中国钢铁行业技术减排的协同效益分析

选取钢铁行业的22项节能减排措施,评估和比较了各项措施的减排潜力、减排成本和协同效益,力图得到钢铁行业减排的最优路径.研究结果表明:基于2012年的钢铁产量和生产结构,我国钢铁行业的技术减排潜力约为146.8Mt CO2、314.2kt SO2、265.7kt NOx和161.5kt PM10,分别占钢铁行业2012年总排放量的9.7%、13.1%、27.3%和8.9%;如果考虑节能收益,有10项措施具有经济可行性,累积减排潜力约为98.0Mt CO2、210.0kt SO2、211.0kt NOx和89.0kt PM10;如果综合考虑节能收益和协同效益,有14项措施具有经济可行性,累计减排潜力约为123.4Mt CO2、264.0kt SO2、234.0kt NOx和130.0kt PM10.钢铁行业开展技术减排时,需要综合考虑减排成本、节能收益和协同效益,参考减排成本选择最成本有效的措施.     

基于LEAP模型的京津冀地区钢铁行业中长期减排潜力分析

京津冀地区是我国钢铁行业集中布局的地区,也是大气污染最突出的地区.分析京津冀地区钢铁行业各类治污工具的中长期减排影响,对于选择最优减排措施、加快推动该地区大气污染治理意义重大.构建基于LEAP模型的京津冀地区钢铁行业模型,以2015年为基准年,以每5 a为一个时间节点,结合规模减排、结构减排、技术减排、末端治理4种减排措施,模拟计算了4种单一政策情景及4种组合政策情景下2015-2030年京津冀地区钢铁行业主要污染物（SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、CO₂）排放量及相应的减排影响.结果表明:在单一政策情景下,规模减排情景对5种污染物减排效果均十分显著.在组合政策情景下,4种减排措施叠加的综合减排情景效果最好,在该情景下京津冀地区钢铁行业到2030年SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、CO₂排放量将分别削减27.73×104、17.85×104、42.94×104、27.35×104、23.15×107 t;在规模-末端治理情景下,除CO₂外其余污染物减排效果仅次于综合减排情景;规模-结构减排情景对PM₁₀和PM_2.5的减排效果相对明显;规模-技术减排情景对CO₂、SO₂、NO_x的减排效果相对明显.研究显示,京津冀地区钢铁行业需要在大力淘汰落后过剩产能、缩减产量等源头治理措施的基础上,持续加强末端治理、提高废钢比例、提升节能减排技术水平等协同治理能力,以提高治污减排效果.      

钢铁行业节能技术潜力与成本分析—以长三角地区为例

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。

     

京津冀地区NOx和VOCs协同减排成本及减排策略研究

京津冀地区细颗粒物(PM_2.5)浓度改善速度放缓,而臭氧(O₃)污染不断加剧,PM_2.5和O₃的协同控制对于京津冀地区空气质量持续改善十分关键且紧迫. 通过构建京津冀地区城市层面可计算一般均衡模型(CGE),模拟了PM_2.5和O₃的共同前体物—NO_x和VOCs的边际减排成本曲线,进而构建了京津冀地区PM_2.5和O₃协同控制评估模型,确定了在不同空气质量目标下减排成本最小的NO_x和VOCs协同减排方案. 结果表明:减排成本最小的情景下,京津冀各城市PM_2.5和O₃浓度达到《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准限值时;NO_x和VOCs的排放量需较2017年分别降低25%~67%和22%~60%,需要投入的总减排成本为992.9×108元. 研究显示,基于京津冀地区城市政策仿真平台构建的PM_2.5和O₃协同控制评估模型,可为京津冀地区PM_2.5和O₃协同控制方案的制定提供参考.      

