2025年钢铁行业前景分析：基于LCA的钢铁企业高炉炼铁阶段碳排放评价研究

  在全球碳达峰、碳中和的大背景下，钢铁行业作为碳排放的重点领域，面临着前所未有的绿色低碳转型压力与机遇。2025年，钢铁行业在节能减排、技术创新等方面取得了一系列进展，但仍需持续探索低碳发展路径。本文以包钢高炉炼铁阶段为研究对象，运用生命周期评价(LCA)方法，对其碳排放进行精确计算与分析，并提出相应的低碳优化方案，旨在为钢铁行业的绿色可持续发展提供参考。

  一、钢铁行业碳排放现状与挑战

  《2025-2030年全球及中国钢铁行业市场现状调研及发展前景分析报告》钢铁行业是我国碳排放的重要来源之一，其碳排放总量约占全国碳排放总量的15%，在制造业中位居前列。随着经济的发展和社会的进步，钢铁行业面临着巨大的节能减排压力。我国钢铁产量长期位居世界首位，2020年重点钢铁企业的吨钢综合能耗为545.27kgce/t，较2015年下降了4.9%。然而，钢铁行业仍以高炉-转炉长流程生产工艺为主，对铁矿石、煤炭和焦炭等资源的依赖程度高，资源能源消耗突出，给碳排放控制带来了巨大挑战。因此，加快钢铁行业的绿色低碳转型，不仅是行业高质量发展的内在需求，更是实现国家碳达峰、碳中和目标的关键所在。

  二、基于LCA的钢铁企业碳排放计算方法

  (一)生命周期评价设计方法

  生命周期评价(LCA)是一种系统化的环境管理工具，用于评价产品从原材料获取、生产加工到最终使用及废弃处理等全生命周期内的环境影响。LCA的主要特点是系统化和定量化，其研究范畴包括“从摇篮到大门”“从摇篮到坟墓”“从摇篮到摇篮”等多种形式。在钢铁行业，LCA方法通过读取企业各类系统中的数据库和外部环境指标数据库，建立产品LCA清单模型，定量化分析产品生产全流程的环境绩效，完成绿色制造全流程优化排产，分析废弃物再利用的环境收益，进行产品生命周期成本分析和温室气体排放核算。

  (二)钢铁行业CO₂排放主要计算方法

  1.钢铁企业CO₂直接排放

  钢铁行业前景分析提到钢铁企业CO₂直接排放是指在企业物理边界内，向大气释放的CO₂排放量。该方法基于IPCC针对钢铁工业的方法，碳输入端包括化石燃料、含碳容积及其他含碳原料消耗产生的CO₂排放;碳输出端主要包括各种含碳产品和副产品带走的CO₂排放抵扣，可用于核定企业的总排放量额度。

  2.能源企业由消耗能源引起的CO₂排放

  钢铁企业能源消耗产生的CO₂排放是指企业边界范围内与能源有关的CO₂排放。该方法借鉴日本铁钢联盟自愿行动计划和节能法，碳输入端主要包括化石燃料消耗引起的直接排放和外购动力介质的上游间接排放;碳输出端主要包括含能产品、副产品以及动力介质的CO₂排放抵扣。该方法能够准确反映我国钢铁企业的能源消耗情况，可用于评估钢铁企业的能源效率，促进节能减排工作的开展。

  3.基于LCA的钢铁企业CO₂排放计算

  为使各企业间CO₂排放评估具有可比性，提出了基于LCA的钢铁企业CO₂排放计算方法。该方法综合考虑了企业直接排放、上游企业供应能源资源带来的CO₂排放以及企业产出产品、副产品等CO₂排放的抵扣情况。基于LCA的钢铁CO₂排放总量等于直接排放加上间接排放减去碳排放权抵扣。该方法的系统边界涵盖了从原材料获取到产品交付的全过程，包括化石燃料、外购动力介质、其他原材料的输入，以及产品、副产品的输出等环节。通过该方法，可以全面、系统地计算钢铁企业的CO₂排放量，为制定低碳策略提供科学依据。

