1?.目的?
? 本研究的目的是通過(guò)?LCA?數(shù)據(jù)收集和建模分析,評(píng)價(jià)中普(邯鄲)鋼鐵有限公司生產(chǎn)的壓力容器用鋼板從資源開(kāi)采到產(chǎn)品出廠(chǎng)的生命?周期全過(guò)程對(duì)環(huán)境造成的影響。并為壓力容器用鋼板的綠色設(shè)計(jì)提?供詳細(xì)信息和數(shù)據(jù)支持,提出綠色設(shè)計(jì)改進(jìn)方案,從而提升壓力容器用鋼板的生態(tài)友好性。
? 本項(xiàng)目研究結(jié)果的潛在溝通對(duì)象包括兩個(gè)群體:一是中普(邯鄲)鋼鐵有限公司內(nèi)部管理人員及其他相關(guān)人員,二是企業(yè)外部利益相?關(guān)方,如上游鐵礦及其他原輔料供應(yīng)商、下游采購(gòu)商、地方政府和環(huán)境非政府組織等。
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2 .范圍
2.1?功能單位
? 為方便系統(tǒng)中輸入/輸出的量化,本研究中功能單位被定義為生產(chǎn)?1?噸壓力容器用鋼板(熱軋鋼板)。
2.2?系統(tǒng)邊界
? 在本研究中,壓力容器用鋼板并非終端消費(fèi)品,其使用和廢棄?過(guò)程由下游用戶(hù)決定,因此產(chǎn)品的系統(tǒng)邊界屬“從搖籃到大門(mén)?”的類(lèi)型。
? 按標(biāo)準(zhǔn)界定的系統(tǒng)邊界包括原輔料及能源生產(chǎn)、原輔料運(yùn)輸、產(chǎn)品生產(chǎn)、包裝等生命周期階段,具體包括如下過(guò)程:
包含的過(guò)程
|
未包含的過(guò)程
|
ü?壓力容器用鋼板的生命周期包括:鐵礦石、煤炭開(kāi)采和?運(yùn)輸→煉焦→燒結(jié)、球團(tuán)→?煉鐵→煉鋼→精煉→連鑄→軋鋼
ü 中國(guó)的電力、蒸汽生產(chǎn)
ü 中國(guó)的自來(lái)水、氧氣、液化
氣、柴油生產(chǎn)
ü?其他輔料的生產(chǎn)(除未包含
的部分)
ü?原輔料的運(yùn)輸
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? 生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)及維修
? 環(huán)保設(shè)備的生產(chǎn)及維修
? 產(chǎn)品的運(yùn)輸、銷(xiāo)售和使用
? 產(chǎn)品回收、處置和廢棄階段
|
? 普陽(yáng)鋼鐵壓力容器用鋼板生產(chǎn)工藝如圖?1?所示,生命周期系統(tǒng)邊界如圖?2?所示:
![](/ckfinder/userfiles/images/51425B4A6A1947DAB11E896A0CCEBC5D.png)
2.3?評(píng)價(jià)軟件
? 本報(bào)告采用億科環(huán)境開(kāi)發(fā)的?eBalance?軟件和中國(guó)生命周期基礎(chǔ)?數(shù)據(jù)庫(kù)?CLCD,建立產(chǎn)品生命周期模型并計(jì)算分析。部分原輔料數(shù)據(jù)采用了瑞士 Ecoinvent?數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。?
