Page 336 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

Vol.13，No.1 环 境 工 程 技 术 学 报 第 13 卷，第 1 期
Jan.，2023 Journal of Environmental Engineering Technology 2023 年 1 月

李佩诗，段文军，吴沁停，等.高炉渣质能耦合处理系统的综合评 价 [J].环境工程技术学报，2023，13（1）：332-339.
LI P S,DUAN W J,WU Q T,et al.Comprehensive evaluation of a mass-energy coupling treatment system for blast furnace slag[J].Journal of
Environmental Engineering Technology，2023，13（1）：332-339.

高炉渣质能耦合处理系统的综合评价

李佩诗，段文军 ，吴沁停，宋慧聪
*
东北大学冶金学院
摘要 提出了一种新型的高炉渣质能耦合处理系统，实现了高炉渣余热的高效回收和渣中组分的高附加值利用。采用生命周期
评价和生命周期成本方法，分别计算出系统的环境影响和经济成本，并对其资源能源消耗进行核算。通过主要贡献者的识别，追
溯系统在环境影响、经济成本以及资源能源消耗方面的主要来源；通过综合表现评估以及敏感性分析，确定系统优化的关键单
元。此外，基于系统特性分析了其在环境、能源以及经济方面的效益。结果表明：1）系统的环境影响主要是全球变暖（贡献率为
47.68%），经济成本主要是内部成本（贡献率 为 91.89%），资源能源消耗主要是非能源资源（贡献率 为 98.57%）；2）系统优化的关
键单元是预处理，关键输入 是 HCl；3）充分考虑系统特性后，处 理 1 高炉渣 的 CO 净排放量为−6 098.68 kg，净能耗为−682.68
t
2
MJ，经济成本 为 2 078.2 元。
4
关键词 高炉渣；生命周期评价；资源与能源消耗；生命周期成本；节能减排
中图分类号：X57 文章编号：1674-991X（2023）01-0332-08 doi：10.12153/j.issn.1674-991X.20210834

Comprehensive evaluation of a mass-energy coupling
treatment system for blast furnace slag

LI Peishi, DUAN Wenjun , WU Qinting, SONG Huicong
*
School of Metallurgy, Northeastern University
Abstract A novel mass-energy coupling treatment system for blast furnace slag was proposed, which realized
efficient recovery of waste heat in slag and high value-added utilization of slag components. The methods of life
cycle assessment and life cycle cost were adopted to calculate the environmental impact and economic cost of the
system. The resource and energy consumption included were also calculated. Main sources in terms of
environmental impact, economic cost and resource and energy consumption of the system were traced through the
identification of main contributors. The key elements to system optimization were determined through the
comprehensive performance evaluation and sensitivity analysis. Besides, the environmental, energy and economic
benefits of the system were analyzed based on its characteristics. The results showed that: 1) The environmental
impact of the system was mainly global warming (with a contribution rate of 47.68%), the economic cost was
mainly internal cost (with a contribution rate of 91.89%), and the resource consumption was mainly non-energy
resources (with a contribution rate of 98.57%). 2) The key unit to system optimization was pretreatment and the key
input was HCl. 3) For each ton of slag treated, the net CO emission was −6 098.68 kg, the net energy consumption
2
was −682.68 MJ and the economic cost was 2 078.24 yuan after a full consideration of system characteristics.
Key words blast furnace slag; life cycle assessment; resource and energy consumption; life cycle cost; energy
conservation and emission reduction

[2]
钢铁工业是我国国民经济的支柱产业，也是高 生产原料。我国高炉渣的年产量约 为 3 亿 t 。尽管
能耗、高排放行业。高炉渣作为钢铁工业的主要副 当前的高炉渣利用率不断提升，但所制得的多是低
产品，其排出温度 为 1 723～1 823 K ，蕴含丰富的 附加值产品，且对高炉渣的利用能力有限。同时，由
[1]
余热资源，并含有大量有价组分，可用作其他产品的 于产量基数过大，仍有大量高炉渣未被有效利用。

收稿日期：2021-12-16
基金项目：国家自然科学基金项目（51704071）；中央高校基本科研业务专项（N2025006，N2124007-1，N2124001）；国家级大学生创新创业训练计划
项目（S202110145147）
作者简介：李佩 诗 (2001—)，女，研究方向为固体废物高值化利用，20192607@stu.neu.edu.cn
* 责任作者：段文 军 (1988—)，男，副教授，博士，研究方向为固体废物高值化利用，duanwenjun@mail.neu.edu.cn