王憲恩　欒天陽　陳英姿　段海燕

摘要 促進(jìn)廢舊資源循環(huán)利用是加快推進(jìn)我國生態(tài)文明建設(shè)，完成節(jié)能減排目標(biāo)的必然選擇。本文基于生命周期評(píng)價(jià)模式，從微觀企業(yè)層面入手，構(gòu)建產(chǎn)品全生命周期基準(zhǔn)流程，引入能量輸入與環(huán)境輸出參數(shù)，建立廢舊資源循環(huán)利用節(jié)能減排效果量化核算模型，評(píng)估再生產(chǎn)品的節(jié)能減排經(jīng)濟(jì)成效，并以吉林省某鋼鐵企業(yè)為例，評(píng)估“廢鋼-電爐”短流程和“鐵礦石-高爐-轉(zhuǎn)爐”長流程的能源、環(huán)境、成本差異，辨識(shí)影響廢鋼再循環(huán)節(jié)能減排效果的主要因素和重要環(huán)節(jié)。結(jié)果顯示，再生鋼鐵全生命周期與原生鋼鐵全生命周期相比，節(jié)能588.48kgce/t，節(jié)能率為84%；主要污染物中SO₂減排率最高，達(dá)92%；CO₂總減排1 180.92 kg/t，減排率為67%；總成本卻高出198元/t。其中，煉鐵工序的節(jié)能量和減碳量最大，燒結(jié)工序SO₂、NO_z和煙（粉）塵減排量最大，焦化工序COD和氨氦減排量最大，回收、加工處理、煉鋼環(huán)節(jié)節(jié)能量和減碳量以及S02、NO，和煙（粉）塵減排量均為負(fù)。成本方面，再生鋼鐵生產(chǎn)成本高于原生鋼鐵308元/t，雖然再生鋼鐵由于污染減排可節(jié)省56元/t的排污費(fèi)并獲取54 元/t的碳交易收益，但都不足以扭轉(zhuǎn)電爐煉鋼費(fèi)用較高的現(xiàn)狀。因此，國家應(yīng)在電爐煉鋼方面給予鋼企及相關(guān)企業(yè)適當(dāng)?shù)呢?cái)稅扶持政策，在電價(jià)方面給予鋼企一定的優(yōu)惠或補(bǔ)貼，并完善廢鋼回收加工體系等，以促進(jìn)廢鋼循環(huán)利用?；贚CA的廢舊資源循環(huán)利用節(jié)能減排效果評(píng)估可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生命周期全過程的資源、環(huán)境、成本的優(yōu)化管理。

關(guān)鍵詞 生命周期評(píng)價(jià)；廢舊資源循環(huán)利用；節(jié)能減排效果；量化核算模型；鋼鐵企業(yè)

中圖分類號(hào) X757 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2016）10-0069-09 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.10.009

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，資源短缺、環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日益突出。中共中央、國務(wù)院在《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》（中發(fā)[2015]12號(hào)）中明確提出全面促進(jìn)資源節(jié)約循環(huán)高效使用，推動(dòng)利用方式根本轉(zhuǎn)變。廢舊資源循環(huán)利用作為資源節(jié)約循環(huán)高效使用的重要手段，是保障資源安全、遏制環(huán)境惡化、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的有效途徑。發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)表明，廢舊資源循環(huán)利用不僅需要完善的廢舊資源回收利用管理體系和完備的資源循環(huán)利用技術(shù)，還需要一套完整的廢舊資源循環(huán)利用效果評(píng)估方法作為基礎(chǔ)支撐。實(shí)踐證明，制定廢舊資源循環(huán)利用節(jié)能減排效果量化核算方法可以評(píng)估再生產(chǎn)品的節(jié)能減排經(jīng)濟(jì)成效，并為企業(yè)的產(chǎn)品、工藝設(shè)計(jì)、材料選擇以及政府決策提供重要的技術(shù)支撐。