??研究過(guò)程中用到的數(shù)據(jù)庫(kù),包括?CLCD?和 Ecoinvent?數(shù)據(jù)庫(kù),分別介紹如下:
? CLCD-China 由億科環(huán)境科技開(kāi)發(fā),是一個(gè)基于中國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)系?統(tǒng)生命周期核心模型的行業(yè)平均數(shù)據(jù)庫(kù)。CLCD?包括國(guó)內(nèi)主要能源、?交通運(yùn)輸和基礎(chǔ)原材料的清單數(shù)據(jù)集,其中電力(華北電網(wǎng)電力)、?天然氣、?自來(lái)水、氧氣、柴油、鋼管生產(chǎn)、聚乙烯塑料生產(chǎn)、貨車(chē)柴油運(yùn)輸、貨車(chē)汽油運(yùn)輸?shù)葦?shù)據(jù)為本報(bào)告所采用。
? Ecoinvent?數(shù)據(jù)庫(kù)由瑞士生命周期研究中心開(kāi)發(fā),數(shù)據(jù)主要來(lái)??源于瑞士和西歐國(guó)家,該數(shù)據(jù)庫(kù)包含約?4000?條的產(chǎn)品和服務(wù)的數(shù)據(jù)?集,涉及能源,運(yùn)輸,建材,電子,化工,紙和紙張,廢物處理和農(nóng)業(yè)活動(dòng),其中棉纖維的生產(chǎn)數(shù)據(jù)為本報(bào)告所采用。
?
3?生命周期清單分析
3.1 數(shù)據(jù)取舍及數(shù)據(jù)庫(kù)
? 本報(bào)告對(duì)系統(tǒng)邊界的所有過(guò)程進(jìn)行清單分析,包括所有能源、原材料和主要輔材的輸入,大氣、水體和固廢的排出等,部分消耗?量小于總消耗量?0.1%的輔材本報(bào)告中予以忽略?,F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)均為本公司近?1?年內(nèi)的有效數(shù)據(jù)平均,背景數(shù)據(jù)以代表本國(guó)生產(chǎn)平均的數(shù)據(jù)優(yōu)先進(jìn)行采集。
? 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是在現(xiàn)場(chǎng)具體操作過(guò)程中收集來(lái)的。主要包括生產(chǎn)過(guò)?程的能源與水消耗、產(chǎn)品原材料的使用量和廢棄物產(chǎn)生量等?,F(xiàn)場(chǎng)?數(shù)據(jù)還應(yīng)包括運(yùn)輸數(shù)據(jù),即產(chǎn)品原料、主要包裝等從制造地點(diǎn)到最終交貨點(diǎn)的運(yùn)輸距離。
? 背景數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)包括主要原料的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、權(quán)威的電力的組合的??數(shù)據(jù)(如火力、水、風(fēng)力發(fā)電等)、不同運(yùn)輸類(lèi)型造成的環(huán)境影響以?及產(chǎn)品成分在環(huán)境中降解或在本企業(yè)污水處理設(shè)施內(nèi)處理過(guò)程的排放數(shù)據(jù)。
? 本報(bào)告中的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)企業(yè)調(diào)研得到,運(yùn)輸數(shù)據(jù)通過(guò)調(diào)?研承運(yùn)商得到,所收集的數(shù)據(jù)要求為企業(yè)一年的統(tǒng)計(jì)平均數(shù)據(jù),能夠反映企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)水平。
? 從實(shí)際調(diào)研過(guò)程中無(wú)法獲得的數(shù)據(jù),即背景數(shù)據(jù),報(bào)告中采用?權(quán)威中國(guó)生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行替代,在這一步驟中所涉及到的過(guò)程包括壓力容器用鋼板相關(guān)的原輔料生產(chǎn)、原輔料運(yùn)輸、能源生產(chǎn)。??
??壓力容器用鋼板生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)調(diào)研和背景數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)研情況見(jiàn)表1。
表?1?壓力容器用鋼板生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及背景數(shù)據(jù)
?
3.2 原輔料使用及運(yùn)輸數(shù)據(jù)
? 壓力容器用鋼板生產(chǎn)過(guò)程中原輔料全年使用統(tǒng)計(jì)分別見(jiàn)表?2?和表3。
![](/ckfinder/userfiles/images/93E52650B524410BB44FD2AEAC89D9CD.png)
![](/ckfinder/userfiles/images/2817D9B3F5A642F5B600DDA9D1E6C69C.png)
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? 整理為單位產(chǎn)品消耗量見(jiàn)表?3。
![](/ckfinder/userfiles/images/9B3D0AD14C7746139C0CA7D10F07065D.png)
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? 原輔料成分、用量及運(yùn)輸方式見(jiàn)表?4。
![](/ckfinder/userfiles/images/9A065082AFC94B72875F0981B2D67993.png)
?
