早达峰；单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右，森林蓄积量比2005年增加45亿立方米左右。我国政府高度重视，积极主动地做出了减排承诺，并采取了一系列节能减排措施。2020年9月22日，习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上提出，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取在2060年前实现碳中和。党的十九届五中全会对2030年实现碳达峰和2035年实现碳排放稳中有降做出了战略部署。我国经济发展从高速度向高质量转变，需要深入推进工业化程度成为工业化强国，与已实现工业化、进入后工业化的发达国家相比面临更大的资源环境压力，节能减排成为国家发展战略的重中之重。工业生产是CO2排放的主要来源，钢铁工业作为工业的重要组成部分，既是能源消费大户，也是CO2排放大户，排放的CO2量占全球总CO2排放量的7%～9%以上。由于我国粗钢产量巨大，钢铁工业的CO2排放量对全国由化石燃烧引起的CO2排放总量的贡献较高。可见，走低碳发展的道路,大力推进低碳改造和低碳转型，对钢铁行业高质量发展、对国家“碳达峰”乃至“碳中和”目标的实现至关重要。由于CO2排放量不是测量出来的，而是通过计算得到的，所以不同计算方法、不同的计算边界所得到的CO2排放指标也是不同的。CO2排放水平还与国家、企业的用能结构有关，由于各个国家和地区原燃料条件的差异，在CO2排放因子的选择上也会有很大的差异。CO2排放水平还与企业的流程结构、产品结构特点有关，不同流程结构和产品结构的企业CO2排放没有可比性。不同企业实际生产中的CO2排放水平还与该企业的装备水平、技术水平及管理水平有很大关系，如企业的装备技术、工艺技术和管理技术水平高，则其用能效率高，CO2排放量也就相对少。可见，国际上钢铁工业或企业的任何一个CO2排放指标都是不能随便比较的。因此，解析钢铁流程中碳素流运行，理清众多影响钢铁工业企业CO2排放量的因素及其影响规律，正确评估钢铁工业的低碳绿色发展水平，对于钢铁行业碳减排途径及技术选择、助力国家实现“碳中和”具有重要意义。本书作者从1998年起就开始关注和研究钢铁制造流程的碳素流运行规律和碳减排问题。20多年来，承担了国家自然科学基金重点项目“钢铁工业生态化发展模式与管理和评价体系”，中国工程院咨询项目“关于我国主要流程工业CO2排放的评估及对策报告”“过程工程与低碳经济”“工业绿色发展工程科技战略研究”“钢铁工业碳达峰碳中和实施路径研究”，生态环境部咨询项目“钢铁工业温室气体减排”，工业和信息化部咨询项目“钢铁工业温室气体减排途径及政策措施研究”，科技部科技支撑计划项目“我国钢铁行业碳排放核查关键技术研究与示范”，以及若干钢铁企业的碳盘查项目。本书是作者多年来科研成果的总结和提升，从理论和实践两个层次展开。在理论层面，从钢铁制造流程的物理本质出发，对碳素流在钢铁制造流程中的作用和转换形式、碳素流在各个环节的输入输出形式、碳排放源及其特征、碳素流运行规律等进行深入解析，对比分析不同的CO2排放计算方法的差异，提出我国钢铁工业CO2评价指标（直接排放、能源消耗引起的排放及基于生命周期评价(LCA)的排放）与计算方法；在实践层面，应用本书所给出的计算方法进行实例分析与评估，提出了我国钢铁工业碳减排途径与技术，并以煤气资源化利用为例分析了钢铁企业碳减排的途径、效果，结合钢铁工业碳减排发展趋势，介绍了碳排放权交易与碳核查相关的内容，旨在为中国钢铁工业企业实现低碳绿色发展提供参考。本书在撰写过程中得到了丛书编审委员会各位专家的鼓励与帮助，在作者的相关研究及本书成稿过程中得到了殷瑞钰院士的悉心指导与无私帮助，审稿专家蔡九菊教授、温燕明教授对本书内容提出了宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢。对本书各章后列出的相关文献的作者表示诚挚的谢意。由于作者学识有限，书中难免有不足之处，敬请读者批评指正。作者2020年10月

作者介绍

郦秀萍，1973年6月生于河北唐山。钢铁研究总院教授级高工。1997年毕业于河北理工大学（现华北理工大学）钢铁冶金专业，于2005年6月于东北大学热能工程专业获博士学位。2005年9月进入钢铁研究总院博士后流动站，出站后留院工作至今。多年来一直致力于钢铁制造流程优化、节能与能效提高及环境负荷评价等方向的研究和开发，在钢铁制造流程优化方面，着重于冶金流程工程学理论在铁-钢界面运行动力学、界面模式及界面优化等方面的应用研究，在铁-钢界面时间节奏优化、温降规律和合理铁水包个数的研究结果对于促进铁水包多功能化（“一包到底”）模式发展起到了重要的支撑作用。在节能和能效提高方面，注重钢铁制造流程物质流网络与能量流网络的耦合运行研究、能源利用效率及与能效对标方法研究等，所提出的以工序能耗为基础、考虑现有企业和新建企业设备状况的钢铁行业能效对标方法为发改委、中国钢铁工业协会等部门采纳和应用，主持和参与了国家能耗限额标准GB21256、GB21342制修订工作。现任全国科学技术名词审定委员会-能源名词审定委员会委员、钢铁行业能源管理负责人培训教师，中国金属学会-冶金反应工程分会委员，全国钢标准委员会节能工作组委员。

目录

1国内外钢铁行业CO2排放情况

111气候变化与全球温室气体排放概况

212国际钢铁工业CO2减排情况

5121世界主要国家钢铁工业CO2排放变化趋势

5122国外主要钢铁企业CO2排放情况

7123钢铁生产两类流程的CO2排放比较

813中国钢铁工业CO2排放的特点

1214影响钢铁工业企业CO2排放量的因素

15参考文献

172钢铁制造流程中碳素流的作用和转换形式

1921基本概念

19211流

19212流程网络

21213程序

2222钢铁制造流程中碳素流的作用与能源转换功能

22221钢铁制造流程功能拓展

22222钢铁制造流程中碳素能量流的作用

2323钢铁制造流程中碳素流的输入输出及转换形式

24231碳素流输入输出分析

24232碳素流的转化与能量耗散过程分析

2424碳素流能量流与物质流的关系2

8参考文献

323钢铁制造流程中碳素能量流的运行规律

3331碳素流输入输出特征与碳排放源分析

33311钢铁制造流程碳排放源分析——直接排放源

34312钢铁制造流程碳排放源分析——间接排放源

3632工序层次的碳素流运行与能量流分析

36321焦化工序

38322烧结工序

...