鋼鐵產業降低碳源排放的路徑選擇論文
河北省鋼鐵產業發展及碳排放現狀
河北省作為京畿大省，工業基礎雄厚。其中鋼鐵產業產能連續多年居全國第一位。2012年一至三季度全省生鐵產量13054.493萬噸、粗鋼產量14127.40萬噸、鋼材產量16029.47萬噸，分別占全國的25.96%、26.04%與22.63%。鋼鐵產業增加值完成2887.95億元，占全省地區生產總值的14.71%，全省第一大支柱產業的地位進一步穩固。
與此同時，河北省鋼鐵工業的能源消耗指標從2010年來一直處于高位運行態勢，具體指標見表2。從表2可以看出，2010年至2012年前3季度，河北省鋼鐵產業能源消耗總量呈緩慢增長態勢，這與近三年來河北省鋼鐵產能持續擴大有關；噸鋼綜合煤耗呈緩慢下行態勢。根據實驗數據表明，工業鍋爐燃燒一噸標煤共產生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，鋼鐵產業能耗工序分為焦化、燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼五道工序，近年來工序分解能耗見表3按照可比碳源排放折算，鋼鐵產業碳源排放大戶煉鐵工藝二氧化碳排放2012年前三季度為1049.44噸。而在2004年日本鋼鐵企業在煉鐵工藝環節二氧化碳排放僅為966，78噸4，尚且領先我們7.87個百分點，加之近十年來日本在節能環保領域持續高額投入，節能降碳技術發展迅速。
從國際國內趨勢上看，自從1997年全球100多個國家為應對全球變暖簽訂《京都議定書》以來，各國都在減少碳源排放，增加碳匯儲備方面投入巨資。據相關文獻顯示5，全球碳市場飛速發展，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10種不同的碳產品。EUETS交易額1478億美元，比2010年增142億美元，交易量79億噸，超過2010年的68億噸。預計2012年仍會保持高速增長態勢。從碳價格變動上看，根據歐洲氣候交易所（ECX）推出的碳排放配額市場的期貨合約（EUA）與項目市場的sCER期貨價格的變動趨勢，每噸二氧化碳當量價格經歷了一段從急速上升到急速下降再到企穩變化過程。每噸二氧化碳當量不足10歐元增長到最高29.38歐元（2008年1月達到這個點）。隨后由于金融危機影響，EUA的價格急速下跌到2009年3月份的7.5歐元，隨后逐步企穩。2010年至2011年EUA期貨均價基本維持在18歐元/噸。
基于上述價格，按照可比匯率計算，河北省鋼鐵工業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碳排放指標，河北省乃至全國鋼鐵行業將不堪重負。
鋼鐵產業降低碳源排放的路徑選擇
（一）調整鋼鐵產品結構，削減生鐵粗鋼產能
根據河北省鋼鐵工業工藝能耗情況，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。由此可見煉鐵工藝的節能減排潛力已非常有限。從價值構成項來看，生鐵、粗鋼產值在整個鋼鐵行業中所占比重很低，產值利潤率趨近于0。從產品產量上看，2012年前3季度，生鐵粗鋼增長率僅為3.57%與3.82%，遠低于鋼材的7.45%。從鋼鐵企業附加值產品構成項上看，冷軋薄板、冷軋薄寬鋼帶、電工鋼板（帶）、鍍層板精品鋼材產品已成為鋼鐵企業利潤構成的主項。從負外部性成本構成來看，煉鐵工藝的負外部性已遠遠高于其附加值。因此，筆者認為，河北省鋼鐵企業應逐步削減并淘汰生鐵、粗鋼產能，而將這一類產品轉移到負外部性承受能力更高的地區。
（二）加大煉鋼裝備投入，降低單噸能耗
工藝技術裝備是鋼鐵產品提升競爭力，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，努力使各企業工藝技術裝備實現大型化、現代化。
（三）采用優質能源，降低碳源排放
鋼鐵企業在采用大型高爐的同時，提高精質能源比例是其關鍵。具體而言就是提高噴煤比，降低爐焦比。伴隨著高爐大型化的進一步發展，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%，鋼鐵產業碳源排放形勢將進一步好轉。從成本考慮，高爐噴煤的采用可進一步降低生鐵成本，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，據此計算焦化環節可節煤21.14kg/t，生鐵可降低成本42元。可以實現經濟、生態效益雙贏。
（四）建立碳匯儲備，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，還可以考慮發展碳匯林業。森林通過光合作用，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，這個過程國際上稱之為碳匯。各鋼鐵企業也應該考慮根據實際建立自己的碳匯儲備體系，通過在荒山上植樹造林建立自己的碳匯儲備，以便應對“低碳時代”帶來的.戰略轉型。我國目前采用的森林碳儲量公式見式二：Cz=∑Vi*Di/Ri*Cci（式二）其中C為碳匯量，V為某一森林類型的森林蓄積量，D是樹干密度，R是樹干生物量占喬木層生物量的比例，Ci是植物中的含碳率，Tc是碳元素分子質量在CO2分子質量中所占的比例，i為樹種。目前經過查核計算，森林每生長出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現最大固碳效益的特性，是未來各排放企業實現低成本碳源平衡的最優選擇。
結語
發展低碳經濟，降低碳源排放，是未來世界發展的潮流，對我國未來產業結構將形成深遠影響，鋼鐵工業作為碳源排放大戶在未來的調整中必然首當其沖。基于此，筆者通過對其產品結構與工藝排放的研究，提出了諸如調整產品結構，改善裝備工藝，采用優質能源與建立碳匯儲備等建議。其中調整產品結構與建立碳匯儲備兩點的意義將更為深遠，希望能在今后的研究與應用領域引加以深入并引起相關決策者的高度重視。
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