2025年鋼鐵行業前景分析：基於LCA的鋼鐵企業高爐煉鐵階段碳排放評價研究

  在全球碳達峰、碳中和的大背景下，鋼鐵行業作為碳排放的重點領域，面臨著前所未有的綠色低碳轉型壓力與機遇。2025年，鋼鐵行業在節能減排、技術創新等方面取得了一系列進展，但仍需持續探索低碳發展路徑。本文以包鋼高爐煉鐵階段為研究對象，運用生命周期評價(LCA)方法，對其碳排放進行精確計算與分析，並提出相應的低碳優化方案，旨在為鋼鐵行業的綠色可持續發展提供參考。

  一、鋼鐵行業碳排放現狀與挑戰

  《2025-2030年全球及中國鋼鐵行業市場現狀調研及發展前景分析報告》鋼鐵行業是我國碳排放的重要來源之一，其碳排放總量約占全國碳排放總量的15%，在製造業中位居前列。隨著經濟的發展和社會的進步，鋼鐵行業面臨著巨大的節能減排壓力。我國鋼鐵產量長期位居世界首位，2020年重點鋼鐵企業的噸鋼綜合能耗為545.27kgce/t，較2015年下降了4.9%。然而，鋼鐵行業仍以高爐-轉爐長流程生產工藝為主，對鐵礦石、煤炭和焦炭等資源的依賴程度高，資源能源消耗突出，給碳排放控制帶來了巨大挑戰。因此，加快鋼鐵行業的綠色低碳轉型，不僅是行業高質量發展的內在需求，更是實現國家碳達峰、碳中和目標的關鍵所在。

  二、基於LCA的鋼鐵企業碳排放計算方法

  (一)生命周期評價設計方法

  生命周期評價(LCA)是一種系統化的環境管理工具，用於評價產品從原材料獲取、生產加工到最終使用及廢棄處理等全生命周期內的環境影響。LCA的主要特點是系統化和定量化，其研究範疇包括「從搖籃到大門」「從搖籃到墳墓」「從搖籃到搖籃」等多種形式。在鋼鐵行業，LCA方法通過讀取企業各類系統中的資料庫和外部環境指標資料庫，建立產品LCA清單模型，定量化分析產品生產全流程的環境績效，完成綠色製造全流程優化排產，分析廢棄物再利用的環境收益，進行產品生命周期成本分析和溫室氣體排放核算。

  (二)鋼鐵行業CO₂排放主要計算方法

  1.鋼鐵企業CO₂直接排放

  鋼鐵行業前景分析提到鋼鐵企業CO₂直接排放是指在企業物理邊界內，向大氣釋放的CO₂排放量。該方法基於IPCC針對鋼鐵工業的方法，碳輸入端包括化石燃料、含碳容積及其他含碳原料消耗產生的CO₂排放;碳輸出端主要包括各種含碳產品和副產品帶走的CO₂排放抵扣，可用於核定企業的總排放量額度。

  2.能源企業由消耗能源引起的CO₂排放

  鋼鐵企業能源消耗產生的CO₂排放是指企業邊界範圍內與能源有關的CO₂排放。該方法借鑑日本鐵鋼聯盟自願行動計劃和節能法，碳輸入端主要包括化石燃料消耗引起的直接排放和外購動力介質的上游間接排放;碳輸出端主要包括含能產品、副產品以及動力介質的CO₂排放抵扣。該方法能夠準確反映我國鋼鐵企業的能源消耗情況，可用於評估鋼鐵企業的能源效率，促進節能減排工作的開展。

  3.基於LCA的鋼鐵企業CO₂排放計算

  為使各企業間CO₂排放評估具有可比性，提出了基於LCA的鋼鐵企業CO₂排放計算方法。該方法綜合考慮了企業直接排放、上游企業供應能源資源帶來的CO₂排放以及企業產出產品、副產品等CO₂排放的抵扣情況。基於LCA的鋼鐵CO₂排放總量等於直接排放加上間接排放減去碳排放權抵扣。該方法的系統邊界涵蓋了從原材料獲取到產品交付的全過程，包括化石燃料、外購動力介質、其他原材料的輸入，以及產品、副產品的輸出等環節。通過該方法，可以全面、系統地計算鋼鐵企業的CO₂排放量，為制定低碳策略提供科學依據。

