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研究生: 李學姰
Li, Hsueh-Hsun
論文名稱: 鋼鐵業二氧化碳排放趨勢分析及生命週期評估研究
CO2 Emission Trends Analysis and Life Cycle Assessment for Iron and Steel Industry
指導教授: 林素貞
Lin, Su-Jhen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 環境工程學系
Department of Environmental Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 163
中文關鍵詞: 因素分解產業關聯分析投入產出生命週期評估鋼鐵業CO2排放趨勢能源消費SimaPro 7.2
外文關鍵詞: Decomposition method, IOA, IO-LCA, Iron & Steel, CO2 emission trends, Energy consumption, SimaPro 7.2
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  • 本研究應用因素分解迪氏指標法與投入產出生命週期評估法,探討鋼鐵業的碳排放量與生命週期。本研究首先針對臺灣鋼鐵業在1995至2009年的能源消費、CO2排放與鋼鐵業產值之趨勢進行分析,同時分析1999至2008年中國、日本、南韓、美國與德國鋼鐵業的能源消費與CO2排放趨勢,再利用迪氏指標法了解影響臺灣鋼鐵業CO2排放變動的關鍵因素。鋼鐵工業的源頭為煉鋼業,依照生產製程原理的不同,可分為一貫化煉鋼與電弧爐煉鋼二種形式。本研究以投入產出生命週期評估法,進一步分析臺灣的煉鋼製程中,所衍生出的環境破壞類型與程度。
    能源消費的分析結果,鋼鐵業整體的能源消費量,呈現出逐年上升的趨勢,而在鋼鐵業消費量對全國總消費量的佔比上,則是有逐年下降的趨勢。CO2排放的結果,與能源消費的分析結果一致,整體而言鋼鐵業的CO2排放量為逐年上升。鋼鐵業產值在研究年間,除了2001、2006、2008與2009年受到經濟不景氣影響,而呈現負成長外,其餘年度皆為正成長。
    根據因素分解迪氏指標法的結果,顯示出臺灣鋼鐵業在1997至2009年間的CO2排放變動因素,CO2排放係數與GDP歷年來多為增量效應,而產值配比在大多數年間為減量效應,並且為主要影響因素,使得CO2總變動減量8,040千公噸。
    本研究使用Eco-indicator 99、IMPACT 2002+等衝擊評估模式,針對2001、2004與2006年臺灣煉鋼業進行分析。Eco-indicator 99的分析結果,在各研究年度的評估上,均是以資源耗用的產生的環境衝擊最大,其中關鍵性的上游產業為煤、石油與相關製品及電力,其次的損害類別為人體健康與生態系統品質。IMPACT 2002+在各年度的分析結果,則以人體健康的衝擊最大,關鍵性的上游產業則為煤、石油與相關製品,以及其他金屬,其次的損害類別為資源耗用、生態系統品質與氣候變遷。二種評估法的差異,是由於特徵化因子的定義與權重之不同所致,使Eco-indicator 99的結果著重於資源耗用,而IMPACT 2002+則是人體健康。

    The purpose of this study is to investigate the life cycle and carbon emissions of the steel industry using decomposition method and IO-LCA. Firstly, we analyze fuel consumptions, CO2 emission trends and gross out of iron and steel industry in Taiwan in 1995-2009. Also, we use decomposition to find the key factors of which effect the total CO2 emission of the industry. According to the process of crude steel making, iron and steel industry has been divided into integrated steelmaking and electric arc furnace steelmaking. We utilize IO-LCA to explore the environment impacts of iron and steel industry for year of 2001, 2004 and 2006.
    Results of this study have shown that the energy consumption of iron and steel industry is higher year by year, and the CO2 emission is as the same. Coal is the fuel which is consumed most. The CO2 emission from iron ans steel consumption accounted for about 10% of total CO2 emission in past 15 years. According to the result of decomposition method, the ratio of gross output of iron and steel to GDP factor is the most significant decreasing factor to CO2 emission in Taiwan, which GDP factor is the major factor to cause the increase of CO2 emission.
    Through the input-output analysis (IOA) with dataset of USA Database, analyze the life cycle assessment and greenhouse gas emissions of the iron and steel smelting. Two kinds of models are used in this study, including Eco-indicator 99 and IMPACT 2002 +. The result of input-output life cycle assessment indicates that the major impact for Eco-indicator 99 is the “Resource”, while the major impact for IMPACT 2002 + is the “Human Health”. The differences of results between Eco-indicator 99 and IMPACT 2002 + include the definitions and weighting factors of characterization.