1文獻(xiàn)綜述

廢舊資源循環(huán)利用節(jié)能減排效果方面的評(píng)估一直受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，但研究側(cè)重點(diǎn)各有不同。在研究角度方面，從循環(huán)利用的一般問題出發(fā)，Bor、JianjunDeng等分析了廢棄物不同循環(huán)利用技術(shù)的環(huán)境或經(jīng)濟(jì)效益。從再循環(huán)角度出發(fā)，Nakamura、Jinglan Hong等對(duì)廢紙、廢塑料再循環(huán)過程的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)進(jìn)行了分析；Peter Beigl等比較了存在再循環(huán)利用和不存在再循環(huán)利用情景下不同廢棄物管理體系的全球變暖潛力效應(yīng)、酸化潛力效應(yīng)和凈能源使用效應(yīng)。從再制造角度出發(fā)，孟魯偉等從產(chǎn)業(yè)不同工藝評(píng)估再制造項(xiàng)目的循環(huán)經(jīng)濟(jì)特性。在研究方法方面，多有學(xué)者運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)研究廢舊資源循環(huán)利用的節(jié)能減排效果，如張韋倩采用生命周期評(píng)價(jià)理論，初步建立城市道路橋梁建筑廢棄物回用的節(jié)能和溫室氣體減排評(píng)估體系；Simone Manfredi、HdenaDahlbo等從生命周期評(píng)價(jià)角度對(duì)廢物循環(huán)利用的環(huán)境效益進(jìn)行了評(píng)估；王玨、樊歡歡分別對(duì)比評(píng)價(jià)了一次電池和廢一次電池、原生銅和再生銅的生命周期節(jié)能減排效果。另外，國內(nèi)外學(xué)者還從制度、法律等方面對(duì)廢舊資源循環(huán)利用展開研究。以上研究為我國相關(guān)領(lǐng)域循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。但是，現(xiàn)有研究大都是從再循環(huán)或再制造單個(gè)角度分析循環(huán)利用效益或是部分效益，往往無法評(píng)估其綜合效果。評(píng)估廢舊資源循環(huán)利用效果應(yīng)將產(chǎn)品的全生命周期路線考慮在內(nèi)，建立一種普遍適用的系統(tǒng)化和定量化評(píng)估模型，才能有效評(píng)估其節(jié)能減排效果，為決策者提供決策依據(jù)。

據(jù)此，本文基于全生命周期評(píng)價(jià)法，建立廢舊資源循環(huán)利用節(jié)能減排效果量化核算模型，并以吉林省某鋼鐵企業(yè)為例進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證，評(píng)估廢舊鋼鐵循環(huán)利用的節(jié)能減排效果，提出鋼鐵原材料生產(chǎn)和廢鋼循環(huán)利用的優(yōu)化建議。

2節(jié)能減排效果量化核算模型研究

目前，廢舊資源循環(huán)利用效果評(píng)估相關(guān)的方法主要包括廢物流分析法、投入產(chǎn)出分析法、成本收益分析法、生命周期評(píng)價(jià)法等。其中，生命周期評(píng)價(jià)法作為從產(chǎn)品生命周期全過程分析評(píng)估廢舊資源再循環(huán)或再制造節(jié)能減排效果的方法，可從微觀企業(yè)層面較為準(zhǔn)確地評(píng)估廢物循環(huán)利用的優(yōu)勢和水平，適合循環(huán)經(jīng)濟(jì)節(jié)能減排效果評(píng)估。

2.1生命周期基準(zhǔn)流程

本文建立的生命周期基準(zhǔn)流程，考慮了產(chǎn)品生命周期所涉及的全部環(huán)節(jié)，包括原材料的獲取、材料加工、生產(chǎn)制造（生產(chǎn)廢料再循環(huán)）、銷售、消費(fèi)和使用、再利用和產(chǎn)品維護(hù)、再循環(huán)和最終廢物處置。按產(chǎn)品不同來源將產(chǎn)品生命周期分為原生制造、再利用、再制造（再利用的高級(jí)形式）和再循環(huán)（社會(huì)再循環(huán)和企業(yè)再循環(huán)）五條路線，這里設(shè)定產(chǎn)品經(jīng)循環(huán)利用一次后報(bào)廢即進(jìn)行安全處置。

2.2系統(tǒng)邊界

本文重點(diǎn)研究產(chǎn)品報(bào)廢后形成的具有重復(fù)利用價(jià)值且需要通過回收加工進(jìn)行深度處理的廢舊資源的循環(huán)利用，評(píng)估廢舊資源作為再生原材料經(jīng)再制造或再循環(huán)后，與原生材料制造產(chǎn)品相比的節(jié)能減排效果，故系統(tǒng)邊界設(shè)定為圖1中產(chǎn)品的原生制造、再制造和社會(huì)再循環(huán)生命周期流程。

2.3清單分析

生命周期清單分析是為實(shí)現(xiàn)特定的研究目的而對(duì)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并用于量化核算。所有投入到生命周期中的原材料和能源作為輸入，此過程中所有釋放到環(huán)境中的物質(zhì)作為輸出，即列出系統(tǒng)內(nèi)外物質(zhì)、能量輸入和環(huán)境輸出的清單。環(huán)境排放量（包括污染物和溫室氣體）利用排污績效值和溫室氣體排放系數(shù)，采用排放系數(shù)法求得，也可實(shí)測獲得。