京津冀地区居民采暖"煤改电"的大气污染物减排潜力与健康效益评估

散煤燃烧等低矮面源的排放对京津冀等地区采暖季ρ（PM_2.5）贡献较大,是重污染天气形成的重要原因之一.针对京津冀地区居民采暖“煤改电”治理工程,以2025年为目标年,以不做任何散煤治理工作为基准情景,同时设计2种不同的控制情景（控制情景1、控制情景2）,评估不同控制情景下“煤改电”带来的健康效益.通过综合考量民用散煤占燃煤消费量的比例、散煤PM_2.5排放强度,结合京津冀地区各城市PM_2.5源解析结果,确定民用散煤对大气环境ρ（PM_2.5）的贡献系数,计算空气质量改善情况.在此基础上,综合流行病学相关研究成果,运用环境健康风险评估方法,预测不同控制情景中京津冀地区居民采暖“煤改电”带来的健康效益.结果表明:①京津冀地区在控制情景1中ρ（PM_2.5）年均值分别下降4.9、4.9和1.1 μg/m3,在控制情景2中分别下降5.4、5.6和2.0 μg/m3;②在控制情景1、控制情景2中京津冀地区居民采暖“煤改电”带来的健康效益分别为266.55×108和352.34×108元,分别约占京津冀地区2015年GDP的0.38%和0.51%.研究显示,通过实施”煤改电”,京津冀地区可实现的健康效益相当可观,其中,北京市获得的健康效益最大,其次是河北省和天津市.      

京津冀地区黄标车政策的总量减排效益评估

为评估黄标车提前淘汰补贴和禁行政策的实施效果,并对这两种政策进行比较,在梳理京津冀地区相关政策措施的基础上,采用排放因子法评估其总量减排效益.结果表明:(1)京津冀地区黄标车淘汰政策有较好的减排效益,政策实施以来CO、HC、NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)累计减排量分别为500.32、39.79、31.82、0.96、1.06万t.(2)黄标车政策减排效益最突出的污染物为CO、HC、NO_x,为大气污染总量减排作出较大贡献.(3)小型载客与轻型载货汽油车是CO与HC的减排主体,重型载货柴油车是NO_x和颗粒物的主要减排贡献车型.(4)京津冀13个城市,道路密集的城区减排更明显.北京市、天津市、石家庄市CO、HC减排较其他城市更显著,天津市、石家庄市、唐山市、邯郸市NO_x和颗粒物减排更显著.(5)提前淘汰补贴和禁行两个政策相比,前者减排效益具有时间延续性,在政策实施后几年效益仍较明显;后者在政策实施前期减排效益明显,随时间而衰减.各地在制定黄标车与老旧机动车政策时,建议前期加强禁行政策、后期加强淘汰补贴政策执行力度.     

京津冀地区控制PM2.5污染的健康效益评估

基于流行病学综合研究成果,运用环境健康风险评估技术和环境价值评估方法,对京津冀地区实施并达到2012年新颁布的《空气质量标准》中细颗粒物(PM2.5)浓度标准可实现的健康效益进行了评估,并对区域内各城市的健康效益进行了比较分析.结果表明,京津冀地区能够实现的健康效益总和可达到612~2560亿元/a(均值为1729亿元/a),相当于该地区2009年地方生产总值的1.66%~6.94%(均值为4.68%).其中河北省所能实现的总健康效益最大,北京、天津和石家庄这些大城市能够实现的健康改善和经济效益最为显著.本文的研究结果可望为实施PM2.5空气质量标准的成本效益分析提供科学依据,并为大气污染区域联防联控和环境质量管理与合作提供重要的政策决策参考.     

中国钢铁行业CO2减排技术及成本研究

钢铁行业是我国主要的能源消费及CO₂排放行业,推动钢铁行业低碳绿色发展已成为实现我国碳达峰、碳中和的重要环节。为此,研究围绕能源结构调整、工艺结构优化、节能减排技术推广和CCUS技术应用4方面,通过设置基础情景、稳定发展情景和强化减排情景3类情景,利用边际减排成本曲线对我国钢铁行业34项减排技术的减排成本和减排潜力进行分析。结果表明:在稳定发展情景下,我国钢铁行业平均减排成本为433元/tCO₂,所有技术的总减排成本为2100亿元,总减排潜力为4.9亿t。在各项减排技术中,废铁-电弧炉炼钢具有较高的减排经济效益,其以较低的单位减排成本贡献了钢铁行业近50%的碳减排量。未来,我国应加快推进长流程炼钢向短流程炼钢的发展,推动钢铁行业生产工艺的结构性调整。     

秸杆焚烧污染问题的成本-效益分析——以河南省信阳市为例

中国是一个秸杆资源浪费十分严重的国家,每年都有大量秸杆被白白烧掉。秸杆焚烧不仅造成巨大的资源浪费,而且还引起了严重的环境污染问题。文章运用成本-效益分析法对农户的秸杆焚烧问题进行了经济学分析,并运用该方法对河南省信阳市的秸杆处置情况进行实证描述,得出了“焚烧秸杆,是农户在通常的秸杆处置方法处置成本过高情况下不得已的选择;劳动力机会成本越来越高,是秸杆处置成本居高不下的主要原因;而运输距离遥远导致运输成本过高,是秸杆只能就地焚烧的又一重要原因”的结论。     

