English

钢铁工业碳排放现状

2021/7/9 14:03

        钢铁行业"十四五"期间面临提前达峰的压力,目前部分特大型央企陆续发布碳达峰、碳中和推进计划,2025年之前实现碳达峰,2030年左右降碳30%成为重要的时间节点。

        在目前工艺技术中,电炉炼钢、球团制造、DRI、能效提升等成熟度高、实用性强的低碳冶金技术具备降碳潜力。“十四五”期间粗钢产量将进入平台区,同时伴随部分成熟度高、实用性强的低碳冶金技术运用,将更好地促进行业从总量上实现碳达峰。在达峰的基础上,行业进一步推广电炉炼钢、增加球团比、DRI等成熟度高的实用性低碳冶金技术,带动钢铁制造流程工艺的优化,同时各工序能效提升,减少化石燃料消耗,降低碳排放强度,能够较好地实现减碳30%的目标。

        1.钢铁工业碳排放现状

        国内钢铁产量增速在2015年见底后持续回升。2020年国内粗钢产量10.65亿吨,同比7%;2021年1-5月份粗钢产量47310万吨,同比增长13.9%。2020年国内铁水产量8.88亿吨,同比4.3%;2021年1-5月份生铁产量37990万吨,同比增长5.4%。整体来看国内钢铁产量增速在2015年见底后,持续回升。2015年以后钢铁行业能源消耗强度有下降趋势。2018年,黑色金属冶炼及压延加工业能源消耗总量62279万吨标煤,占国内总量的比重为13.2%。2015-2018年黑色金属冶炼及压延加工业能源消耗总量增速分别是-7.77%、-2.89%、-1.88%、2.21%;从粗钢产量增速、铁水增速、能源消耗总量增速来看,2015年以后钢铁行业能耗增速低于粗钢和铁水增速,意味着钢铁行业能源消耗强度有下降趋势。

        2015年以后钢铁行业碳排放强度有下降趋势。2017年,黑色金属冶炼及压延加工业碳排放量达到167702万吨,占国民经济总体排放量的比重17.96%,2020年预计碳排放量占比约15%。行业碳排放量在2014年达到高点后持续下行;2015年- 2017年,行业碳排放量同比分别是-6.24%、-0.38%、-0.41%。从粗钢产量和碳排放量同比增速对比来看,碳排放量增速整体低于粗钢产量增速,意味着钢铁行业碳排放强度有下降趋势。

         2.化石燃料燃烧是钢铁行业的主要碳排放来源

        根据《中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南》,钢铁生产过程中的碳排放主要有四大类来源:化石燃料燃烧排放、工业生产过程排放、净购入使用的电力、固碳产品隐含的碳排放。根据文旭林等在《钢铁企业碳排放核算及减排研究》对长流程钢厂碳排放研究:燃料燃烧碳排放约占94%;净购入电力碳排放占约6%。在烧结、炼钢工序中,需消耗石灰石、白云石、电极、生铁、铁合金等含碳原料,以及生产熔剂过程的分解和氧化产生的CO2排放,约占总排放量的6%。生产过程中部分碳固化在企业生产外销的粗钢、粗苯和焦油中,相应部分的二氧化碳排放应予扣除,约占总排放量的4%。

        化石燃料燃烧排放中,焦炭占据较大比重。

        钢铁生产过程中净消耗的化石燃烧产生的CO2排放,包括焦炉、烧结机、高炉等炉窑燃烧的洗精煤、无烟煤、烟煤、焦炭的排放,以及厂内用于生产运输的火车、汽车用汽柴油产生的排放。由于钢铁生产过程的实质是将铁从矿石中还原的过程,同时需要大量能源。我国钢铁行业燃料燃烧排放具有以下特点:

        焦炭是钢铁行业直接消耗的第一大化石燃料。从统计局发布的数据来看,2018年国内消费焦炭量37152万吨,消耗煤炭29308万吨,消耗原油0万吨,消耗汽油3万吨,消耗天然气110亿立方米。

        焦炭消费比高与国内高炉工艺占比高有密切关系。焦炭作为高炉炼铁的主原料,既是燃料、又是还原剂,同时在高炉中还起到骨架、稳定炉料透气性。2020年国内高炉生铁产量88752万吨,高炉生铁与粗钢比为0.833,2019年比值为0.812,远高于同期的全球0.684的水平。较高的生铁占比导致国内钢铁行业对焦炭的消费依赖重。

        化石燃料燃烧碳排放约64.7%来自于焦炭、33.9%来自煤炭。根据易碳家给出的不同燃料燃烧释放的CO2强度进行测算;2018年国内黑色金属冶炼及加工行业,燃料燃烧的碳排放有64.7%来自于焦炭燃烧,有33.9%来自于煤炭,1.4%来自于天然气。

        外购电力碳排放受电力供给结构决定;电力系统深度脱碳直接降低钢铁行业外购电力碳排量。

        钢企外购电力占比低。从统计局发布的数据来看,2018年黑色金属冶炼加工业电力消费6142亿千瓦时,占行业总能耗比重12.12%。从趋势来看,1995年以来行业电力消费比重持续上升,由6%上升到12.12%。从重点钢企的数据来看,2020年吨钢耗电量456.9千瓦/吨,相当于吨钢总能耗的8.4%。重点钢企的电力占总能耗的比重也在提升,由7.5%上升到8.4%。根据冶金规划院在《中国钢铁工业节能低碳发展报告(2020)》发布数据,国内钢企2019年自发电量比例为53%。测算钢企外购电力占总能耗的比重约5%-6%。

        碳排放来自电力供应端。2020年国内发电结构中,以煤炭、油气为主的火电发电占比71%,核电占比5%,水电占比16%,风、光伏、生物质发电占比8%。整体来看,上游电力供应端中化石能源占比超70%,这是外购电力碳排放的主要来源。

        电力系统深度脱碳直接降低钢铁行业外购电力碳排量。未来随着风电、光伏等新能源装机容量的进一步提升,2030年国内实现一次能源中非化石占比25%,电力系统对化石能源消耗将进一步降低,电力系统的深度脱碳将直接带动钢铁行业外购电力碳排放量。

        (信息来源:冶金信息网)

中国国际贸易促进委员会冶金行业分会    冶金工业国际交流合作中心

地址:北京市东城区王府井大街201号利生写字楼611-612室  邮编:100006    电话:010-65227956    传真:010-65131921    Email: office@mcchina.org.cn    京ICP备09066254号-18