2.4節(jié)能減排效果量化核算模型

在產(chǎn)品生命周期基準(zhǔn)流程的基礎(chǔ)上，每一環(huán)節(jié)引入能量輸入和環(huán)境排放參數(shù)，形成了直觀可用于后續(xù)核算節(jié)能減排效果的一般化模型如圖1所示。

圖1中E_ij表示產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)各種能源的輸入量，W_ik表示各環(huán)節(jié)各種污染物或溫室氣體的排放量（以下排污包括污染物和溫室氣體）。i=1，2，3…27，表示生命周期的第i個(gè)環(huán)節(jié)；j=1，2，3…n，表示第j種能源，單位：tce或kgce；k=1，2，3…n，表示第k種污染物或溫室氣體，單位：t或kg（單位根據(jù)功能單位和能源量、環(huán)境排放量數(shù)量級(jí)確定）。

環(huán)節(jié)i=1-6表示原生制造產(chǎn)品的生命周期，包括原材料開采、原材料加工、生產(chǎn)制造、銷售、使用和消費(fèi)、報(bào)廢后安全處置六個(gè)環(huán)節(jié)；i=7-9表示產(chǎn)品再利用生命周期，包括再利用、使用和消費(fèi)、報(bào)廢后安全處置三個(gè)環(huán)節(jié)；i=10-15表示機(jī)電產(chǎn)品報(bào)廢后形成廢舊機(jī)電，經(jīng)再制造的生命周期，包括解體、表面加工、零部件修復(fù)、銷售、使用和消費(fèi)、報(bào)廢后安全處置六個(gè)環(huán)節(jié)；i=16-21表示產(chǎn)品使用后形成社會(huì)廢棄物，經(jīng)再循環(huán)的生命周期，包括社會(huì)回收、加工處理、生產(chǎn)制造、銷售、使用和消費(fèi)、報(bào)廢后安全處置六個(gè)環(huán)節(jié)；i=22-27表示產(chǎn)品在企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)制造過程中形成的廢棄物經(jīng)再循環(huán)生命周期，包括企業(yè)內(nèi)部回收、加工處理、生產(chǎn)制造、銷售、使用和消費(fèi)、報(bào)廢后安全處置六個(gè)環(huán)節(jié)。

本文廢舊資源循環(huán)利用節(jié)能減排效果是指廢舊資源循環(huán)利用生命周期（包括再制造和社會(huì)再循環(huán)兩種循環(huán)路徑）與原生制造生命周期相比的節(jié)能量、減排量和成本差異。因此，主要通過研究廢舊資源再制造和社會(huì)再循環(huán)過程（i=10-15和i=16-21）以及原生制造過程（i=1-6）的能耗、排污、成本情況來反映廢舊資源循環(huán)利用的節(jié)能減排效果。各過程的能耗、排污、成本總量核算公式如下：

（1）

（2）

其中，E_ov和W_ov分別表示原生制造生命周期總能耗量和總排污量。

（3）

（4）

其中，E_pv和W_pv分別表示再制造生命周期總能耗量和總排污量。

（5）

（6）

其中，E_rv和W_rv分別表示再循環(huán)生命周期總能耗量和總排污量。

綜上，評(píng)估廢舊資源循環(huán)利用的節(jié)能減排效果可分為節(jié)能量、減排量、成本差三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)如下：

E_p=E_ov-W_pv （7）

E_r=E_ov-E_rv （8）

其中，E_p表示再制造節(jié)能量；E_r表示再循環(huán)節(jié)能量。

W_p=W_ov-W_pv （9）

W_r=W_ov-W_rv （10）

其中，W_p表示再制造減排量；W_r表示再循環(huán)減排量。

C_p=C_ov-W_pv （11）

E_r=C_ov-C_rv （12）

其中，C_p表示再制造節(jié)約成本，C_r表示再循環(huán)節(jié)約成本。C_ov表示原生產(chǎn)品的生產(chǎn)成本、環(huán)境成本等總和；C_pv表示再制造產(chǎn)品的生產(chǎn)成本、環(huán)境成本等總和；C_rv表示再循環(huán)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本、環(huán)境成本等總和。

3廢鋼再循環(huán)節(jié)能減排效果評(píng)估研究

本文以吉林省某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)為研究實(shí)例，從社會(huì)再循環(huán)的角度對(duì)鐵礦石生產(chǎn)1t粗鋼（原生鋼鐵）的長流程生命周期和國內(nèi)社會(huì)廢鋼再循環(huán)生產(chǎn)1t粗鋼（再生鋼鐵）的短流程生命周期進(jìn)行研究，以驗(yàn)證上述核算模型的正確性和可行性。