3.3 生產(chǎn)過(guò)程的能源與水資源消耗數(shù)據(jù)
? 生產(chǎn)過(guò)程使用的主要能源包括:電力、天然氣、液化氣、柴油,資源包括:水資源、氧氣,主要能源資源消耗統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表?5?至表8。
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![](/ckfinder/userfiles/images/33463A2716D046E0AE1BDA1F20562F44.png)
![](/ckfinder/userfiles/images/3D999BB5CA264A8EAD375673D6F486B1.png)
![](/ckfinder/userfiles/images/38B58C8A41CF4769A75E4AA662B486AA.png)
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3.4?生產(chǎn)過(guò)程的污染物排放數(shù)據(jù)
? 生產(chǎn)過(guò)程中排放的主要污染物為廢氣及廢水兩類(lèi),廢氣中主要?污染物包括二氧化硫、氮氧化物、顆粒物。廢水中主要污染物包括COD?和氨氮。主要污染物排放統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表?9。
![](/ckfinder/userfiles/images/3C874AFC43E54852AFBA5DFE479C7D60.png)
4?生命周期影響評(píng)價(jià)
4.1?影響類(lèi)型
? 壓力容器用鋼板的環(huán)境影響采用氣候變化、富營(yíng)養(yǎng)化、酸化、能源消耗共四項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
4.2?清單物質(zhì)歸類(lèi)
? 根據(jù)清單物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì),將對(duì)某影響類(lèi)型有貢獻(xiàn)的物質(zhì)?歸到一起,例如,將對(duì)氣候變化有貢獻(xiàn)的二氧化碳、甲烷、氧化亞?氮等清單物質(zhì)歸到酸化影響類(lèi)型里面。壓力容器用鋼板評(píng)價(jià)所用環(huán)境影響類(lèi)型指標(biāo)及其主要清單物質(zhì)見(jiàn)表?10。
![](/ckfinder/userfiles/images/418BFB0E8F7B4E25B4BA6DB6D85FD362.png)
4.3?生命周期影響評(píng)價(jià)結(jié)果
1)生命周期?LCA?結(jié)果
? 本報(bào)告按照《綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 壓力容器用鋼板YB/T 4876—2020》評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的要求,在?eBalance?上建模計(jì)算得壓力容器用鋼板的全生命周期模型計(jì)算結(jié)果,計(jì)算指標(biāo)分為氣候變化、富營(yíng)養(yǎng)化、酸化、能源消耗,結(jié)果見(jiàn)表?11。
![](/ckfinder/userfiles/images/8FFBF415EF754F4AA4E39801EA4AE4CD.png)
? ? ? ? ? ??![](/ckfinder/userfiles/images/4AE44AD0285E4B26A0A74B60946BA358.png)
? ? ? ? ? ?圖?2?壓力容器用鋼板生命周期環(huán)境影響
? 由圖?2?可見(jiàn),壓力容器用鋼板生命周期的各種環(huán)境影響中,主要的環(huán)境影響類(lèi)型為能源消耗和氣候變化。
2)生命周期各階段?LCA?結(jié)果
壓力容器用鋼板生命周期各個(gè)階段氣候變化、富營(yíng)養(yǎng)化、酸化、能源消耗?LCA?指標(biāo)值如下表?12?所示。
![](/ckfinder/userfiles/images/D6BAB23A228146E0924973DACCA85C82.png)
? 壓力容器用鋼板生命周期各階段對(duì)氣候變化、富營(yíng)養(yǎng)化、酸化、能源消耗指標(biāo)的貢獻(xiàn)比例見(jiàn)圖?3?所示。
