鋼鐵產(chǎn)業(yè)降低碳源排放的路徑選擇論文
河北省鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展及碳排放現狀
河北省作為京畿大省，工業(yè)基礎雄厚。其中鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能連續多年居全國第一位。2012年一至三季度全省生鐵產(chǎn)量13054.493萬(wàn)噸、粗鋼產(chǎn)量14127.40萬(wàn)噸、鋼材產(chǎn)量16029.47萬(wàn)噸，分別占全國的25.96%、26.04%與22.63%。鋼鐵產(chǎn)業(yè)增加值完成2887.95億元，占全省地區生產(chǎn)總值的14.71%，全省第一大支柱產(chǎn)業(yè)的地位進(jìn)一步穩固。
與此同時(shí)，河北省鋼鐵工業(yè)的能源消耗指標從2010年來(lái)一直處于高位運行態(tài)勢，具體指標見(jiàn)表2。從表2可以看出，2010年至2012年前3季度，河北省鋼鐵產(chǎn)業(yè)能源消耗總量呈緩慢增長(cháng)態(tài)勢，這與近三年來(lái)河北省鋼鐵產(chǎn)能持續擴大有關(guān)；噸鋼綜合煤耗呈緩慢下行態(tài)勢。根據實(shí)驗數據表明，工業(yè)鍋爐燃燒一噸標煤共產(chǎn)生2.62噸二氧化碳，基于上述數據與折算系數計算，2010至2012年前3季度，河北省全省鋼鐵行業(yè)噸鋼二氧化碳分別排放1.57噸、1.53噸、1.50噸，也呈緩慢下行趨勢。從工藝分解工序上看，鋼鐵產(chǎn)業(yè)能耗工序分為焦化、燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼五道工序，近年來(lái)工序分解能耗見(jiàn)表3按照可比碳源排放折算，鋼鐵產(chǎn)業(yè)碳源排放大戶(hù)煉鐵工藝二氧化碳排放2012年前三季度為1049.44噸。而在2004年日本鋼鐵企業(yè)在煉鐵工藝環(huán)節二氧化碳排放僅為966，78噸4，尚且領(lǐng)先我們7.87個(gè)百分點(diǎn)，加之近十年來(lái)日本在節能環(huán)保領(lǐng)域持續高額投入，節能降碳技術(shù)發(fā)展迅速。
從國際國內趨勢上看，自從1997年全球100多個(gè)國家為應對全球變暖簽訂《京都議定書(shū)》以來(lái)，各國都在減少碳源排放，增加碳匯儲備方面投入巨資。據相關(guān)文獻顯示5，全球碳市場(chǎng)飛速發(fā)展，從2005年的100億美元增加至2009年的1437億美元。世界銀行2012年5月12日的碳現狀和趨勢報告表明，2011年全球碳交易額達1760億美元，比2010年漲11%，交易量103億噸，有超過(guò)10種不同的碳產(chǎn)品。EUETS交易額1478億美元，比2010年增142億美元，交易量79億噸，超過(guò)2010年的68億噸。預計2012年仍會(huì )保持高速增長(cháng)態(tài)勢。從碳價(jià)格變動(dòng)上看，根據歐洲氣候交易所（ECX）推出的碳排放配額市場(chǎng)的期貨合約（EUA）與項目市場(chǎng)的sCER期貨價(jià)格的變動(dòng)趨勢，每噸二氧化碳當量?jì)r(jià)格經(jīng)歷了一段從急速上升到急速下降再到企穩變化過(guò)程。每噸二氧化碳當量不足10歐元增長(cháng)到最高29.38歐元（2008年1月達到這個(gè)點(diǎn)）。隨后由于金融危機影響，EUA的價(jià)格急速下跌到2009年3月份的7.5歐元，隨后逐步企穩。2010年至2011年EUA期貨均價(jià)基本維持在18歐元/噸。
基于上述價(jià)格，按照可比匯率計算，河北省鋼鐵工業(yè)2012年當期噸鋼碳排放外部性成本高達17歐元，折合人民幣136.05元。如果按照這一碳排放水平征收碳稅或者購買(mǎi)碳排放指標，河北省乃至全國鋼鐵行業(yè)將不堪重負。
鋼鐵產(chǎn)業(yè)降低碳源排放的路徑選擇
�。ㄒ唬┱{整鋼鐵產(chǎn)品結構，削減生鐵粗鋼產(chǎn)能