3.1廢鋼再循環(huán)核算模型與數(shù)據(jù)來源

3.1.1核算模型

目前，鋼鐵生產(chǎn)主流程有兩類：“高爐一轉(zhuǎn)爐”長流程和“廢鋼一電爐”短流程。長流程以鐵礦石為主原料，包括采礦、選礦、燒結(jié)（球團(tuán)）、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、精煉、連鑄、軋鋼等生產(chǎn)工序。短流程以廢鋼為主原料，包括電爐煉鋼、精煉、連鑄、軋鋼等工序。據(jù)此，建立鋼鐵企業(yè)廢鋼循環(huán)利用節(jié)能減排效果量化核算模型，綜合評(píng)估鐵礦石煉鋼與廢鋼煉鋼產(chǎn)出的原生鋼鐵和再生鋼鐵的能耗、環(huán)境排放及成本差異，辨識(shí)對(duì)節(jié)能減排效果有顯著影響的環(huán)節(jié)，并根據(jù)成本差異判斷循環(huán)利用的經(jīng)濟(jì)效益，提出鋼鐵原材料生產(chǎn)和廢鋼循環(huán)利用的優(yōu)化建議。

圖2為鋼鐵生命周期能量輸入與環(huán)境排放系統(tǒng)圖，包括長流程和短流程兩條路線。由于銷售、使用和消費(fèi)、安全處置環(huán)節(jié)能耗、排污和成本情況復(fù)雜不易統(tǒng)計(jì)，考慮兩條路線生產(chǎn)的鋼材一致，在不影響研究結(jié)論的前提下，以上三個(gè)環(huán)節(jié)視為能耗、排污和成本情況相同，在后續(xù)清單中不予給出。

3.1.2數(shù)據(jù)來源

案例能耗數(shù)據(jù)除回收、加工處理過程來源于吉林省某鋼鐵企業(yè)2015年生產(chǎn)能耗報(bào)表，廢鋼回收運(yùn)輸和加工處理情況根據(jù)企業(yè)估計(jì)和現(xiàn)場考察獲得；環(huán)境排放基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括排污績效值、物料和能源的輸入輸出量和對(duì)應(yīng)C02排放因子、鋼比系數(shù)；成本數(shù)據(jù)依據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)原材料平均采購數(shù)據(jù)、排污費(fèi)、碳交易費(fèi)等相關(guān)數(shù)據(jù)推得。

3.2廢鋼再循環(huán)核算過程及結(jié)果

3.2.1核算過程

（1）能耗清單分析。因采選礦、鐵合金、耐火材料制品、炭素制品、煤化工產(chǎn)品及其他產(chǎn)品生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)及非生產(chǎn)的能耗較為復(fù)雜，且不影響本文再生鋼鐵節(jié)能減排效果的評(píng)估，所以將鋼鐵企業(yè)的這些過程忽略，主要研究“高爐一轉(zhuǎn)爐”長流程和“廢鋼一電爐”短流程中主要生產(chǎn)工序。鋼鐵行業(yè)能耗清單以“噸鋼可比能耗”計(jì)。

原生鋼鐵各環(huán)節(jié)噸鋼可比能耗清單如表1所示。吉林省某鋼鐵企業(yè)2015年原生鋼鐵噸鋼可比能耗總量為699.2 kgce/t，其中煉鐵工序的噸鋼可比能耗最高，高達(dá)537.2 kgce/t，占總能耗的76.83%，其次是燒結(jié)工序，占總能耗的11.34%，轉(zhuǎn)爐煉鋼工序釋放熱量。

再生鋼鐵各環(huán)節(jié)噸鋼可比能耗清單如表2所示。該企業(yè)2015年再生鋼鐵噸鋼可比能耗總量為110.72 kgce/t，其中電爐煉鋼、軋鋼工序的噸鋼可比能耗較大，占總能耗的85.17%。需要說明的是，回收和加工處理環(huán)節(jié)的噸鋼可比能耗參照回收車輛運(yùn)輸及機(jī)械處理進(jìn)行核算：外購廢鋼通過30 t載重廢鋼運(yùn)輸車按平均1 000 km計(jì)（30t載重量貨車百kgm油耗35 L，通常柴油密度為0.84g/m³計(jì)）回收至廠區(qū)，經(jīng)自備功率92 kw/h，抓取率180t/h抓鋼機(jī)和功率540 kw/h，剪切力32t/h門式剪斷機(jī)加工處理至合格廢料投入電爐煉鋼再生產(chǎn)，電耗按0.122 9 kgce/kw折合成標(biāo)準(zhǔn)煤。

