【《钢铁行业温室气体与大气污染物排放清单结果分析》6000字】

第第页钢铁行业温室气体与大气污染物排放清单结果分析目录TOC\o"1-3"\h\u2840钢铁行业温室气体与大气污染物排放清单结果分析 1183271.1中国钢铁行业温室气体与大气污染物排放分析 160271.1.1年变化分析 1230521.1.2空间分析 2295371.1.3各工序分析 5238151.2历年钢铁行业清单分析 6139681.2.1SO2 7551.2.2NOx 849771.2.3PM 10287711.2.4温室气体 1282221.3排放清单比较 13中国钢铁行业温室气体与大气污染物排放分析年变化分析2010年我国钢铁工业SO2、NOx、PM和CO2排放总量分别为144.85万吨、75.73万吨、112.31万吨、134000万吨。2013年，我国钢铁行业SO2、NOx、PM和CO2排放总量分别为152.80万吨、79.80万吨、133.14万吨、160000万吨。2015年，我国钢铁行业SO2、NOx、PM和CO2排放总量分别为141.53万吨、83.44万吨、127.9万吨、164000万吨。2018年，我国钢铁行业SO2、NOx、PM和CO2排放总量分别为59.6万吨、86.7万吨、87.46万吨、183000万吨.从图3-1可以看出，2010年、2013年、2015和2018年的SO2、NOx和PM的排放量先上升后下降（原因是我国2012年出现严格的环保政策，导致常规污染物排放量达到峰值后，由于排放因子下降而使排放量下降），特别是2015年钢铁新排放标准实施又严格后，我国钢铁企业大气污染物的（如脱硫除尘）减排力度加大。自2012年开始，至2018年，这6年里，脱硫设施在钢铁烧结机中应用变得十分广泛，安装使用占比从之前的19%增加到了88%，面积也从当初的29000平方米发展到了138000。与2013年相比，后面几年的二氧化碳的排放量有所增加；其主要原因是每年的钢铁活动水平明显增加，而我国对于二氧化碳排放还没有较有效的去除措施。图4-12010、2013、2015和2018年中国钢铁行业各污染物排放量空间分析2015年中国各省（直辖市）钢铁企业排放量及空间分布如图3-2所示。通过比较2010年和2013年中国各省（中央直辖市）钢铁企业的排放和空间分布，可以看出河北省一直是钢铁工业中各种空气污染物排放最高的省。多年来，我国钢铁企业数量众多，这与河北省粗钢产能大、企业数量多是一致的。截至2015年底，SO2排放占比最多的省有三个，第一个为河北，第二个为辽宁，第三个为江苏。这三省对应排放量分别为5.14万吨（占比17.69%）、3000吨（占比10.32%）和2.95万吨（占比10.17%）。NOx排放量较大的三个省份为河北、江苏和山东，排放量分别为13.4万吨（20.13%）、7.55万吨（11.34%）和7.15万吨（10.75%）。PM10排放占比最多的省有三个，第一个河北，第二个江苏，第三个辽宁，这三省对应排放量分别为5.44万吨（18.94%）、3.15万吨（10.96%）和2.68万吨（9.33%）。这几个省份排放量高的原因主要是粗钢生产有关。在河北省，由于重工业生产加工频繁，空气被污染的是比较严重的，污染物排放占比达到了20.51％，这个情况恰恰和河北粗钢产量大的情况是完全相吻合的。企业数（占总数的20.78％）。除此之外，以河北唐山与邯郸这两个地方为例，其对应的粗钢产量在全省的比例达到了71.49%，其对应的污染物排放在全省的比例也达到了68.65%。在山东省，日照与莱芜就像河北的唐山与邯郸一样是全省钢铁生产的主要基地，也是全省污染物排放量最多的地方，其对应的粗钢产量在全省的比例达到了50.23%，其对应的污染物排放在全省的比例也达到了55.30%。就江苏而言，苏州与南京是全省钢铁生产的主要基地，也是全省污染物排放量最多的地方，其对应的粗钢产量在全省的比例达到了50.05%，其对应的污染物排放在全省的比例也达到了52.94%。