![](/ckfinder/userfiles/images/4C705355E00F4662B94393733E98C9FD.png)
? ? ? ? ? ? 圖?3?壓力容器用鋼板各階段貢獻(xiàn)
? 在氣候變化影響中,主要貢獻(xiàn)來(lái)自于煉鐵工序,達(dá)到?60%,主要是由于回收煤氣、煤粉的燃燒及焦炭的還原造成的大量碳排放,此外還有動(dòng)力、熱力等相關(guān)中間產(chǎn)品產(chǎn)生的間接排放,其次是電力?生產(chǎn),僅此于煉鐵工序。富營(yíng)養(yǎng)化主要來(lái)自于燒結(jié)、球團(tuán)、電力生產(chǎn)和煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的?NOx?排放;酸化影響主要來(lái)自煤炭生產(chǎn)、電力生產(chǎn)、燒結(jié)、球團(tuán)工序的?SO2?排飯及燒結(jié)、球團(tuán)、電力生產(chǎn)和煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的?NOx?排放;能源消耗中,煉鐵、原料生產(chǎn)和運(yùn)輸、電力工序占比分別達(dá)到了?56%、21%和?7.9%,是占比最高的工序,主要的能源消耗來(lái)自煉鐵工序及原料遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。
? 壓力容器用鋼板生命周期各主要物質(zhì)對(duì)氣候變化、富營(yíng)養(yǎng)化、酸化、能源消耗指標(biāo)的貢獻(xiàn)比例見(jiàn)圖?4?所示。
![](/ckfinder/userfiles/images/E0F46F5A094A43958547A0C3AE45726D.png)
? ? ? ? ? ? ?圖?4?壓力容器用鋼板各物質(zhì)貢獻(xiàn)
? 氣候變化影響中,主要考慮二氧化碳排放的源頭,原煤、焦炭、電力是碳排放最主要的來(lái)源,?占比分別達(dá)到了?38%,30%和24%,此外,回收的煤氣可以減少約?15%左右的?CO2?排放總量。富營(yíng)??養(yǎng)化影響主要來(lái)源于?SO2?,酸化影響來(lái)自于?SO2 和?NOx?的影響分別占 44%和?56%;能源消耗上,焦炭、原煤和電力占比分別達(dá)到?40%,35%?和?8%,此外,來(lái)自熟石灰、石灰石、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦等其他原料的能源消耗占比達(dá)到了?13.5%。
4.5?產(chǎn)品碳足跡改進(jìn)方案
? 根據(jù)生命周期評(píng)價(jià)的結(jié)果、各階段的貢獻(xiàn)分析結(jié)果、重點(diǎn)指標(biāo)?的貢獻(xiàn)分析結(jié)果,在壓力容器用鋼板生命周期中,對(duì)四項(xiàng)指標(biāo)貢獻(xiàn)?最大主要是生產(chǎn)過(guò)程的煉鐵工序,其次是原料生產(chǎn)與運(yùn)輸過(guò)程,各物質(zhì)貢獻(xiàn)分析表明,對(duì)四大指標(biāo)貢獻(xiàn)最大的主要為煤炭、焦炭和電力的消耗。壓力容器用鋼板生產(chǎn)過(guò)程的?SO2?排放及?NOx?排放對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化和酸化有直接貢獻(xiàn)。
? 進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)和清潔生產(chǎn),可考慮以下重點(diǎn)改進(jìn)方向:
? 1)優(yōu)化設(shè)計(jì)、綠色采購(gòu),選擇環(huán)境影響更小的原料,尤其選擇?更高品位的鐵礦石,優(yōu)質(zhì)的煤炭和焦炭;就近采購(gòu),減小原料運(yùn)輸距離,降低原料運(yùn)輸過(guò)程的能耗和污染物排放。
? 2)原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化,降低煉鐵工序能源消耗和產(chǎn)品產(chǎn)量,采用更?清潔、綠色的廢鋼,提高廢鋼比,降低鐵水消耗;降低燃料比。減少煤炭和焦炭的使用。
? 3)生產(chǎn)過(guò)程管控、提高成材率和合格率,提高質(zhì)量穩(wěn)定性,節(jié)能節(jié)材減排。
? 4)優(yōu)化運(yùn)輸結(jié)構(gòu),采用清潔運(yùn)輸方式,降低原料運(yùn)輸過(guò)程的能耗和污染物排放。