【摘 要】
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钢铁行业具有生产流程长、过程复杂、高耗能、高排放的特点,其绿色能源使用与碳排放控制对环境净化、行业升级与行业碳达峰等具有重要的意义。现阶段,钢铁行业存在生产规模大、碳排放强度高、低碳生产突破性技术水平较低以及生产过程能源环境管理不完善等问题,吨钢碳排放实现大幅度降低较难实现。钢铁行业生产流程长、产碳环节多,碳减排的实现需要结合精细化的测算和评估。本文基于全生命周期思想,聚焦在钢铁行业“分阶段、分流
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钢铁行业具有生产流程长、过程复杂、高耗能、高排放的特点,其绿色能源使用与碳排放控制对环境净化、行业升级与行业碳达峰等具有重要的意义。现阶段,钢铁行业存在生产规模大、碳排放强度高、低碳生产突破性技术水平较低以及生产过程能源环境管理不完善等问题,吨钢碳排放实现大幅度降低较难实现。钢铁行业生产流程长、产碳环节多,碳减排的实现需要结合精细化的测算和评估。本文基于全生命周期思想,聚焦在钢铁行业“分阶段、分流程、分工艺/设备、分能源”的能源-碳排放问题,研究LCA-LEAP钢铁行业能源-碳排放模型,设计并实现了 LEAP数据接入和结果输出,为钢铁行业能源消费碳排放提供软件和服务系统。为了提高钢铁行业节能减排效率,“分阶段、分流程、分工艺/设备”碳排放核算是基础,其中钢铁生产全生命周期的各个分支环节及工艺设备的能源消费碳排放的精细化核算问题亟待解决。本文将生命周期评价法(LCA模型)和长期能源可替代规划系统模型(LEAP模型)相结合,提出了基于LCA-LEAP模型的分阶段、分流程、分工艺/设备的能源消费碳排放核算模型,设计了融合钢铁行业原材料获取模块、材料加工模块、生产制造模块、回收利用模块的分阶段核算框架体系,体现钢铁行业从原材料获取到废弃后回收利用的整个过程,每个模块包含部门(模块)、子部门(生产流程层)、设备/工艺层三个等级,实现了从细节到整体的精细化碳排放核算及其图形化、自动化。针对钢铁行业能源替代的可行性的问题,需要解决钢铁生产各环节中不同能源消耗碳排放的精细化核算问题,以识别碳排放量大的能源类型并进行排序,以分析清洁能源替代可行性。本文在构建的LCA-LEAP模型中设置“能源类型层”模块,并将钢铁行业的焦炭、煤气、高炉煤气、电力、焦炉煤气、焦油等21种能源类型添加到LCA-LEAP模型中,实现不同生产流程中不同工艺/设备的不同类型的能源消费与碳排放模型,根据模型模拟结果,分析能源替代的技术可行性和经济可行性。基于模型系统总体架构,设计和实现了基于LEAP模型的钢铁能源—碳排放核算系统。所设计的LCA-LEAP模型可以为钢铁行业节能减排和能源替代工作开展提供软件模拟平台。论文以吉林省钢铁行业能源消耗与碳排放为例,对LCA-LEAP模型进行本地化处理,解析模型应用后产生的效果。结果显示,模型能够模拟钢铁行业全过程能源消费碳排放总量,通过调整数据输出方式,不仅可以获取行业碳排放的总量,还可以获取各部门、各能源类型的碳排放量,为政策研究者和制定者制定节能减排和能源替代相关政策提供参考。
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