（2）環(huán)境排放清單分析。參照噸鋼可比能耗的表征模式，本文欲采用“噸鋼可比污染物排放量”和“噸鋼可比CO₂排放量”來表征每生產(chǎn)1 t鋼所排放的污染物和CO₂的量。

原生鋼鐵各環(huán)節(jié)噸鋼可比環(huán)境排放清單如表3所示。大氣污染物方面，該企業(yè)2015年“噸鋼可比S02排放量”總量為1.227 kg/t，其中燒結(jié)工序SO₂排放量最大；“噸鋼可比NO_x排放量”總量為2.324 kg/t，其中燒結(jié)工序NO_x排放量最大；“噸鋼可比煙（粉）塵排放量”總量為0.725 kg/t，其中燒結(jié)工序煙（粉）塵排放量最大。

水污染物方面，因《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13456-2012）規(guī)定鋼鐵聯(lián)合企業(yè)單位產(chǎn)品水污染物排放量以粗鋼計(jì)，所以該企業(yè)水污染物排放量主要計(jì)算焦化和轉(zhuǎn)爐煉鋼工序末端的水污染物排放量?！皣嶄摽杀菴OD排放量”總量為0.105 kg/t，其中轉(zhuǎn)爐煉鋼COD排放量最大；“噸鋼可比氨氮排放量”總量為0.011 kg/t，其中轉(zhuǎn)爐煉鋼氨氮排放量最大。

溫室氣體方面，“噸鋼可比CO₂排放量”總量為1 772.67 kg/t，其中煉鐵工序CO₂排放量最大。

表3中各工序CO₂排放數(shù)據(jù)采用式（13）推得，各CO₂排放因子取自文獻(xiàn)中物料、能源排放因子。

（13）

其中，D_c。表示CO₂排放量；I_c和D_c分別表示碳輸入量和碳輸出量；I_f和EF_f分別表示某種化石燃料的輸入量和對(duì)應(yīng)的CO₂排放因子；I_fl和EF_fl分別表示某種熔劑的輸入量和對(duì)應(yīng)的CO₂排放因子；I_m和EF_m分別表示某種原料的輸入量和對(duì)應(yīng)的CO₂排放因子；O_p和EF_p分別表示某種產(chǎn)品的輸出量和對(duì)應(yīng)的CO₂排放因子；O_bp和EF_bp分別表示某種副產(chǎn)品的輸出量和對(duì)應(yīng)的CO₂排放因子。

再生鋼鐵各環(huán)節(jié)噸鋼可比環(huán)境排放清單如表4所示。大氣污染物方面，該企業(yè)2015年“噸鋼可比SO₂排放量”總量為0.102 kg/t，其中軋鋼工序SO₂排放量最大；“噸鋼可比NO_x排放量”總量為0.345 kg/t，其中軋鋼工序NO_x排放量最大；“噸鋼可比煙（粉）塵排放量”總量為0.276 kg/t，其中電爐煉鋼工序煙（粉）塵排放量最大。

水污染物方面，“噸鋼可比COD排放量”總量為0.079 kg/t，其中軋鋼工序COD排放量最大；“噸鋼可比氨氮排放量”總量為0.007 9 kg/t，其中軋鋼工序氨氮排放量最大。

溫室氣體方面，“噸鋼可比CO₂排放量”總量為591.75 kg/t，其中電爐煉鋼工序CO₂排放量最大。需要說明的是，外購廢鋼回收環(huán)境排放采用文獻(xiàn)在歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)（吉林省執(zhí)行）下的鉸鏈14-20 t柴油重型貨車環(huán)境排放因子；加工處理環(huán)節(jié)主要污染物排放為抓鋼機(jī)和門式剪斷機(jī)噸鋼總電耗與單位電耗主要污染物排放因子乘積，C02排放因子由企業(yè)自備電廠供電耗煤率0.339 kg/kwh和發(fā)改委能源研究所發(fā)布的單位標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放系數(shù)0.67 kg-C/kgce換算獲得。電爐煉鋼和軋鋼參照（13）式。

（3）成本估算?？紤]評(píng)估廢鋼再循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，本文主要測算生產(chǎn)成本、排污成本和碳交易成本。

生產(chǎn)成本方面，由于鋼鐵企業(yè)的粗鋼成本受諸多因素的影響，不同的工藝、不同的爐況、不同冶煉原材料均會(huì)對(duì)成本結(jié)果造成影響，使得成本核算較為復(fù)雜。在實(shí)際研究時(shí)，考慮煉鐵、煉鋼工藝其他費(fèi)用波動(dòng)不大，本文主要測算對(duì)價(jià)格波動(dòng)大且對(duì)成本有較大影響的鐵礦石、焦炭、廢鋼的價(jià)格變動(dòng)所引起的粗鋼成本。因此，本文選取行業(yè)在長、短兩種流程下的粗鋼生產(chǎn)成本核算經(jīng)驗(yàn)公式，以反映鋼鐵企業(yè)原生鋼鐵和再生鋼鐵的成本差異。

