本发明公开了一种CO2资源化利用的超低碳排放高炉炼铁系统,高炉风口鼓入纯氧,高炉输出无氮或超低氮高炉冶金煤气,高炉煤气加压后脱除CO2,脱除的CO2加压再通过管线输送进入等离子矩矩体加热至30003500℃,经等离子矩加热的高温CO2,通过等离子矩喷嘴进入重整室;经过脱除CO2高压高炉煤气作为载送煤粉的气体通过煤粉喷口与煤粉一起喷入重整室,在重整室内30003500℃高温CO2与喷入的煤粉接触快速重整,全部转化为CO,做为载送气的脱除CO2的高炉煤气一同快速升温,最终得到15001800℃的重整混合气,从高炉风口鼓入高炉。

随着我国全面启动打赢蓝天保卫战三年作战计划,钢铁行业超低排放改造工作方案也即将实施,颗粒物,二氧化硫,氮氧化物的排放浓度进一步趋严,高炉炼铁系统面临着更加严峻的环保形势。文章从高炉炼铁不同系统分别介绍了促进高炉超低排放的创新技术和应用,包括高炉炉顶均压煤气回收技术,热风炉节能减排技术,环保底滤法渣处理工艺,高炉冲渣水余热回收利用技术,高炉瓦斯灰直接喷吹等技术,以及其对高炉炼铁系统节能减排的经济和环境效益,并展望了"十三五"期间引领高炉炼铁超低排放的新技术和研究。

水资源短缺与大气污染为全球实现可持续发展目标过程中的重大挑战。其中,中国面临严重的水资源短缺与大气污染问题,但却拥有全球18%的人口。节约水资源与治理大气污染为中国面临的两大重要任务,为此,中国政府发布多项严厉措施,例如大气十条,水十条,分别致力于降低颗粒物浓度提升空气质量,提升用水效率。但应注意到,区域之间并不相互独立,尽管经济生产活动或某项政策措施的实施往往对本地具有积极的正向效果,但却可能给他地带来负面的溢出影响。例如,区域间在比较优势,政策或其他因素等影响下,产生贸易活动,使得环境影响或资源消耗在商品生产或消耗地分离,即本地商品消耗带来他地的资源环境影响。在此情况下,贸易使得全国的资源或环境目标的实现受到挑战。类似地,产业转移政策将工业生产活动转移到其他地区的同时,也将大气污染转移到其他地区。因此,本论文旨在评估资源环境影响(水资源,大气污染)的区域间转移与相互影响关系,从而为如何有效实现水资源节约,大气污染减排提供有效的政策建议。 水资源隐含在商品贸易中,即"隐含水贸易",而日益显著的全球与区域生产分工将重塑区域间隐含水贸易。本论文第一部分针对水-经济系统,旨在评估生产分工如何影响区域水利用的空间重新分布,及区域间水资源利用的溢出效应(以隐含水贸易刻画)。本部分利用改进的多区域投入产出分析方法,将区域间贸易按照产品的不同生产阶段划分为最终品贸易,中间品贸易与价值链贸易,可用于量化不同生产阶段的隐含水量,分析区域间水利用的溢出影响大小,即隐含水贸易量与隐含水流动方向,并最终刻画贸易对于全国水利用的影响。结果显示,隐含水主要由欠发达的内陆地区通过不同的贸易形式流向较发达的沿海地区,而全国水利用在有贸易情形下较无贸易增加,且价值链贸易对于该增长量的贡献占比最大。为节约全国水资源量,通过识别重点地区及相应的贸易形式,部门(包括农业,电力,化工等部门)实现更有效地节约。本部分结果发现强调在未来水资源管理,水资源利用责任分担等方面将贸易类型,水资源稀缺性考虑进来,以提升政策有效性。 如第一部分所阐述,能源部门作为重要的用水大户,节水潜力巨大,第二部分关注能源用水。本部分旨在探究区域用水溢出效应给能源需求与水资源利用带来的脆弱性,这对能水协同管理具有重要意义。类似第一部分,这里溢出效应以隐含水贸易刻画。基于第一部分研究框架,涵盖五个能源部门,即电力,石油加工,煤炭开采,油气开采,燃气生产,测算能源需求的水足迹,稀缺水占比与进口集中度,评估能源需求驱动的隐含水贸易对区域水资源稀缺性的影响。结果显示,沿海与北部地区的能源需求水足迹中近50%为稀缺水,可能面临较高的脆弱性;黄河流域与西南地区的省份面临物理性缺水或社会性缺水,隐含水贸易导致其稀缺性增加。相应地,为缓解该类地区水稀缺性,识别主要的能源需求类型,隐含水贸易流与直接或间接相关部门,进一步通过可再生能源电力替代火力发电的情景分析,指出可再生能源对当地的水压力缓解潜力较有限,低于14%。本部分结果指出在能水协同管理中针对不同能源需求类型,考虑跨区域水资源利用与水资源稀缺性的重要性。 上述两部分研究应用自顶向下的投入产出分析框架,从全生产链视角出发量化区域间水利用的溢出效应大小并评估其影响,不同的是,第三部分将重点考虑个体异质性与行为,采用自底向上的测算框架,评估区域产业转移政策的带来的大气污染区域间溢出效应大小,识别对整体层面(转入转出地之和)的大气污染影响。本部分以京津冀钢铁厂搬迁为例,构建钢铁厂搬迁前后大气污染物排放数据库,采用自底向上的测算方法,设置装置大型化,超低排放改造等多情景,量化钢铁厂搬迁前后对迁入迁出地的大气污染排放及整体层面影响。结果显示,京津冀钢铁厂搬迁为整体带来污染物减排的正向效益,且对其他地区的负面影响较小。其中唐山市与邯郸市最主要的减排城市,烧结与高炉为主要减排过程,短流程的电炉炼钢较长流程转炉炼钢具有节约直接与间接排放的潜力;同时,结果指出钢铁行业在搬迁过程中促进产业升级。该部分结果与第一部分结果相反,强调搬迁过程中技术改造,设备更新等对于实现当地与整体层面双重减排效益的重要性,本研究为其他发展中国家解决其重工业发展带来的重点地区环境污染问题提供较好的研究案例。

钢铁行业已成为中国大气污染防治重点行业,目前中国已提出钢铁行业烧结,球团等工序超低排放限值。总结了烧结(球团),焦炉,高炉,转炉等多个工序高效净化技术路线,集成了源头减排,过程控制和末端治理的多污染物超低排放技术体系,包括'烟气循环技术','半干法脱硫耦合中低温SCR脱硝技术','活性炭法一体化技术','臭氧氧化硫硝协同吸收技术','高炉炉料结构优化的硫硝源头减排技术','转炉二次烟气预荷电袋滤器除尘技术'等关键技术,上述技术在中国部分钢铁企业均有应用实践。最后提出了生产技术绿色化,污染计量合理化,加强非常规污染物管控,重视钢铁行业碳排放的发展建议。

随着《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气[2019]35号)的发布和超低排放改造的持续推进,高炉热风炉烟气脱硫超低排放改造已成为钢铁企业面临的必然选择。从源头削减和末端治理两方面综述了当前国内高炉热风炉烟气脱硫超低排放改造的工艺路线,以期为钢铁企业实施超低排放改造提供技术支撑,助力钢铁行业实现绿色高质量可持续发展。