    中文摘要 I Abstract III 誌謝 V 總 目 錄 VII 表 目 錄 XI 圖 目 錄 XIII 第一章 緒論 1 1.1 動機與目的 1 1.2 範圍與方法 2 1.3 內容與架構 2 第二章 產業概述 5 2.1 產業結構 5 2.2 原理與製程簡述 7 2.2.1 煉焦與燒結製程 8 2.2.2煉鐵製程 8 2.2.3 煉鋼製程 8 2.2.4 連續鑄造製程 10 2.2.5 軋鋼製程 10 2.3 產業污染特性分析 11 2.3.1 廢水特性 11 2.3.2 固體廢棄物特性 12 2.3.3 空氣污染物特性 13 2.3.4 其他污染物特性 14 2.4 新式冶煉技術 15 2.5現況 15 第三章 研究方法與文獻回顧 19 3.1 文獻回顧 19 3.1.1 因素分解相關文獻 19 3.1.2 投入產出生命週期評估相關文獻 22 3.2 因素分解法 26 3.2.1 迪氏指標法 27 3.3 生命週期評估 29 3.3.1 源起 29 3.3.2 架構與流程 29 3.3.3衝擊評估模式 34 3.4 投入產出分析 44 3.4.1 投入產出分析 44 3.3.2 產業關聯效果分析 47 3.4.3 投入產出生命週期評估 48 第四章 鋼鐵業CO2排放及因素分解 51 4.1 資料來源與處理 51 4.1.1 經濟資料 51 4.1.2 能源資料 51 4.2 我國與數國鋼鐵業能源消費趨勢分析 53 4.2.1 我國能源消費趨勢 53 4.2.2 數國能源消費趨勢 58 4.3 我國與數國鋼鐵業CO2排放趨勢分析 62 4.3.1 我國鋼鐵業CO2排放趨勢 62 4.3.2 數國CO2排放趨勢 66 4.4 我國鋼鐵業產值與全國GDP成長趨勢分析 70 4.5 我國鋼鐵業能源密集度變動趨勢及彈性係數分佈 72 4.5.1 鋼鐵業能源密集度變動趨勢 72 4.5.2 能源消費對產值之彈性係數變化 72 4.6 我國鋼鐵業CO2密集度變動趨勢及彈性係數分佈 76 4.6.1鋼鐵業CO2密集度變動趨勢 76 4.6.2 CO2排放量對產值之彈性係數變化 76 4.7 我國鋼鐵業CO2排放變動因素分解 80 4.8 小結 84 第五章 投入產出生命週期評估 87 5.1研究範疇 87 5.1.1 系統邊界設定 87 5.1.2 功能單位 88 5.1.3 資料盤查與處理 88 5.1.4 研究限制與假設 90 5.2 產業關聯分析 92 5.2.1個案之產業關聯性 92 5.2.2 小結 95 5.3 投入產出生命週期評估 97 5.3.1 Eco-indicator 99評估結果 97 5.3.2 Eco-indicator 99綜合比較 105 5.3.3 IMPACT 2002+評估結果 114 5.3.4 IMPACT 2002+綜合比較 123 5.3.5 Eco-indicator與IMPACT 2002+模式比較 133 5.3.6 小結 138 第六章 結論與建議 141 6.1 結論 141 6.2 建議與後續研究 145 參考文獻 147 附錄一 我國鋼鐵業歷年之CO2排放係數及成長率 155 附錄二 2001與2004年平減指數(以2006年為基期) 156 附錄三 2001、2004與2006年之投入產出表部門分類對照 159

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    下載圖示 校內:2013-09-02公開
    校外:2015-09-02公開
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