河南省铝行业能效提高及其协同减排效果评估研究

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由于铝具有良好的物理化学特性,因此铝在国民经济和国防建设中发挥着举足轻重的作用,已经成为仅次于钢铁的全球使用量第二大金属。作为全国的铝生产大省,河南省2014年铝产量为338万吨,占全国铝产量的12%;铝行业能源消费量为1064万吨,占河南省有色行业总能耗的77%;铝行业CO2排放量为4832万吨,占河南省有色行业碳排放总量的70%;SO2、NOX和PM10的排放量分别为7.5、11.6和2.3万吨。铝行业是河南省典型的高能耗、高污染和高碳排放部门之一,其未来的能源消费及 CO2排放会直接影响河南省乃至全国碳排放峰值目标的实现。因此对河南省铝行业展开能效提高及其协同减排效果评估研究具有非常重要的意义。  本研究在对河南省铝行业能源消耗、温室气体及污染物排放现状进行分析的基础上,利用生命周期环境评价模型对原铝生产各工序的环境影响进行评估,发现氧化铝生产工序和铝电解工序是对环境影响最大的两个工序;然后运用节能供给曲线对氧化铝生产工序中的8项节能技术和电解铝工序中的18项节能技术进行经济有效性筛选;并结合情景分析法预测到2030年不同情景下铝行业的节能潜力、温室气体和主要大气污染物(SO2、NOX和 PM10)减排潜力及其带来的健康效益,具体包括三类情景,分别为基准情景(BL)、能效提高情景(包括EE-S1和EE-S2情景,前者能效技术推广比例高于后者)和污染物控制情景(包括 BL-AP、EE-AP1和 EE-AP2情景,污染物控制技术的比例依次增高)。最后在以上研究基础上进行总结,并对研究过程中的不足进行展望。  研究结果表明:(1)原铝生产全生命周期对环境影响大小依次表现为温室效应、酸化效应、不可再生资源消耗、光化学烟雾、人体健康损害。而铝电解工序和氧化铝生产工序对环境影响最大,其对环境影响的贡献率分别为67%和12%。(2)在氧化铝生产工序中,液态化焙烧高效节能炉窑技术节能潜力最大,占该工序总节能潜力的28%;在铝电解工序中,铝电解余热回收技术节能潜力最大,占该工序总节能潜力的35%。(3)由于节能技术的应用,与2014年相比,到2020年EE-S1和EE-S2情景下的河南省铝行业的节能潜力分别为82和124万吨标煤,温室气体减排潜力分别为347和489万吨CO2当量;到2030年EE-S1和EE-S2情景下的河南省铝行业的节能潜力分别为260和320万吨标煤,温室气体减排潜力分别为1106和1338万吨CO2当量。(4)由于污染物控制技术的大力推广,河南省铝行业污染物排放量在不断减少,与 EE-S2情景相比,2030年EE-AP2情景下SO2、NOX和PM10的排放量分别下降58%、54%和69%,并带来1.4亿美元的居民健康净收益。
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