  三、包钢高炉炼铁阶段碳排放计算与分析

  (一)基础数据准备

  1.CO₂排放因子

  CO₂排放因子是计算CO₂排放量的基础数据，对计算结果具有重要影响。本文参考相关文献，确定了包钢高炉炼铁阶段各类化石燃料、熔剂等的CO₂排放因子，如表2所示。

  2.能源消耗数据

  能源消耗统计数据的可靠性是计算CO₂排放的关键。包钢的能源统计数据主要来源于企业内部的年度报告和相关统计资料，包括化石燃料、熔剂、原材料等的消耗量数据。

  (二)碳排放计算结果

  根据上述数据和计算方法，对包钢2008年与2021年的高炉炼铁阶段CO₂排放量进行了计算。结果显示，2008年包钢高炉炼铁阶段基于LCA的CO₂排放量合计为3482.008万吨，吨钢CO₂排放量为2.579吨;2021年CO₂排放量合计为3898万吨，吨钢CO₂排放量为2.371吨。尽管2021年的CO₂总排放量有所增加，但吨钢CO₂排放量呈下降趋势，表明包钢在低碳转型方面取得了一定成效。

  (三)结果分析

  1.直接排放

  2008年与2021年包钢高炉炼铁阶段的CO₂直接排放量在化石燃料和熔剂使用上存在差异。2021年化石燃料的CO₂排放量略高于2008年，而熔剂使用方面的排放量则有所减少，反映出包钢在熔剂技术改进和效率提升方面取得了进展。其他环节的碳排放变化较小，总体贡献不大。

  2.间接排放

  2008年与2021年包钢高炉炼铁阶段的CO₂间接排放量在不同环节表现出明显差异。2021年化石燃料的间接排放量显著高于2008年，表明外部能源输入增加带来的碳排放压力增大;而在原料使用方面，2021年的间接排放量远低于2008年，说明包钢在原料优化和使用效率方面取得了显著进步。

  3.总排放

  2008年与2021年包钢高炉炼铁阶段的CO₂总排放量在化石燃料、原料和熔剂使用上存在明显差异。2021年因化石燃料使用增加，导致总排放量显著高于2008年;但在熔剂和原料使用上，2021年的排放量略低于2008年，显示出包钢在低碳转型上的进展。尽管如此，化石燃料方面的碳排放上升仍提示包钢在能源优化和替代方面仍有提升空间。

  四、钢铁行业低碳优化方案

  (一)钢铁企业低碳排放现状总结

  包钢作为传统钢铁联合企业，面临着资源约束、环境污染等挑战。尽管已形成较为完整的品种结构，但多数产品技术含量不高、附加值低。随着社会对环境要求的提高，包钢必须加快推进节能减排工作，促进产业转型升级，构建循环高效的经济型企业，实现可持续发展。

  (二)钢铁行业低碳排放技术路线

  1.优化工艺生产流程，减少工业生产过程中的直接碳排放。采用氧气鼓风高炉炉顶煤气循环、加氢气喷吹、CCUS组合技术等，预计每生产一吨粗钢可减少500kgCO₂排放。优先选用高成熟度减碳技术，提高能源利用效率，降低间接碳排放。 2.改变钢铁能源结构，逐步将高CO₂排放因子的煤炭转变为煤气、天然气、氢气等清洁能源，实现钢铁零碳排。利用光伏发电、风能、地热能等清洁能源发电代替火力发电，减少因能源消耗产生的直接碳排放。同时，探索使用废塑料和废轮胎等替代部分煤炭生产钢铁，降低对传统化石燃料的依赖。 3.大力发展CO₂捕集与碳循环钢化联产碳负排技术，进一步深度脱碳。预计到2050年，通过末端碳捕集的方式实现钢铁行业碳中和。目前碳捕集成本较高，其商业可行性取决于政府制定的碳排放税和碳交易价格。当CCUS的技术、资金和成本障碍被克服后，钢铁行业才能真正实现碳中和。

  五、总结

  通过对包钢2008年与2021年高炉炼铁阶段基于LCA的CO₂排放量数据进行分析，发现尽管2021年的CO₂总排放量有所增加，但吨钢CO₂排放量呈下降趋势，表明包钢在低碳转型方面取得了一定进展。包钢要成为国内先进、可持续发展的大型钢铁联合企业，必须通过优化工艺生产流程、提高能源利用效率、改变能源结构、发展碳捕集与碳循环技术等措施，进一步深度脱碳，实现从源头和根本上解决钢铁行业低碳发展问题。同时，应以低消耗、低排放、高效率为特征，充分循环利用生产过程中的余热、余压、余气、废水和固体废弃物，推进各类固体废弃物的高效循环利用，建设循环低碳经济型企业，推动钢铁行业的可持续发展。

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