钢铁行业废气量减排潜力分析

目前钢铁行业工艺过程中废气量减排技术应用较少,主要是烧结废气循环技术。针对钢铁行业工艺过程中的废气成分、风量、温度、含氧量、热值等特性,提出了将原料场废气梯度利用于石灰窑工艺作为竖式冷却器的冷却气源,以及将转炉二次高温烟气输送至热风炉作助燃空气2种废气量减排方法,并分别对其减排潜力进行分析。结果表明,如果在钢铁行业全面推广上述废气循环利用方案,可以减少废气量约7 703×10⁸ m³/a,降低粉尘排放1.54×10⁴ t/a,节约标准煤耗358×10⁴ t/a。     

基于能源消费的上海NOx排放源与减排费用效果分析

基于能源消费计算得到2009年上海市NOx排放总量为571141t,其中燃煤电厂、机动车、黑色金属冶炼及压延加工企业排放量共占总排放量的65.1%.燃煤电厂通过采用LNB(低氮燃烧)技术和SCR(选择性氧化还原)技术,可削减总排放量的12.4%;钢铁企业的烧结机采用分步脱硫脱硝法、活性炭/焦法、循环流化床法等技术可削减3.7%～4.4%;高排放机动车改造基本不可行,建议加速和提前淘汰,可削减2.5%.费用效果分析表明,"十二五"期间完成燃煤电厂、烧结烟气脱硝和高污染机动车淘汰的减排费用效果比分别为4.7×104、7.9×104～10.6×104、12.4×104元/t.燃煤电厂脱硝改造费用效果比低、技术成熟,建议作为首要减排措施.     

钢铁行业生命周期碳排放核算及减排潜力评估

钢铁行业是中国碳密集度最高的工业行业之一,为分析钢铁行业生命周期碳排放及碳减排潜力,从生命周期角度构建碳排放核算模型,以2020年为例开展实证分析,通过优化废钢使用量、化石燃料燃烧量、电力碳足迹因子以及清洁运输比例4项变量,对钢铁行业生命周期碳减排潜力作预测评估,同时使用敏感性分析确定影响钢铁生命周期碳减排因素的关键程度.结果表明,2020年中国钢铁行业全生命周期二氧化碳(CO₂)排放总量约24.04亿t,其中原料获取和加工生产阶段是钢铁行业碳排放的关键环节,占钢铁行业生命周期CO₂排放总量的98%以上.从CO₂排放源类别分析,化石燃料节约和外购电力清洁化是钢铁行业降碳的重中之重.到2025年,通过推广低碳技术、优化电力结构、增加废钢炼钢量、提高清洁方式运输比例,分别可使钢铁行业实现20%、 6%、 5%和1%的碳减排潜力.化石燃料燃烧量对钢铁行业生命周期CO₂排放的影响最显著,电力碳足迹因子和废钢炼钢使用量次之.关于钢铁行业节能低碳技术,短期内以推广轧钢工序与高炉炼铁工序低碳技术为主,未来随着电炉...     

京津冀地区城市空气颗粒物中多环芳烃的污染特征及来源

在2013年4个季节,同步采集了京津冀地区3个典型城市(北京市、天津市和石家庄市)空气PM2.5和PM10样品,采用乙腈超声提取-超高压液相色谱法分析了16种多环芳烃(PAHs).结果表明,京津冀地区城市空气PM2.5和PM10中总PAHs的浓度分别为6.3~251.4ng/m3和7.0~285.5ng/m3,呈现冬季>春季>秋季>夏季的季节变化特点和石家庄>北京>天津的空间分布特点.PAHs环数分布以4、5和6环为主,比例分别为25.0%~45.1%、31.7%~40.1%、15.1%~28.2%,2和3环比例之和小于10.3%;与非采暖季相比,采暖季中4环PAHs比例显著增加,5和6环PAHs比例明显下降.PAHs比值法显示,京津冀地区城市空气颗粒物PAHs的来源呈现明显季节性变化特点,燃煤和机动车排放是2个重要的PAHs排放源,在采暖季燃煤来源的比例较大,在非采暖季以机动车排放的来源为主.     

