中国炼铁网移动版

碳价情景下高配比球团冶炼的经济特征，

2.1 高炉物质-能量流模型

在高炉炼铁理论基础上，采用守恒分析的方法，对球团配比变化条件下的物质与能量流进行描述。以1t铁水为计算基准，高炉炉料输入与输出满足质量守恒，方程见式(1)。

M = M.(1)式中:M为输入总质量，kg/t，包括球团矿、烧结矿、焦炭、喷煤、助燃氧气等输入量;M.为输出总质量，kg/t，包括铁水、炉渣、高炉煤气、粉尘等输出量

高炉炼铁的能量输人等于能量输出与损失之和，方程见式(2)。

(2)Qin=Qout +Qloss式中:Q为能量总输人，GJ/t，包括焦炭燃烧热、喷煤燃烧热、热风物理热等输人;Q为能量总输出，GJ/t，包括铁水物理热、炉渣物理热、高炉煤气化学热等输出;Q..为能量损失，GJ/t，包括炉体散热、冷却水带走热量等，按总输入能量的8%~10%计算

球团配比提高后，炉料结构改善、渣量减少，使得单位铁水对应的熔渣显热消耗和反应热需求降低[0]。在满足高炉热平衡条件的情况下，单位铁水所需的燃料消耗量随之下降。基于上述关系，模型将球团配比与燃料比建立定量关联。

2.2 炼铁碳排放核算模型

碳排放核算遵循统一系统边界，包括炼铁系统各工序产生的温室气体排放，碳排放总和等于各工序排放之和，工序碳排放计算方法见式(3)。

Ec=E燃料十E懈剂十E电热一E国碳(3)式中:Ec为工序总排放，kg/t;E燃料为燃料燃烧产生的直接碳排放，kg/t;E察测为熔剂产生的直接碳排放，kg/t;E热为购入电力热力隐含的间接碳排放，kg/t;Em暖为生产固碳产品的内含碳排放，kg/t;各项碳排放通过排放因子法进行计算，各工序的CO2排放因子取自国家相关规定。

2.3 经济性分析模型

将炼铁工艺各参数的影响转化为每吨生铁的实际成本，进行经济评估。将综合成本拆解为生产成本和碳税成本，计算出某一时期内钢铁企业

的炼铁综合成本。生产成本由企业当月生产财务报表得到。碳税成本根据式(4)计算。

To=Ec XCp(4)式中:T为碳税成本，元;C为碳价(每吨CO2单价)，元t。

通过上述经济性分析模型，本文能够系统评估球团配比变化在不同碳定价情景下的经济后果，为高炉炉料结构优化提供定量决策支持

3数据收集与验证

3.1 数据收集

本研究的数据来源:1企业生产数据。该数据来自钢铁企业稳定生产期的生产报表，包括焦化、烧结、球团、高炉工序的原料单耗、能耗、产品产量等。2行业标准数据。碳排放因子来自《企业温室气体排放核算与报告指南钢铁行业(CETS一AG一03.01一VO1一2024)》，能源价格来自《中国钢铁工业年鉴2024》[1-12]。3实验室分析数据。球团配比改变后炼铁系统生产参数变化由实验室模型分析计算。4碳税价格数据。预测未来碳税价格如表1所示3

表1 预测碳税价格

Table 1 Predicted carbon tax prices

时间/年

2025

2030

2040

2050

2060

保守碳税(CO2单价)/ 激进碳税(CO2单价)/(元.1)(元.)

100

130

350

1000

2000

100

207

946

2593

4 431

3.2 模型验证

为确保模型准确性，将冶炼关键参数代入模型，通过调整输人参数计算结果，与实际生产数据进行比较验证，高炉冶炼关键参数如表2所示，对高炉物质-能量流模型进行验证，允许物质流模型计算误差小于10kg，能量流模型计算误差小于5%

表3、4分别显示了物质-能量流模型的计算结果与工厂数据的误差验证，为基于模型参数改变分析对炼铁排放、综合成本的影响提供了可能。