论文标题：An Integrated Analysis on the Synergistic Reduction of Carbon and Pollution Emissions from China’s Iron and Steel Industry

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.018

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来自清华大学环境学院，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室谭全银、刘菲、李金惠教授共同在中国工程院院刊《Engineering》上发表了题为“An Integrated Analysis on the Synergistic Reduction of Carbon and Pollution Emissions from China’s Iron and Steel Industry”（中国钢铁行业减污降碳协同的综合分析）的研究论文，深入探讨了中国钢铁行业在实现碳减排与污染物减排协同增效方面的潜力与路径。

钢铁行业是中国重要的基础产业，但同时也是碳排放和污染物排放的主要来源之一。据论文数据显示，2020年，中国钢铁行业占全国人为源碳排放总量的15%，并且分别占国内SO₂、NO_x和颗粒物（PM）排放总量的16.5%、22.3%和14.5%。面对如此高的排放比例，如何在满足钢铁需求的同时实现减污降碳，成为了行业亟待解决的问题。研究指出，碳排放和污染物排放通常具有同源性，因此可以通过协同措施实现减排。

该研究聚焦于原料组成结构调整、技术结构调整和行业规模控制三种措施，分析了其在实现降碳（CER）和减污（PER）方面的内生潜力。研究选取了废水中的石油烃、化学需氧量以及废气中的颗粒物、二氧化硫和氮氧化物五种典型污染物，采用交叉弹性法对2022—2035年间的减污降碳协同效应进行了量化评估。

研究结果显示，在高废钢比（SSR）情景下，2025年碳排放可减少8.7%~11.7%，除颗粒物外的其他四类污染排放可减少20%~31%。这表明，废钢比和电炉钢比在强化降碳和减污协同作用方面发挥着关键作用。然而，研究也指出，在废钢总量有限的情况下，若忽视电炉的废钢供给而盲目提高电炉钢比，将导致碳排放和污染物排放均增加。此外，通过优化废钢比和电炉钢比虽可实现碳减排，但只有当粗钢产量增长率保持在2.2%以下时，相应优化措施才可将2030年的碳排放维持在与2021年相当的水平。

图1 （a）粗钢产量按不同增长率增加时钢铁行业的碳排放；受控情景（Sc）不同废钢比路径下的行业碳排放（b）和粗钢生产的技术和原料组成（c）。L表示电炉钢比（电炉工艺生产的粗钢与所有粗钢产量的比例）为低增长路径，H表示电炉钢比为高增长路径。Sa和Sm分别代表常规和中等情景。

论文进一步分析了不同情景下碳排放和污染物排放的变化趋势。例如，在受控情景（Sc）下，2030年钢铁行业源自粗钢生产的工业废水量将分别达到（8.87±1.54）×10⁹ m³，而当废钢比增加到35%和40%时，碳排放量将分别减少5.6%~8.2%和8.7%~11.7%。这表明，通过提高废钢利用率并优化其在转炉和电炉设施中的分配，可以在实现碳减排的同时显著减少污染物排放。

此外，研究还探讨了原料组成和结构变化对碳减排和污染物减排的影响。随着废钢比的增加，高炉工艺的能耗强度将显著降低，当SSR约为40%时，高炉工艺的能耗强度将可与电炉工艺相当。但若一味提高电炉钢比例，而忽视可用于电炉使用的废钢原料的供应，可能反而导致碳排放和污染排放的增长。因此，在政策执行过程中，需要系统考虑区域废钢的长期供给潜力，并结合原料在转炉和电炉设施中的分配比例调控，优化结构减排的实施节奏。

论文强调，限制粗钢产量在减少钢铁行业的碳排放和污染排放中起着根本性作用。当粗钢产量增长率为2%左右时，通过大量使用废钢铁和电炉钢设施，也仅能实现2030年碳排放量与2021年相当。此外，粗钢产量的增长也会导致各种污染物的排放持续增加。因此，亟须进一步严格落实控制粗钢产量的行动。

该研究为中国钢铁行业实现碳达峰和碳中和提供了科学依据和决策支持，也为其他发展中国家在钢铁行业的减污降碳协同增效方面提供了有益的参考。

论文信息：

Quanyin Tan, Fei Liu, Jinhui Li. An Integrated Analysis on the Synergistic Reduction of Carbon and Pollution Emissions from China’s Iron and Steel Industry [J]. Engineering, 2024, 40(9): 120-130

开放获取：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.018

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