京津冀地区机动车细颗粒物污染的健康影响分析

机动车尾气排放对城市空气污染的影响日益严峻,而对特定污染源大气污染排放特征及健康影响进行评估可以为环境空气质量管理提供科学依据.以PM_2.5为研究对象,分析京津冀地区2010～2020年机动车污染排放特征、导致的健康效应与经济损失.结果表明,2010～2020年间京津冀地区机动车PM_2.5排放量呈现先逐年递增后缓慢下降的趋势;不同车型污染物排放贡献率显示,重型货车和重型客车为PM_2.5主要贡献车型;不同城市机动车污染物排放特征存在差异,北京市污染物贡献率下降幅度明显,其余城市污染减排也不容忽视.机动车PM_2.5污染对人群健康影响的评估结果表明,京津冀地区各健康终端发生人数总体呈上升趋势,其中,2020年PM_2.5污染造成约34 337人(95%CI:9 025～57 209人)早逝、4.55万人(95%CI:1.08～8.02万人)住院、 28.23万人(95%CI:14.05～41.63万人)门诊及43.90万人(95%CI:16.03～67.92万人)患病;研究期间(201...     

京津冀地区钢铁行业高时空分辨率排放清单方法研究

针对目前京津冀地区钢铁行业大气污染物排放量基数不清,排放清单缺失的现状,以钢铁行业调研、企业在线监测、污染源调查等数据为基础,综合考虑钢铁行业具体工艺设备、环保措施、产能等信息,按照自下而上的方法建立了一套高时空分辨率排放清单.经计算,2012年京津冀地区钢铁企业排放SO2为47.16万t,NOx为37.22万t,烟粉尘为34.15万t,其中烧结和高炉工艺为京津冀钢铁行业污染物的主要来源;从空间分布来看,唐山、邯郸两地区集中了整个京津冀地区一半以上的钢铁企业,其污染物排放量占到了整个区域钢铁企业排放总量的一半以上.     

邢台氨减排对京津冀PM2.5改善的溢出效益

氨减排会对周边大气PM_2.5污染改善带来潜在的溢出效益,但尚缺乏对其规律的探究.利用WRF-CAMx-PSAT模型模拟量化了典型城市(邢台)NH₃减排对周边地区大气PM_2.5浓度降低的溢出效益,探究了其在不同季节与不同NH₃减排比例下、对PM_2.5及其二次无机化学组分随距离变化的响应规律.结果表明：(1)NH₃减排在不同减排比例下对周边城市的PM_2.5及其二次组分均存在溢出效益,其效益随周边受体城市与减排城市相对距离的增加呈显著的指数下降的趋势;(2)在1月的溢出效益远高于7月,1月在不同减排比例下京津冀PM_2.5浓度下降值约为7月的7.4倍;(3)各组分溢出范围随着减排比例的增加不断扩大,NH₄⁺和SO₄^2-的溢出最远距离呈指数趋势上升,NO₃^-的溢出最远距离呈线性趋势上升;(4)...     

2015年冬季京津冀两次重污染天气过程气象成因

为了分析京津冀地区2015年11月27日~12月1日和12月19日~25日这2次重污染过程,从环流形势、大气稳定度条件、动力条件、水汽条件、近地层风场输送等几个方面对重污染天气的形成机制展开分析,结果表明：这2次重污染天气过程均属于静稳型,津京冀各地重度以上污染时长均超过50%.在大范围静稳形势存在时,过程一期间边界层内的垂直扩散条件较过程二偏弱,过程一期间地面辐合线位置偏北且维持不动,过程二期间辐合线位置偏南且略微南北摆动,导致了2次过程重污染区域和污染增长速率的不同.对北京而言,过程一前期降雪融化提供了有利水汽条件,弱偏南风有利于污染物和水汽的输送,混合层高度持续异常偏低（京津冀平均混合层高度339m）、过程期间伴随弱下沉运动（0~2Pa/s）、多层逆温（且厚度大）造成日变化不明显,地面辐合线在北京中部维持等多重因素,使得污染浓度极高,北京地区PM_2.5峰值浓度达593mg/m³.过程二前期采取了减排措施,能见度和PM_2.5日变化大、污染发展较过程一前期平缓;后期不利气象条件叠加污染排放,导致了PM_2.5爆发式增长,其中邢台PM_2.5峰值浓度达70mg/m³,增长率超过7.2mg/（m³·h）.