就辽宁而言，鞍山与营口是全省钢铁生产的主要基地，也是全省污染物排放量最多的地方，其对应的粗钢产量在全省的比例达到了54.72%，对应的污染物排放在全省的比例也达到了56.80%。因此，有必要把重点放在产能分布密集的河北，山东，辽宁等重点地区和重点排放地区，推动产业创新发展，通过市场需求去淘汰那些不能满足当前社会发展需要的产业，从而去有效降低污染。随着，绿色发展需要，河北、山东、辽宁等地制定了很多办法，强化了对污染的管控，尤其是河北和山东通过非常严格的管理措施去控制污染物排放，从而去降低污染。不同的是，西部地区的三个省份，一是甘肃，二是内蒙古，三是宁夏在污染治理中管控的不够严格，管理体系和管理能力都有待提升，当然这也反映出了一个问题，那就是我国西北地区在应对钢铁行业造成大气污染的过程中，还需要加强，从国家层面需要加大调控力度，从而去减小对环境的污染。从图3-2可以看出，河北、江苏、山东三个省份，污染虽然较大，但是排放通过一系列举措得到了一定的控制。而甘肃、内蒙古、宁夏三省情况就不同了，不光是污染排量大，主要是相关省份大气污染治理水平较差，表明未来我国钢铁行业大气污染减排应重点关注西部地区以及其他欠发达地区。图4-22010、2013和2015年中国钢铁行业各污染物空间分布各工序分析2010年SO2、NOx和PM的主要污染源来自烧结工艺，分别为94.89万吨、55.65万吨和59.96万吨，分别占65.51％、73.48％和53.93％的总排放量。CO2污染的主要来源是高炉、烧结和转炉工艺，分别为34344.2万吨、47235万吨和45720.8万吨，分别占该工艺排放总量的25.63%、35.25%和34.12%。2013年SO2、NOx和PM的主要污染源来自烧结过程，分别为97.97万吨、57.23万吨和69.83万吨，分别占64.84%、71.72%和52.5%的总排放量。CO2污染的主要来源是烧结和高炉过程，分别为75424万吨和52304万吨，分别占该过程排放总量的47.14%和32.69%。2015年SO2、NOx和PM的主要污染源来自烧结工艺，分别为85.48万吨、54.54万吨和65.72万吨，分别占60.40%、65.37%和51.39%的总排放量。CO2污染的主要来源是烧结和高炉过程，分别为72190.2万吨和53419.8万吨，分别占该过程排放总量的45.69%和33.81%。2018年SO2、NOx和PM的主要污染源来自烧结过程，分别为39.24万吨、57.85万吨和44.17万吨，分别占65.84%、66.72%和50.5%的总排放量。CO2污染的主要来源是烧结和高炉过程，分别为82972.2万吨和56034.6万吨，分别占该过程排放总量的45.34%和30.62%。根据历年结果，焦化、烧结、球团和高炉四个预炼铁工艺是我国钢铁工业大气污染物排放的主要环节（图3-3）。由于短流程的钢铁工艺废钢成本高，在我国电炉短流程占比不到10%，所以到目前为止我国仍以长工艺钢铁企业为主，烧结、球团、焦化以及高炉工艺仍将是我国钢铁工业大气污染物排放的主要环节。今后的钢铁企业应以去探索和尝试使用电炉炼钢，从而进一步去优化电炉炼钢环境，以便达到合理调整钢铁长、短流程的布局效果，加快从长流程钢铁企业到短流程钢铁企业的转型，从污染源头减少污染物。从四年的历年排放水平来看，在经过烧结中，会产生大量污染物，这些污染物的占比会超过一多半。在极端的条件下，有时候通过烧结排放的污染物SO2含量是惊人的，可以突破70%，NOx甚至可以突破75%，PM也可以突破55%。因此不得不说，烧结工序治理迫在眉睫，必须当做重点来处理，这样才能最大情况下的促进钢铁行业总量减排。从上述分析中来看，历年通过烧结产生的SO2含量位于总排量50％至70％之间；而NOx介于60％至80％之间；PM介于40％至60％之间。