原生鋼鐵采用轉(zhuǎn)爐煉鋼方式生產(chǎn)，其生產(chǎn)成本主要包括生鐵和廢鋼成本，其他工序如輔料、耐火材料、維檢等成本費(fèi)用占煉鋼總成本的18%左右，所以轉(zhuǎn)爐煉鋼成本可以采用公式（14）來計(jì)算，而其中生鐵費(fèi)用主要包括原料鐵礦石和燃料焦炭的成本，這兩項(xiàng)費(fèi)用占總成本的90%左右，則估算公式為：

C_cs=（0.96×C_ir+0.1×C_sc）/0.82 （14）

C_ir=（1.6×C_io+0.45×C_co）/0.9 （15）

其中，C_cs表示噸轉(zhuǎn)爐粗鋼制造成本；C_ir表示噸生鐵制造成本；C_sc表示廢鋼采購成本；C_io表示鐵礦石采購成本；C_co表示焦炭采購成本。

再生鋼鐵采用電爐煉鋼方式生產(chǎn)，其生產(chǎn)成本包括生鐵制造成本和廢鋼采購成本，以及輔料、合金、燃動(dòng)力、耐材的成本，估算公式為：

C_es=1.13×（0.7 xC_sc+0.3×C_ir）+C_am+C_al+C_fp+C_re （16）

其中，C_es表示噸電爐粗鋼制造成本；C_sc表示廢鋼采購成本；C_ir表示噸生鐵制造成本；C_am、C_al、C_fp、C_re分別表示輔料、合金、燃動(dòng)力、耐材的成本，其中電爐煉鋼過程中輔料、合金、燃動(dòng)力和耐材的成本分別穩(wěn)定在80、130、200和80元/t左右。

根據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的2011-2015年《全國“對(duì)標(biāo)挖潛”企業(yè)原燃材料成本分析》和企業(yè)原燃材料構(gòu)成以及（14）、（15）、（16）式計(jì)算可得2011-2015年轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼生產(chǎn)成本，如表5所示。

數(shù)據(jù)分析顯示，近5年國產(chǎn)鐵精礦、廢鋼、冶金焦采購價(jià)格呈現(xiàn)同步逐年遞減的趨勢，相應(yīng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼生產(chǎn)成本亦逐年下降。然而轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)成本一直低于電爐煉鋼且差異較為明顯，尤其在2014年和2015年差異均約為308元/t。

排污成本方面，本文將排污費(fèi)記為企業(yè)的排污成本。在廢水、廢氣方面，企業(yè)主要水污染物為COD、氨氮、懸浮物；主要大氣污染物是SO₂、NO_x煙（粉）塵。根據(jù)2014年國家新排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)及管理辦法，按照排污績效法得到的噸鋼污染物核算排污費(fèi)，結(jié)果顯示原生鋼鐵比再生鋼鐵廢水排污費(fèi)高0.047元/t，廢氣排污費(fèi)高4.17元/t。在固體廢物方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)，多用1t廢鋼可減少約3 t固體廢棄物排放，根據(jù)轉(zhuǎn)爐、電爐煉鋼生產(chǎn)成本計(jì)算過程可知，生產(chǎn)1t轉(zhuǎn)爐粗鋼需要0.1 t廢鋼，生產(chǎn)1 t電爐粗鋼需要0.791 t廢鋼，按冶煉渣25元/t征收標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，排污費(fèi)差為51.825元，即生產(chǎn)1 t轉(zhuǎn)爐鋼需多交51.825元固廢排污費(fèi)?？偱盼圪M(fèi)單位轉(zhuǎn)爐鋼要比電爐鋼高出約56元/t，差異較小。

碳交易成本方面，考慮到單位轉(zhuǎn)爐鋼的CO₂排放量遠(yuǎn)高于單位電爐鋼的CO₂排放量，在我國現(xiàn)階段尚無碳排放收費(fèi)制度的情況下，采用國內(nèi)相關(guān)交易所的碳交易價(jià)格估算兩種煉鋼方式下的成本差異。若企業(yè)進(jìn)一步節(jié)能減排，實(shí)行大規(guī)?！皬U鋼一電爐”短流程生產(chǎn)，可減少二氧化碳的排放，以此將富余的碳排放量通過碳交易市場賣出，獲得更大收益，假設(shè)電爐煉鋼與轉(zhuǎn)爐煉鋼相比減少的碳排放量皆可賣出，按照北京環(huán)境交易所2015年的平均碳成交價(jià)45.77元/t計(jì)算，得出噸鋼碳交易成本差異為54.05元，即每多生產(chǎn)單位電爐鋼可獲得碳交易收益54.05元/t。