  三、包鋼高爐煉鐵階段碳排放計算與分析

  (一)基礎數據準備

  1.CO₂排放因子

  CO₂排放因子是計算CO₂排放量的基礎數據，對計算結果具有重要影響。本文參考相關文獻，確定了包鋼高爐煉鐵階段各類化石燃料、熔劑等的CO₂排放因子，如表2所示。

  2.能源消耗數據

  能源消耗統計數據的可靠性是計算CO₂排放的關鍵。包鋼的能源統計數據主要來源於企業內部的年度報告和相關統計資料，包括化石燃料、熔劑、原材料等的消耗量數據。

  (二)碳排放計算結果

  根據上述數據和計算方法，對包鋼2008年與2021年的高爐煉鐵階段CO₂排放量進行了計算。結果顯示，2008年包鋼高爐煉鐵階段基於LCA的CO₂排放量合計為3482.008萬噸，噸鋼CO₂排放量為2.579噸;2021年CO₂排放量合計為3898萬噸，噸鋼CO₂排放量為2.371噸。儘管2021年的CO₂總排放量有所增加，但噸鋼CO₂排放量呈下降趨勢，表明包鋼在低碳轉型方面取得了一定成效。

  (三)結果分析

  1.直接排放

  2008年與2021年包鋼高爐煉鐵階段的CO₂直接排放量在化石燃料和熔劑使用上存在差異。2021年化石燃料的CO₂排放量略高於2008年，而熔劑使用方面的排放量則有所減少，反映出包鋼在熔劑技術改進和效率提升方面取得了進展。其他環節的碳排放變化較小，總體貢獻不大。

  2.間接排放

  2008年與2021年包鋼高爐煉鐵階段的CO₂間接排放量在不同環節表現出明顯差異。2021年化石燃料的間接排放量顯著高於2008年，表明外部能源輸入增加帶來的碳排放壓力增大;而在原料使用方面，2021年的間接排放量遠低於2008年，說明包鋼在原料優化和使用效率方面取得了顯著進步。

  3.總排放

  2008年與2021年包鋼高爐煉鐵階段的CO₂總排放量在化石燃料、原料和熔劑使用上存在明顯差異。2021年因化石燃料使用增加，導致總排放量顯著高於2008年;但在熔劑和原料使用上，2021年的排放量略低於2008年，顯示出包鋼在低碳轉型上的進展。儘管如此，化石燃料方面的碳排放上升仍提示包鋼在能源優化和替代方面仍有提升空間。

  四、鋼鐵行業低碳優化方案

  (一)鋼鐵企業低碳排放現狀總結

  包鋼作為傳統鋼鐵聯合企業，面臨著資源約束、環境污染等挑戰。儘管已形成較為完整的品種結構，但多數產品技術含量不高、附加值低。隨著社會對環境要求的提高，包鋼必須加快推進節能減排工作，促進產業轉型升級，構建循環高效的經濟型企業，實現可持續發展。

  (二)鋼鐵行業低碳排放技術路線

  1.優化工藝生產流程，減少工業生產過程中的直接碳排放。採用氧氣鼓風高爐爐頂煤氣循環、加氫氣噴吹、CCUS組合技術等，預計每生產一噸粗鋼可減少500kgCO₂排放。優先選用高成熟度減碳技術，提高能源利用效率，降低間接碳排放。 2.改變鋼鐵能源結構，逐步將高CO₂排放因子的煤炭轉變為煤氣、天然氣、氫氣等清潔能源，實現鋼鐵零碳排。利用光伏發電、風能、地熱能等清潔能源發電代替火力發電，減少因能源消耗產生的直接碳排放。同時，探索使用廢塑料和廢輪胎等替代部分煤炭生產鋼鐵，降低對傳統化石燃料的依賴。 3.大力發展CO₂捕集與碳循環鋼化聯產碳負排技術，進一步深度脫碳。預計到2050年，通過末端碳捕集的方式實現鋼鐵行業碳中和。目前碳捕集成本較高，其商業可行性取決於政府制定的碳排放稅和碳交易價格。當CCUS的技術、資金和成本障礙被克服後，鋼鐵行業才能真正實現碳中和。

  五、總結

  通過對包鋼2008年與2021年高爐煉鐵階段基於LCA的CO₂排放量數據進行分析，發現儘管2021年的CO₂總排放量有所增加，但噸鋼CO₂排放量呈下降趨勢，表明包鋼在低碳轉型方面取得了一定進展。包鋼要成為國內先進、可持續發展的大型鋼鐵聯合企業，必須通過優化工藝生產流程、提高能源利用效率、改變能源結構、發展碳捕集與碳循環技術等措施，進一步深度脫碳，實現從源頭和根本上解決鋼鐵行業低碳發展問題。同時，應以低消耗、低排放、高效率為特徵，充分循環利用生產過程中的餘熱、余壓、餘氣、廢水和固體廢棄物，推進各類固體廢棄物的高效循環利用，建設循環低碳經濟型企業，推動鋼鐵行業的可持續發展。

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