CO2污染的主要来源是烧结和高炉过程，历年通过烧结产生的CO2含量位于总排量60％至80％之间。图4-32015年中国钢铁不同工艺污染物排放量比例历年钢铁行业清单分析钢铁生产对环境是有非常大的污染的，从2000年开始，随着钢铁产量的增加和污染物去除技术的发展，而且钢铁大气污染物的排放趋势也没有一个准确的统计数据，因此没有办法去很好的预测其发展趋势。所以本文通过文献调研，首先通过文献资料查询计算出了2000年到2019年钢铁企业的活动水平，其次用建立回归曲线的方法获取了2000年以来各年份钢铁大气污染物脱硫脱硝和除尘的去除效率，然后求得了钢铁生产流程不同工序的污染物排放因子，最后通过计算得出了各个年份的污染物排放总量。我国钢铁行业在空间上分布极不均衡，因此分析不同时间、不同省份、不同城市群的钢铁行业对污染排放研究具有重要意义。为了更清晰的看出我国不同城市钢铁行业的排放量情况，特别建立了2013年中国钢铁行业大气污染物排放清单与，这样可以配合历年全国污染物的排放更清楚的反应数据。在2013年，钢铁生产过程中SO2、NOx、PM以及CO2的排量依次是151万吨、80万吨、133万吨和16亿吨。本年份的全国各省污染物排放量见图3-5。SO2对于SO2，烧结工序是其主要的污染物排放来源。如图3-8所示，2000年到2011年，SO2排放量持续不断增长，在此过程中，伴随我国钢铁企业生产发展，产量也随之增长，此时烧结(球团)脱硫技术才进入起步发展阶段，半干法脱硫效果并不明显，其次国家管控也不严格，这才导致污染物排放持续增加。2011年SO2排放量达到峰值166万吨，此后直到2019年为止，SO2排放量不断减少。2011到2015年间湿法脱硫技术快速发展,我国的烧结机脱硫装置安装比例逐步提高，到2016年，钢铁生产领域中，脱硫系统的覆盖率达到了90%以上，SO2排放量明显下降。因为，2012年的时候，环保部就此专门对钢铁烧结、球团工业等行业生产过程中产生的污染物进行定标，提高了污染物排放管理，后续年份政策更是进一步严格，所以2011的SO2排放量会达到峰值。在2015年，环境保护部的排放标准进一步严格，并且2015年到2019年湿式电除尘器得到了很大的推广应用，氨法脱硫效率可达98%，所以2015年到2016年SO2排放量急剧下降。通过图几知2013年二氧化硫排放量最多的省份为河北省，超过10万吨的省份为河北、山西、四川和内蒙古，合计为64.8万吨，在钢铁生产中的占比达到了43%。研究表明，烧结与球团更为惊人，占比达到了80%，其主要的污染物排放来源，煤和焦炭生产过程中SO2的排放消耗量较大，后续工艺能源的更为环保，主要有三种，一是焦炉煤气，二是高炉煤气，三是转炉煤气，SO2排放量相对较低。中国各省区二氧化硫排放情况见图3-7。图4-42013年我国各省SO2排放量图4-52000年-2019年钢铁行业各工序SO2排放总量NOx钢铁生产中烧结、高炉和轧钢是NOx的主要排放来源。我国的NOx排放一直都存在，但NOx的统计排放量从2006年才开始，因此建立了图来分析各个年份的排放量。我国2014年才开始钢铁脱硝研究，与此同时钢铁行业的脱硝设备才开始安装，到2015年开始试运行焦炉烟气脱硝，2017年开始运行烧结脱硝，其脱除效率一般只有50%左右，所以NOx15年来基本相当于直排（国家一直对NOx的排放标准不做严格要求，近些年来才开始重视），其排放量变化不大。从2006开始，NOx的排放量一直呈上升趋势，如图3-10所示，直到2015年国家标准变严格，并且脱硝技术和设施开始稳定运行，其排放量才开始稳步下降。2006年到2019年，NOx的排放量从64万吨增加到83万吨，按趋势分析2022年其排放量就可以降至2006年水平。2013年钢铁行业NOx排放量为80万吨，烧结过程中其比例达到了71%，为57万吨。在2013年里，NOx排量突破50kt省主要有四个，第一个是河北，第二个是江苏，第三个是山东，第四个是辽宁。