3.2.2核算結(jié)果

通過上述核算，結(jié)果顯示，再生鋼鐵生命周期與原生鋼鐵生命周期相比，節(jié)能588.48 kgce/t，SO₂減排1.125 kg/t，NO_x減排1.979 kg/t，煙（粉）塵減排0.448 kg/t，COD減排0.026 kg/t，氨氮減排0.003 1 kg/t，CO₂減排1 180.92 kg/t，而成本高出198元/t。

3.3廢鋼再循環(huán)效果評(píng)估

3.3.1節(jié)能效果評(píng)估

再生鋼鐵生命周期與原生鋼鐵生命周期相比總節(jié)能量為588.48 kgce/t，節(jié)能率為84%。從各生產(chǎn)流程來看，煉鐵工序節(jié)能量最大，高達(dá)537.2 kgcdt，其次是燒結(jié)、焦化、球團(tuán)、軋鋼，但燒結(jié)節(jié)能量僅為煉鐵的1/7；而回收、加工處理、煉鋼過程負(fù)節(jié)能且煉鋼工序的節(jié)能差異最大，因?yàn)樵偕撹F采用電爐煉鋼會(huì)消耗大量電力，原生鋼鐵采用轉(zhuǎn)爐煉鋼反而會(huì)釋放較多的能量?？傮w來看，利用“廢鋼一電爐”再生產(chǎn)可以節(jié)省大量能源，但煉鋼工序作為再生產(chǎn)中能耗最大的工序，還存在較大的節(jié)能空間。原生鋼鐵生產(chǎn)流程中的焦化、燒結(jié)、煉鐵作為鐵前工序，能耗巨大，體現(xiàn)了長流程的缺陷，因此亟待解決現(xiàn)階段原生鋼鐵生產(chǎn)的高能耗問題。

3.3.2減排效果評(píng)估

（1）主要污染物減排效果分析。再生鋼鐵生命周期與原生鋼鐵生命周期相比，SO₂總減排量為1.125 kg/t，減排率為92%；NO_x總減排量為1.979 kg/t，減排率為85%；煙（粉）塵、氨氮減排率次之，COD最小，總體上突顯了“廢鋼一電爐”短流程的減排優(yōu)勢。

從各生產(chǎn)流程來看，燒結(jié)工序SO₂、NO_x和煙（粉）塵減排量及在所有生產(chǎn)流程中貢獻(xiàn)率最大，其次是煉鐵工序；焦化工序COD和氨氮減排量及貢獻(xiàn)率最大；回收、加工處理、煉鋼環(huán)節(jié)的SO₂、NO_x和煙（粉）塵減排量均為負(fù)，表明再生鋼鐵生命周期在這三個(gè)環(huán)節(jié)中排污明顯且不少于原生鋼鐵。

（2）減碳效果分析。再生鋼鐵生命周期與原生鋼鐵生命周期相比，再生鋼鐵的CO₂總減排1 180.92 kg/t，減排率約為67%。其中，煉鐵工序碳減排量最大，高達(dá)1 067.96 kg/t，其次是燒結(jié)、焦化、球團(tuán)、軋鋼。而回收、加工處理、煉鋼起到增碳效果，且煉鋼工序增碳最多，高達(dá)368.97 kg/t，其次是回收，為29.21 kg/t。

