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钢铁行业节能技术潜力与成本分析

杨中雅 孙启宏 沈鹏 宋晓聪 王佳邓

杨中雅,孙启宏,沈鹏,等.钢铁行业节能技术潜力与成本分析:以长三角地区为例[J].环境工程技术学报,2023,13(3):1249-1258 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221235
引用本文: 杨中雅,孙启宏,沈鹏,等.钢铁行业节能技术潜力与成本分析:以长三角地区为例[J].环境工程技术学报,2023,13(3):1249-1258 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221235
YANG Z Y,SUN Q H,SHEN P,et al.Analysis of cost and potential of energy-conservation technologies in iron and steel industry: a case study of the Yangtze River Delta region[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2023,13(3):1249-1258 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221235
Citation: YANG Z Y,SUN Q H,SHEN P,et al.Analysis of cost and potential of energy-conservation technologies in iron and steel industry: a case study of the Yangtze River Delta region[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2023,13(3):1249-1258 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221235

钢铁行业节能技术潜力与成本分析—以长三角地区为例

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221235
基金项目: 中央财政科技计划结余经费专项(2021-JY-07);国家环境保护生态工业重点实验室开放基金(2022KFF-06);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(2022YSKY-09)
详细信息
    作者简介:

    杨中雅(1997—),女,硕士研究生,主要从事环境政策研究,yyyzhongya@126.com

    通讯作者:

    孙启宏(1965—),男,研究员,主要从事环境政策与产业生态研究,sunqh@craes.org.cn

    沈鹏(1977—),男,高级工程师,主要从事区域循环经济与生态工业研究,shenpeng@craes.org.cn

  • 中图分类号: X24

Analysis of cost and potential of energy-conservation technologies in iron and steel industry: a case study of the Yangtze River Delta region

  • 摘要:

    钢铁行业是能源消耗和碳排放的重点行业,节能减排是钢铁行业绿色低碳转型发展的有效途径,节能技术是钢铁行业提高能源效率、降低碳排放和减少空气污染的关键。运用节能供给曲线方法对长三角地区钢铁行业技术节能成本进行评价,并对2030年长三角地区钢铁行业技术节能潜力进行评估。结果表明:钢铁行业28项技术在2030年预计为长三角地区累计节能875.74 PJ,约为2020年长三角地区钢铁行业总能耗的34%;考虑不同收益项时的技术节能成本存在差异,当不考虑任何收益时技术的节能成本最高,当将协同效益纳入考虑后,技术的节能成本降到较低水平;贴现率、温室气体或污染物交易价格等因素会对技术的节能成本产生影响,贴现率越高意味着资金成本越高,技术的节能成本也相应越高;温室气体或污染物价格上升会增加技术节能的收益,从而降低技术的节能成本。

     

  • 图  1  考虑不同收益项的节能成本变化

    Figure  1.  Change of energy-conservation cost considering different benefit items

    图  2  各项技术的节能收益与协同效益

    Figure  2.  Energy-conservation income and co-benefits of technologies

    图  3  长三角地区钢铁行业总能耗

    Figure  3.  Total energy consumption of the iron and steel industry in the Yangtze River Delta region

    图  4  贴现率对技术节能成本的影响

    Figure  4.  Influence of discount rate on the energy-conservation cost of the technologies

    图  5  碳价格对技术节能成本的影响

    Figure  5.  Influence of carbon price on the energy-conservation cost of the technologies

    表  1  情景设置

    Table  1.   Different scenarios settings

    情景电炉钢比/%技术普及粗钢产量
    BAU10保持2020年水平2020年产量
    PAS30保持2020年水平2030年预测产量
    TPS10考虑技术普及2030年预测产量
    CSS30考虑技术普及2030年预测产量
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    表  2  中国钢铁行业中间产品量及原料对应单位粗钢产品折算系数

    Table  2.   Conversion coefficients of the intermediate products and raw materials corresponding to crude steel in China's iron and steel industry

    单位产品折算系数
    焦炭0.33
    烧结矿1.35
    生铁0.92
    粗钢1
    钢材1.32
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    表  3  节能技术基本信息数据来源

    Table  3.   Sources of energy-conservation technologies basic information

    工序序号技术名称数据来源
    烧结t11转臂式液密封环冷机文献[30]
    t12厚料层烧结技术文献[1032]
    t13烧结余热发电文献[26]
    t14烧结烟气内循环技术文献[2729]
    t15减污折叠滤筒节能技术文献[31]
    焦化t21煤调湿技术(CMC)文献[33]
    t22干熄焦技术(CDQ)文献[33]
    t23焦炉上升管余热回收技术文献[27-29]
    高炉炼铁t31高炉煤气干式余压发电技术(TRT)文献[33]
    t32高炉煤粉喷吹技术文献[33]
    t33热风炉烟气余热回热器文献[211]
    t34高炉自动化控制技术文献[211]
    t35燃气蒸汽联合循环发电技术(CCPP)文献[26]
    t36旋切式高风温顶燃热风技术文献[26]
    t37高炉喷吹废塑料技术文献[211]
    t38高炉鼓风除湿节能技术文献[26]
    转炉炼钢t41转炉烟气余热回收技术文献[10-11]
    t42钢水真空循环脱气工艺干式(机械)
    真空系统应用技术
    文献[26]
    t43转炉烟气干法除尘技术文献[211]
    电炉炼钢t51废钢预热连续加料技术文献[30]
    t52电炉烟气余热回收技术文献[33]
    轧钢t61热装热送技术文献[211]
    t62热轧过程控制模型关键技术文献[1132]
    t63加热炉黑体强化辐射节能技术文献[26]
    t64加热炉蓄热式燃烧技术文献[2]
    t65连续退火技术文献[1032]
    综合性技术t71预防性维护技术文献[10-11]
    t72能源监测与管理系统文献[33]
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    表  4  节能技术扩散渗透参数与预计普及率