根據河北省鋼鐵工業(yè)工藝能耗情況，2010、2011、2012年前三季度煉鐵工序能耗分別為409.87千克/噸，402.77千克/噸與400.55千克/噸，分別占到鋼鐵業(yè)噸鋼煤耗的68.59%、68.83%與69.56%。從數據上看，煉鐵工藝能耗下降水平遠遜于焦化、燒結、轉爐、軋鋼工藝，在噸鋼綜合煤耗的占比反而呈上升趨勢。由此可見(jiàn)煉鐵工藝的節能減排潛力已非常有限。從價(jià)值構成項來(lái)看，生鐵、粗鋼產(chǎn)值在整個(gè)鋼鐵行業(yè)中所占比重很低，產(chǎn)值利潤率趨近于0。從產(chǎn)品產(chǎn)量上看，2012年前3季度，生鐵粗鋼增長(cháng)率僅為3.57%與3.82%，遠低于鋼材的7.45%。從鋼鐵企業(yè)附加值產(chǎn)品構成項上看，冷軋薄板、冷軋薄寬鋼帶、電工鋼板（帶）、鍍層板精品鋼材產(chǎn)品已成為鋼鐵企業(yè)利潤構成的主項。從負外部性成本構成來(lái)看，煉鐵工藝的負外部性已遠遠高于其附加值。因此，筆者認為，河北省鋼鐵企業(yè)應逐步削減并淘汰生鐵、粗鋼產(chǎn)能，而將這一類(lèi)產(chǎn)品轉移到負外部性承受能力更高的地區。
�。ǘ┘哟鬅掍撗b備投入，降低單噸能耗
工藝技術(shù)裝備是鋼鐵產(chǎn)品提升競爭力，節能降耗的重要基礎。有資料顯示，煉鐵高爐爐體容量越大，單位煉鐵成本越低。1000m3高爐相比400m3噸鋼綜合煤耗降低80%，噸鐵焦耗降低60%。具體而言就是盡力提高高爐轉爐容量，減少并逐步取消400m3以下高爐和100噸以下轉爐和電爐，努力使各企業(yè)工藝技術(shù)裝備實(shí)現大型化、現代化。
�。ㄈ┎捎脙�(yōu)質(zhì)能源，降低碳源排放
鋼鐵企業(yè)在采用大型高爐的同時(shí)，提高精質(zhì)能源比例是其關(guān)鍵。具體而言就是提高噴煤比，降低爐焦比。伴隨著(zhù)高爐大型化的進(jìn)一步發(fā)展，有資料6預測在2015年前我國入爐焦比有望下降到350千克/噸，噴煤比增加至200千克/噸。按照可比碳源排放計算，噸鋼二氧化碳排放量能同比下降5.5%，鋼鐵產(chǎn)業(yè)碳源排放形勢將進(jìn)一步好轉。從成本考慮，高爐噴煤的采用可進(jìn)一步降低生鐵成本，減少焦炭使用量，間接降低能耗。具體降低成本見(jiàn)式一：J=M（Px*R-Pm）/1000（式一）目前按照噴煤量100kg/t計算，置換比全國平均水平大約為0.8，據此計算焦化環(huán)節可節煤21.14kg/t，生鐵可降低成本42元�？梢詫�(shí)現經(jīng)濟、生態(tài)效益雙贏(yíng)。
�。ㄋ模┙⑻紖R儲備，平衡碳源排放
降低空氣中的二氧化碳等溫室氣體含量，除了采取降低能耗、提高能效、使用清潔能源等減排措施外，還可以考慮發(fā)展碳匯林業(yè)。森林通過(guò)光合作用，把大氣中的二氧化碳轉化為碳水化合物，并以生物量的形式固定貯存下來(lái)，這個(gè)過(guò)程國際上稱(chēng)之為碳匯。各鋼鐵企業(yè)也應該考慮根據實(shí)際建立自己的碳匯儲備體系，通過(guò)在荒山上植樹(shù)造林建立自己的碳匯儲備，以便應對“低碳時(shí)代”帶來(lái)的.戰略轉型。我國目前采用的森林碳儲量公式見(jiàn)式二：Cz=∑Vi*Di/Ri*Cci（式二）其中C為碳匯量，V為某一森林類(lèi)型的森林蓄積量，D是樹(shù)干密度，R是樹(shù)干生物量占喬木層生物量的比例，Ci是植物中的含碳率，Tc是碳元素分子質(zhì)量在CO2分子質(zhì)量中所占的比例，i為樹(shù)種。目前經(jīng)過(guò)查核計算，森林每生長(cháng)出1立方米的蓄積量，平均要吸收1.83噸二氧化碳，釋放出1.62噸氧氣。單位面積森林吸收固定二氧化碳的能力達到每公頃150.47噸。從一定意義上講，森林具有以最低成本實(shí)現最大固碳效益的特性，是未來(lái)各排放企業(yè)實(shí)現低成本碳源平衡的最優(yōu)選擇。
結語(yǔ)
發(fā)展低碳經(jīng)濟，降低碳源排放，是未來(lái)世界發(fā)展的潮流，對我國未來(lái)產(chǎn)業(yè)結構將形成深遠影響，鋼鐵工業(yè)作為碳源排放大戶(hù)在未來(lái)的調整中必然首當其沖�；诖�，筆者通過(guò)對其產(chǎn)品結構與工藝排放的研究，提出了諸如調整產(chǎn)品結構，改善裝備工藝，采用優(yōu)質(zhì)能源與建立碳匯儲備等建議。其中調整產(chǎn)品結構與建立碳匯儲備兩點(diǎn)的意義將更為深遠，希望能在今后的研究與應用領(lǐng)域引加以深入并引起相關(guān)決策者的高度重視。
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