3.3.3經(jīng)濟(jì)效果評(píng)估

若主要從原生鋼鐵和再生鋼鐵的生產(chǎn)成本、排污成本和碳交易成本考慮廢鋼再循環(huán)是否經(jīng)濟(jì)，結(jié)果顯示2015年電爐煉鋼的生產(chǎn)成本比轉(zhuǎn)爐煉鋼高308元/t，差異明顯，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)電爐煉鋼電價(jià)和廢鋼與鐵水的相對(duì)價(jià)格關(guān)系是影響成本差異的主要因素，目前我國電爐煉鋼用電電價(jià)在世界各國處于較高水平，廢鋼與鐵水的價(jià)格比值亦相對(duì)較高。而在排污成本方面，原生鋼鐵高于再生鋼鐵約56元/t；在碳交易成本方面，再生鋼鐵可獲得約54元/t的收益，但都不足以扭轉(zhuǎn)電爐煉鋼費(fèi)用高的現(xiàn)狀，最終再生鋼鐵的總成本高出原生鋼鐵198元/t。在現(xiàn)階段大部分鋼鐵企業(yè)虧損的情況下，企業(yè)會(huì)盡可能縮小廢鋼比甚至直接關(guān)掉電爐以節(jié)約成本，繼續(xù)進(jìn)行大規(guī)模的高效率長流程生產(chǎn)，這對(duì)廢鋼循環(huán)利用造成了阻礙。然而，隨著能源環(huán)保越來越受到重視，長流程煉鋼所帶來的污染防治費(fèi)用要遠(yuǎn)超過電爐電耗及廢鋼成本費(fèi)用；同時(shí)，隨著鋼材報(bào)廢周期的來臨，廢鋼資源的增加以及回收加工體系的完善，廢鋼成本相對(duì)會(huì)降低，鋼鐵企業(yè)應(yīng)根據(jù)市場行情優(yōu)化選擇，適時(shí)提高廢鋼比以促進(jìn)節(jié)能減排，降本增效。

4結(jié)論與建議

本文基于生命周期評(píng)價(jià)，建立了廢舊資源循環(huán)利用節(jié)能減排效果量化核算模型，適用于評(píng)估廢舊資源循環(huán)利用的能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益。并以吉林省某鋼鐵企業(yè)為例，運(yùn)用模型評(píng)估了再生鋼鐵生命周期相比于原生鋼鐵的節(jié)能減排效果，研究結(jié)果表明：

（1）再生鋼鐵生命周期總節(jié)能率約為84%，主要污染物中SO₂總減排率最高，達(dá)92%，CO₂總減排率約為67%。各環(huán)節(jié)中，煉鐵工序的節(jié)能量和減碳量最大；燒結(jié)工序SO₂、NO_x和煙（粉）塵減排量最大，焦化工序COD和氨氮減排量最大；回收、加工處理、煉鋼環(huán)節(jié)節(jié)能量和減碳量以及SO₂、NO_x煙（粉）塵減排量均為負(fù)。在傳統(tǒng)的原生鋼鐵長流程生產(chǎn)中，應(yīng)重點(diǎn)控制焦化、燒結(jié)、煉鐵工序的能耗和排污，在現(xiàn)階段長流程生產(chǎn)無法取代的情況下可在一定程度上促進(jìn)節(jié)能減排。

（2）再生鋼鐵總成本高于原生鋼鐵198元/t，現(xiàn)階段再生鋼鐵并無優(yōu)經(jīng)濟(jì)勢。由于廢鋼資源供應(yīng)偏緊、高額征收增值稅，以及我國工業(yè)電費(fèi)、其他費(fèi)用相對(duì)較高，導(dǎo)致我國電爐煉鋼生產(chǎn)成本較高。與此同時(shí)，長流程的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)大于短流程，進(jìn)一步抑制了以廢鋼為主原料的電爐煉鋼發(fā)展。

目前，在宏觀經(jīng)濟(jì)低迷引起的需求不振、鋼鐵產(chǎn)能過剩、市場惡性競爭的狀況下，鋼鐵企業(yè)面臨大面積虧損，此時(shí)進(jìn)行“廢鋼一電爐”短流程生產(chǎn)顯然不劃算。然而廢鋼作為優(yōu)質(zhì)的再生資源，平均年產(chǎn)生量占我國再生金屬資源總量的60%，且近年來我國鋼材生產(chǎn)量、消耗量巨大，隨之會(huì)淘汰大批廢舊鋼材制品，社會(huì)廢鋼產(chǎn)生量將進(jìn)入高發(fā)期，考慮利用廢鋼代替鐵礦石煉鋼存在巨大發(fā)展空間，符合國家重視倡導(dǎo)綠色和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。因此，為提高鋼企多用廢鋼的積極性，國家應(yīng)在電爐煉鋼方面給予鋼企和廢鋼加工利用企業(yè)適當(dāng)?shù)呢?cái)稅扶持政策，在電價(jià)方面給予鋼企一定的優(yōu)惠或補(bǔ)貼，并完善廢鋼回收加工體系等。

廢舊資源循環(huán)利用節(jié)能減排效果核算方法的建立在一定程度上緩解了當(dāng)前面臨的資源循環(huán)利用效益不定問題，從產(chǎn)品生命周期全過程實(shí)現(xiàn)對(duì)資源、環(huán)境、成本的優(yōu)化管理，發(fā)揮廢棄物循環(huán)利用優(yōu)勢，為企業(yè)的產(chǎn)品、工藝設(shè)計(jì)和材料選擇，政府決策提供行動(dòng)指南，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)生態(tài)化，構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。

（編輯：尹建中）