    Table  4.   Penetration parameters and estimated popularity rates of the energy-conservation technologies

    技术序号渗透参数(S2022年普及率/%2030年普及率/%
    t111.7020100
    t125.5990100
    t135.165097
    t146.84266
    t152.65570
    t218.294590
    t223.0995100
    t237.051085
    t317.455595
    t323.5590100
    t335.7975100
    t344.5685100
    t355.224065
    t363.6980100
    t377.514575
    t385.224096
    t415.407099
    t4211.451048
    t435.717090
    t5117.962055
    t523.9985100
    t619.476588
    t625.5990100
    t638.023077
    t643.7085100
    t654.2080100
    t711.5899100
    t723.7090100
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    表  5  二氧化碳及主要大气污染物排放因子

    Table  5.   Emission factors of carbon dioxide and several main air pollutants kg/GJ 

    排放物燃料燃烧排放因子电力使用排放因子
    CO2104.40158.42
    SO20.655 800.7339
    NOx0.250.346 6
    PM101.549 31.941 3
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    表  6  二氧化碳及主要大气污染物价格/货币化价值

    Table  6.   Prices or monetized value of carbon dioxide and several main air pollutants 元/t 

    排放物价格/货币化价值
    CO242.85
    SO25 505
    NOx6 137
    PM1047 098
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    表  7  2030年28项节能技术的节能潜力与减排效果

    Table  7.   Energy conservation potential and emission reduction effect of 28 technologies in 2030

    技术序号总节能量/PJ减排量/万t
    CO2SO2NOxPM10
    t114.7675.350.350.160.92
    t1215.34160.181.010.382.38
    t1310.72169.760.790.372.08
    t147.8684.570.520.201.24
    t150.243.810.020.010.05
    t217.0974.000.460.181.10
    t2256.26587.333.691.418.72
    t2311.43119.920.750.291.78
    t3110.73169.950.790.372.08
    t3264.83676.794.251.6210.04
    t3331.37327.482.060.784.86
    t3433.46349.312.190.845.18
    t3515.63163.191.030.392.42
    t3624.05251.071.580.603.73
    t3712.55198.770.920.432.44
    t3823.09241.031.510.583.58
    t4115.75164.451.030.392.44
    t4214.73153.770.970.372.28
    t4338.87405.792.550.976.02
    t519.64152.780.710.331.87
    t5235.07366.132.300.885.43
    t6190.53945.105.942.2614.03
    t6264.29671.244.221.619.96
    t6323.10241.201.520.583.58
    t6462.15648.864.081.559.63
    t6581.44850.235.342.0412.62
    t7163.90682.484.211.6210.01
    t7246.86496.913.081.197.32
    总计875.749431.4757.8522.41137.77
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    表  8  各项技术的单位节能成本

    Table  8.   Unit energy-conservation costs of technologies 元/GJ 

    技术序号普通成本考虑
    节能收益
    考虑碳减排的
    协同效益
    考虑大气污染物
    减排的协同效益
    技术序号普通成本考虑
    节能收益
    考虑碳减排的
    协同效益
    考虑大气污染物
    减排的协同效益
    t1117.98−154.80−161.58−259.18t3730.45−142.33−149.12−246.72
    t123.92−66.65−71.12−149.24t388.20−62.37−66.85−144.96
    t1382.20−90.58−97.37−194.97t41579.43508.86504.38426.27
    t1426.84−49.80−54.51−133.68t421.39−69.18−73.65−151.77
    t1548.68−124.10−130.89−228.49t4334.13−36.44−40.91−119.02
    t21324.47253.90249.43171.32t51271.0898.3091.51−6.08
    t2258.41−12.16−16.64−94.75t5225.35−45.22−49.69−127.81
    t2313.61−57.86−62.36−140.64t61101.4030.8326.35−51.76
    t31270.3997.6190.83−6.77t6233.06−37.51−41.98−120.09
    t32121.7251.2546.68−31.43t6357.92−12.65−17.12−95.23
    t3325.28−45.29−49.77−127.88t649.30−61.27−65.75−143.86
    t3416.26−54.31−58.78−136.90t65142.3071.7367.25−10.86
    t35203.15132.58128.1049.99t714.42−70.69−75.27−154.24
    t3623.14−47.43−51.91−130.02t727.32−66.35−70.90−149.60
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-08
  • 录用日期:  2023-03-27
  • 修回日期:  2023-01-31

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