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《兰州大学》 2017年
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钢铁产业共生网络能量、有效能、二氧化碳减排的综合评估

王睿琦  
【摘要】:全球不同行业化石燃料消耗和污染物排放引发了资源、能源、经济和环境方面的许多问题,特别是二氧化碳排放造成的全球环境变化问题。提高产业系统资源和能源利用效率、减少二氧化碳排放是我们面临的重大挑战。有效能的概念被广泛应用于分析资源利用过程,解决能源转换过程中能源质量损失等问题。然而,利用有效能评估资源和能源的可用性、资源和能源利用效率及其环境影响仍是难点。有效能与环境影响之间的关系尚不清楚,缺乏对产业共生网络有效能、能量、二氧化碳减排的综合评估。本文首先利用全球能源消耗和二氧化碳排放数据,统计分析了煤和天然气转换过程中有效能损失和二氧化碳排放的关系,建立了煤、天然气燃烧产生热能有用功过程中等效二氧化碳排放潜势等式。从而确定有效能损失与环境影响之间的关系。其次,以某钢铁产业共生网络为研究对象,综合地评估了整个钢铁产业共生网络的有效能、能源、二氧化碳减排,使用有效能效率和能源效率分析了网络在能源转换时质量的损失、产业共生性能,利用确定的煤、天然气等效二氧化碳排放潜势等式,得到国际平均二氧化碳排放水平,与研究网络的实际二氧化碳排放量相比较,得到目前网络的减排潜力。利用有效能效率和能源效率对某钢铁产业共生网络性能评估结果显示,烧结机需要重点改进,湿熄焦过程需要全部替换。产业共生措施的实施使得钢铁产业共生网络总体有效能效率和能源效率得到提高。使用可再生能源进行能源结构的调整和固体废物、副产品的回收可以实现二氧化碳的大量减排。此外,高炉过程有最大的有效能损失伴随着最大的二氧化碳排放。通过使用建立的煤、天然气二氧化碳排放潜势等式计算了产业共生网络由于能源转换过程中无效性导致的等效二氧化碳排放,与实际网络的排放量相比较,发现炼铁厂、炼钢厂、轧制厂、热电厂要高于国际平均排放水平,说明在未来部署节能减排措施时需要集中于这四个厂区,同时需要改进工艺措施提高能源的转换效率。
【关键词】:有效能 能量 二氧化碳减排 钢铁产业共生网络
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:F426.31;X82
【目录】:
  • 中文摘要3-4
  • Abstract4-9
  • 第一章 前言9-25
  • 1.1 选题背景及研究意义9-11
  • 1.1.1 选题背景9-10
  • 1.1.2 研究目的10
  • 1.1.3 研究意义10-11
  • 1.2 国内外研究进展11-21
  • 1.2.1 资源节约和CO_2减排国内外研究现状11-16
  • 1.2.2 有效能国内外研究现状16-19
  • 1.2.3 产业共生网络国内外研究现状19-21
  • 1.3 研究内容、研究方法及技术路线21-24
  • 1.3.1 研究内容21-22
  • 1.3.2 研究方法22
  • 1.3.3 技术路线22-24
  • 1.4 论文创新之处24-25
  • 第二章 方法与模型25-33
  • 2.1 有效能分析25-28
  • 2.1.1 有效能平衡25-27
  • 2.1.2 有效能组成27
  • 2.1.3 有效能效率27-28
  • 2.1.4 参考环境28
  • 2.2 建立有效能损失与CO_2排放关系28-31
  • 2.2.1 等效CO_2排放潜势模型29
  • 2.2.2 有效能损失与CO_2排放关系的建立29-31
  • 2.3 建立产业共生网络性能分析框架31-33
  • 2.3.1 产业共生网络有效能分析31-32
  • 2.3.2 产业共生网络CO_2排放32-33
  • 第三章 有效能损失与CO_2排放关系33-39
  • 3.1 煤、天然气消耗数据33
  • 3.2 制造业部门能源与有用功33-34
  • 3.3 有效能损失量34-36
  • 3.4 等效CO_2排放潜势36-39
  • 第四章 案例研究39-57
  • 4.1 钢铁产业共生网络概况39-45
  • 4.1.1 网络结构39-42
  • 4.1.2 情景分析42-43
  • 4.1.3 数据处理43-45
  • 4.2 钢铁产业共生网络中能源与有效能效率45-50
  • 4.2.1 工艺过程效率45-46
  • 4.2.2 工厂效率46-50
  • 4.3 钢铁产业共生网络效率50-51
  • 4.4 钢铁产业共生网络的CO_2排放51-57
  • 4.4.1 不同产业共生措施下的CO_2减排效果分析51-54
  • 4.4.2 钢铁产业共生网络有效能损失和CO_2排放54
  • 4.4.3 钢铁产业共生网络CO_2减排潜力54-57
  • 第五章 结论和展望57-59
  • 5.1 结论57-58
  • 5.2 不足和展望58-59
  • 参考文献59-69
  • 在学期间的研究成果69-70
  • 致谢70

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