四省NOx排放总量为42万吨，占当年份钢铁冶炼企业NOx排放总量的53%。在钢铁生产中，NOx的来源大部分是炉坑（如烧结机、球团回转坑、电炉、热风炉、轧钢加热炉、退火炉等）中产生的废气，尤其是烧结与轧钢中，占比更大，合计达80%以上。各省NOx排放如图4-6。图4-62013年我国各省NOx排放量图4-72006年-2019年钢铁行业各工序NOx排放量PM钢铁生产过程中每个工序都会排放一定量的颗粒物，其中烧结、炼铁和炼钢工序是钢铁生产中烟粉尘排放的主要来源。在烧结工艺中，因为烧结烟气体积大、高温高湿，机头机尾的具体特点如图所示，所以我国采用电除尘器可以更好的进行除尘，其中截止2013年80%左右的烧结机都已经安装了电除尘器。2015年，静电除尘设备得到了很大发展，使用率达到了99%。该除尘设备除尘率设定的为90%以上,但是通过实践确定为87%到99.42%之间。炼铁和轧钢工艺是颗粒物排放的主要来源，约占80%。2000年到2011年PM排放呈上升趋势，2011年开始下降，如图3-12所示。2000年钢铁和烧结行业PM排放量为87万吨，2011增加到145万吨达到峰值，然后在2012年到2019年持续下降，到2019年到达85吨。在2012年以前，虽然有除尘技术和设备，但国家管控不够严格，所以随着钢铁产量的不断增加PM排放也在不断上身，直到2012年和2015年先后两次排放标准变严格，才是颗粒物排放量不断下降。2013年PM排放量133万吨，这个时期PM排放量已经开始逐步下降，2013年颗粒物排放量最多的省份仍然是河北省，超过10万吨的省份为河北和山西，合计为70万吨，占钢铁行业PM排放总量的52%。研究表明，烧结、炼铁和炼钢工序是钢铁生产中PM排放的主要来源，基本分别占到了40%、30%和30%。图4-82013年我国各省颗粒物排放量图4-92000年-2019年钢铁行业各工序PM2.5排放量温室气体钢铁工业在社会发展中有着非常重要的作用，属于一种源密集型工业，因为该生产过程中需要燃烧很多化石燃料，从而在环境大量排放碳。从2008年到2018年我国钢铁行业长流程生产企业的钢材碳排放强度主要在1.50tCO2/t—2.50tCO2/t之间，它的平均值为1.97tCO2/t。钢铁企业主要两条主要工艺路线，即是高炉-转炉（BF-BOF）长流程路线和电弧炉（EAF）短流程路线。因为在钢铁生产过程中，CO2排放占比很大，这就加剧造成了温室效应，所以大部分研究都以CO2为主。研究表明，在CO2排放方面，主要包括三个方面，一是烧结，二是转炉，三是高炉。这三个过程排放量占到了整个生产过程中的90%。如图3-16所示，2001年至2019年，随着钢铁产量的逐年增加，CO2的排放量也在逐步上升。虽然排放控制技术也在逐步应用和完善，但碳排放的增长趋势已然不可逆，我国承诺2030年碳达峰，2060年碳中和，碳中和分为三个阶段：2020年至2030年的碳排放达峰阶段，2030年至2045年快速降低碳排放阶段，2045年至2060年深度脱碳。其次，2011年之后，随着烧结机中CO2去除装置安装比例的逐渐增加，CO2排放量显着下降。图4-102000年-2019年钢铁行业各工序CO2排放量排放清单比较为了验证本研究的数据合理性，在Wangetal,2019的现有研究中选出2013年和2015年的中国尺度排放清单来进行对比，结果如图所示。结果发现，在本文拟建的钢铁清单中，2013年和2015年钢铁行业SO2和PM排放量总体小于其清单对应年份的排放量，主要原因在于本研究2013年和2015年排放清单烧结机的SO2和PM排放因子整体小于现有钢铁排放清单因子，而去除效率却又偏高。与本研究结果相比，现有研究排放量核算结果较高，主要与清单核算方法相关，且排放因子多引用过去的、固定的数据。而2013年和2015年本研究钢铁行业NOx排放量大于其清单对应年份的排放量，主要原因在于本研究2012年排放清单烧结机NOx排放因子整体大于现有钢铁排放清单因子。本文拟建的